I-075 AVALIAÇÃO DO USO DE ORTO POLIFOSFATO COMO COMPLEXANTE DE MANGANÊS EM ÁGUA DE POÇO TUBULAR PROFUNDO NO MUNICÍPIO DE SANTANA DE PARNAÍBA S. P.

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1 I-075 AVALIAÇÃO DO USO DE ORTO POLIFOSFATO COMO COMPLEXANTE DE MANGANÊS EM ÁGUA DE POÇO TUBULAR PROFUNDO NO MUNICÍPIO DE SANTANA DE PARNAÍBA S. P. Luís Cláudio Benedicto (1) Técnico em Química pelo Instituto Paralelo de Ensino. Licenciado em Química pela Universidade Ibirapuera (UNIB). Pós Graduado em Engenharia de Saneamento Básico e Saúde Pública pela Faculdade de Saúde Pública da Universidade de São Paulo (USP). Químico da Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo SABESP MOED.2 Israel Valério de Andrade Técnico em Química pelo SENAI. Engenheiro Químico pela Universidade Santa Cecília dos Bandeirantes. Encarregado de Sistemas Isolados de Tratamento de Água da Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo SABESP MOED.2 Endereço (1) : Rua Valência de Alcântara, 168 Campo Grande São Paulo SP - CEP: Brasil - Tel: (11) lbenedicto@sabesp.com.br e benedicto.lc@uol.com.br RESUMO Em função da presença de alto teor de manganês nas águas do poço 07 Fazendinha no município de Santana de Parnaíba em São Paulo, iniciou-se um estudo para se definir qual seria a melhor alternativa a se aplicar, visando inibir o manganês dessa água. Esse trabalho tem como objetivo avaliar o comportamento do ORTO POLIFOSFATO na complexação do manganês, que resulta na melhoria do aspecto físico (cor aparente) da água, não permitindo que o manganês seja oxidado pelo cloro (hipoclorito de sódio) tornando a água amarela avermelhada. Com base nos resultados experimentais podemos concluir que a aplicação de ORTO POLIFOSFATO para complexação de manganês é viável no sentido de atender a portaria 518/04 no parâmetro Cor aparente, até a concentração de manganês estudada. A preocupação com os problemas relacionados à alta concentração de manganês nas águas destinadas ao abastecimento público vem crescendo com o passar dos anos. Quando sua concentração é acima de 0,05 mg/l, existem problemas de ordem estética na água, como coloração indesejada, aumento da turbidez e podem causar incrustações em tubulações hidráulicas e manchas nas roupas e louças sanitárias entre outros. O manganês natural é encontrado em concentrações variadas tanto em águas superficiais como em águas subterrâneas, nessas é possível encontrar concentrações acima de 1,0 mg/l. A portaria 518/04 do Ministério da Saúde estabelece o valor máximo permissível de manganês para águas de abastecimento público a concentração de 0,1 mg/l. PALAVRAS-CHAVE: Tratamento de Água, Melhoria da Qualidade, Orto-Polifosfato, Manganês, Poço Tubular Profundo. INTRODUÇÃO A SABESP Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo atua em 368 dos 645 municípios do estado, são ligações de água e produz litros de água por segundo (set/04). Esse trabalho foi feito em um poço tubular profundo no município de Santana de Parnaíba no bairro Parque 120, a produção desse poço é de aproximadamente 140 m3/h, na ocasião estava operando com vazão de 100m3/h. O número de ligações de água ativas do município é de com faturamento de R$ ,00 em janeiro de Esse trabalho contém os dados de análises que foram feitas a cada hora por um técnico nesse poço, foram analisados os parâmetros físico-químicos: ph, turbidez, Cor aparente, cloro residual, flúor, manganês e fosfato. É importante lembrar que não há nenhum tipo de tratamento convencional do tipo coagulação, decantação ou filtração para a água desse poço, portanto os valores de ph, Cor aparente e turbidez da água bruta são simplesmente para comparação com a água final. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1

2 O poço 07 Fazendinha como é conhecido foi colocado em operação no mês de novembro de 2002, para substituir o então poço 06 fazendinha que apresentava água com alta turbidez, que já no início de sua operação o número de reclamações de água suja aumentou, causando uma insatisfação por parte dos clientes. Com o início da operação do poço 07 Fazendinha e o aumento das reclamações por motivo de água suja amarela, e sabendo da existência de residual de manganês presente nessa água e que esse manganês após ter contato com o cloro (hipoclorito de sódio), seria oxidado tornando a água amarela, foi colocado à água do poço o produto HEXAMETA FOSFATO DE SÓDIO, em várias concentrações conforme já usadas em outras áreas da companhia. O produto, no entanto não foi eficiente nesse caso, pois ele após alguns minutos permitia que o cloro (hipoclorito de sódio) oxidasse o manganês, ou seja, o produto não tinha uma estabilidade eficiente nesse caso. A partir desse momento decidiu-se testar o produto ORTO POLIFOSFATO, foram feitos inicialmente testes de jarros jar-test em diversas concentrações do produto com a água bruta onde se conhecia a concentração de manganês, os testes de laboratório mostravam que o produto era eficiente e estável, ou seja, após aplicação do ORTO POLIFOSFATO à água bruta do poço 07 Fazendinha e posterior cloração não se identificava alteração da Cor aparente da água, então se iniciou a aplicação do produto no poço. O produto utilizado é a base de orto-polifosfatos inorgânicos com propriedades anticorrosivas, desincrustantes e atóxico, formulado para utilização em sistemas de abastecimento de água potável. Esse trabalho não tem como objetivo discutir as dosagens de produtos a serem aplicadas a certa quantidade de manganês existente, mas sim demonstrar a eficiência e estabilidade do produto para que sirva de parâmetro para futuros trabalhos. MATERIAIS E MÉTODOS A aplicação de ORTO POLIFOSFATO no poço 07 Fazendinha foi feita através de uma bomba dosadora eletromagnética instalada próximo ao cavalete do poço, foi feito um ponto de aplicação do produto antes da cloração, pois caso contrário o cloro oxida o manganês, não deixando o produto complexa-lo. No poço existe também um ponto de coleta de água bruta, um ponto de coleta de água final (tratada) e pontos de dosagens de hipoclorito de sódio e ácido fluorssilícico. Devido a grande importância dessa água para a demanda do abastecimento público da região, foi colocado um laboratório físico-químico (container) próximo ao poço para fazer o monitoramento 24 horas por um técnico. Existe um sistema de descarga antes do reservatório e este está a aproximadamente 1000m de distância. As principais análises realizadas são de manganês, Cor aparente da água bruta e Cor aparente da água final na presença de hipoclorito de sódio, é calculado a quantidade dosada de complexante em mg/l, e a quantidade de fosfato na água final em mg/l, além das análises de ph, turbidez, fluoreto, Cor aparente e cloro residual também na água final. Para a análise de manganês foi utilizado um Kit da marca Merk e para análise de fosfato foi utilizado o equipamento de marca HACH modelo Pocket Colorimeter de PO As análises de manganês eram feitas no início a cada duas horas e depois com a diminuição de manganês presente na água, as análises eram feitas a cada 4 horas e as análises de fosfatos eram feitas de hora em hora. PRIMEIRA ETAPA: ESTUDOS EM LABORATÓRIO Com o aumento de cor aparente da água após o tratamento (cloração e fluoretação), e já tendo sido testado o Hexameta fosfato de sódio, foi iniciado um estudo em laboratório utilizando o Orto-polifosfato de sódio em várias concentrações. A tabela abaixo demonstra a variação da cor aparente na água em algumas concentrações de orto-polifosfato: ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 2

3 Tabela 1: Alteração da cor aparente em função da oxidação do manganês, com e sem a aplicação do orto-polifosfato. Resultado Inicial Etapa 1 Etapa 2 Resultado Final após 90 min. 1º Teste Cor Aparente 40 U.C Dosado 2,5 ppm de cloro Após 30 min. Dosado 0,5 Cor Aparente 140 U.C. ppm de orto-polifosfato. 2º Teste Cor Aparente 40 U.C Dosado 0,5 ppm de orto-polifosfato Após 5 segundos dosado 2,5 ppm de cloro Cor Aparente 40 U.C 3º Teste Cor Aparente 40 U.C Dosado 1,5 ppm de orto-polifosfato Após 5 segundos dosado 2,5 ppm de cloro Cor Aparente 40 U.C 4º Teste Cor Aparente 40 U.C Dosado 5,0 ppm de orto-polifosfato Após 5 segundos dosado 2,5 ppm de cloro Cor Aparente 40 U.C Conforme demonstrado na Tabela 1, após a cloração da água contendo 0,5 mg/l de manganês, sem a aplicação de orto-polifosfato ou com a aplicação feita posterior a cloração, a cor aparente da água aumentou consideravelmente. Foram executados testes com aplicação de orto-polifosfato anterior a cloração em diversas concentrações e nesse caso não houve alteração da cor aparente da água. A água bruta quando coletada no poço apresentava uma cor aparente de 5 U.C., com o passar do tempo ocorreu provavelmente a oxidação do manganês fazendo com que a cor aparente no momento dos testes estivesse em 40 U.C., por outro lado, possibilitou demonstrar que o manganês uma vez oxidado, o ortopolifosfato não foi capaz de reverter tal situação. O manganês na água bruta reage com o oxigênio da atmosfera produzindo óxidos de manganês insolúveis, essa reação para uma estação de tratamento de água é interessante pois possibilita a remoção desses óxidos nos filtros, uma vez que essas reações são geralmente lentas e depende da variação do ph, utilizam-se outros oxidantes para realizar a formação de óxidos, mas no caso do poço ficou inviável utilizar-se desse método, pois dependeria da instalação de um filtro automático e que trabalhasse em alta pressão, e financeiramente não seria a melhor solução. Figura 1: Alteração da cor aparente em função da oxidação do manganês, com e sem a aplicação do orto-polifosfato. Cor aparente x tempo Cor (U.C.) Cor Aparente s/ orto Cor Aparente c/ orto Tempo (min.) ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 3

4 RESULTADOS DA PRIMEIRA ETAPA Os testes indicaram um fator importante para aplicação do orto-polifosfato que é o ponto adequado da aplicação que deve ser necessariamente antes da aplicação do cloro, pois uma vez oxidado o manganês o ortopolifosfato não terá como complexa-lo. Outro fator importante a ser considerado é que a aplicação do produto não alterou o valor da turbidez, conforme demonstrado na tabela 1 e figura 2. SEGUNDA ETAPA: APLICAÇÃO NO POÇO TUBULAR PROFUNDO (P 07 FAZENDINHA) Os resultados obtidos, em laboratório, permitiram concluir que o orto-polifosfato, adequadamente aplicado, poderia levar a resultados melhores na qualidade de água tratada, se comparados ao período em que não foi utilizado o produto. Foi montado um sistema de preparação e dosagem para o orto-polifosfato, com já tinha sido constatado em laboratório, que a aplicação de cloro deveria ser após a aplicação do orto-polifosfato, houve a necessidade de providenciar um outro ponto de aplicação para o cloro, a uma distância suficiente para que o orto-polifosfato reagisse com o manganês. Para se garantir melhores resultados, foi iniciada a aplicação de 2,5 ppm de fosfato e foi sendo reduzida gradativamente ao longo de um ano até chegar a 0,5 ppm de fosfato, procurando manter a concentração de orto-polifosfato dentro do possível, nas condições estudadas em laboratório. Para conseguirmos verificar a eficiência do orto-polifosfato foram levantados alguns pontos de coletas para serem realizadas as análises, que foram feitas no próprio poço, nos reservatórios localizado aproximadamente 1000 metros de distância, que daria um tempo de contato com o cloro aproximadamente por 50 minutos, e os pontos onde ocorreram maiores problemas. A água do poço 07 Fazendinha já apresentava uma turbidez alta, e mesmo depois da aplicação do ortopolifosfato não houve alteração significativa da turbidez da água conforme demonstrado na figura 2. Figura 2: Turbidez da água bruta e tratada. Variação da turbidez: Bruta x Final 6 5 Turbidez (N.T.U.) Bruta Final 1 0 Datas ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 4

5 Os testes no poço foram acompanhados durante um ano, nesse período, foram realizadas análises de hora em hora, da turbidez, cor aparente, cloro, fosfato, flúor da água tratada e turbidez e cor aparente da água bruta. RESULTADOS DA SEGUNDA ETAPA Após a aplicação do orto-polifosfato na água bruta do poço 07 Fazendinha, foi constatada a diminuição do número de reclamações dos clientes abastecidos por esta água, conforme demonstrado na figura 3. Os resultados de cor aparente da água coletada na rede, no reservatório e no poço mantiveram-se inalterados demonstrando a estabilidade do orto-polifosfato. É importante lembrar que nem todos os clientes registram reclamações, e que esse trabalho não está contando as reclamações feitas diretamente a funcionários que porventura pudessem estar na região e receber as reclamações da população, no entanto após a aplicação do produto, as reclamações oficiosas também diminuíram. Figura 3: Reclamações de água suja por trimestre. Variação da turbidez: Bruta x Final 6 5 Turbidez (N.T.U.) Bruta Final 1 0 Datas ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 5

6 Nº de reclamações Número de reclamações Nº de reclamações Período CONCLUSÕES Com base no trabalho realizado, concluiu-se que: No Poço 07 Fazendinha, o orto-polifosfato de sódio apresentou resultados satisfatórios, pois ficou evidenciado que o manganês não estava sendo oxidado pelo cloro e com isso as reclamações referentes à qualidade da água diminuíram. Segundo a literatura a dosagem mais apropriada do orto-polifosfato é aproximadamente 1,0 ppm para cada 1,0 ppm de manganês. A portaria não prevê um limite máximo de fosfato na água tratada, no entanto a União Européia impõe como limite 10 ppm. Para efeito de controle de turbidez, o orto-polifosfato não foi eficiente na diminuição da turbidez, e quanto à cor aparente ocasionada pela oxidação do manganês, ficou constatado que o orto-polifosfato apresentou alto poder de complexação e estabilidade, no entanto ficou claro que uma vez oxidado o manganês o ortopolifosfato não conseguiu complexa-lo. Após o período de um ano, o sistema de descarga do poço foi automatizado, dispensando a atuação dos técnicos. Atualmente o poço encontra-se fora de operação, pois a área foi inundada, ocorrendo contaminação do lençol freático. Está previsto o retorno da operação do poço até julho de 2005, e independente da concentração de manganês que possa ter na água bruta, será mantida uma dosagem mínima de orto-polifosfato para assegurar com segurança a qualidade de água distribuída por esse poço. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. SEAQUEST A QUALITY PRODUCT FROM AQUA SMART; Coletânea de Estudos sobre Emprego de Seaquest AQUA SMART 1994, Atlanta, USA. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 6

7 2. CARVALHO, Anésio Rodrigues. Processo de Complexação do Ferro em Águas Subterrâneas Uma Proposta de Mudança da Portaria 36 do Ministério da Saúde, XIII Congresso Brasileiro de Águas Subterrâneas. Cuiabá MT RICHTER, Carlos A.; NETTO, José M. de Azevedo. Tratamento de Água Tecnologia Atualizada. São Paulo: Edgard Blücher, SEMINÁRIO de Orto - Polifosfatos Uso de Produtos à Base de Orto Polifosfatos em Sistemas de Água Potável. Brasília DF- Caesb WEIGERT, Wilmar. Ação de Orto Polifosfato no Tratamento de Água Para Eliminação de Água Suja ( Água Vermelha) e Redução de Incrustação na Rede de Distribuição. 19º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental. 6. STANDARD METHODS FOR EXAMINATION OF WATER AND WASTEWATER, 20 th Edition. 7. FACULDADE de Saúde Pública Universidade de São Paulo SUBIN USID BNH. (Traduzido do DEPARTAMENTO DE SAÚDE DO ESTADO DE NOVA YORK). Manual para operadores de tratamento de água. São Paulo: Editora Gráfica Niamar, ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 7