I O USO DO PERMANGANATO DE POTÁSSIO NO CONTROLE DE TRIHALOMETANOS E COMPOSTOS CAUSADORES DE GOSTO E ODOR

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1 I O USO DO PERMANGANATO DE POTÁSSIO NO CONTROLE DE TRIHALOMETANOS E COMPOSTOS CAUSADORES DE GOSTO E ODOR José Roberto Kachel dos Santos Engenheiro Civil pela Faculdade de Engenharia da UMC. Engenheiro Sanitarista pela Faculdade de Saúde Pública da USP. Diploma Sanitary Engineering Delft, IHE, Holanda. Doutor em Engenharia Civil Área: Hidráulica e Saneamento, EESC USP. Professor da UMC. Gerente da Divisão do Sistema Alto Tietê Sabesp. Claudia Mota Santos (1) Química Industrial pelas Faculdades Oswaldo Cruz. Pós-graduada em Engenharia de Saneamento Básico e em Engenharia de Saúde Pública e Ambiental pela Faculdade de Saúde Pública da Universidade de São Paulo. Gerente da Divisão ABV Sabesp. Kátia Regina Hasmann Oliveira Química Bacharel e Licenciatura com Habilitação em Química pela Faculdade de Mogi das Cruzes UMC. Técnica em Sistema de Saneamento da ETA Taiaçupeba Sabesp. Orlando do Nascimento Engenheiro Químico pelas Faculdades Oswaldo Cruz. Pós-graduado em Engenharia de Saneamento Básico pela Faculdade de Saúde Pública da Universidade de São Paulo. Engenheiro Químico da ETA Taiaçupeba Sabesp. Célio de Souza Mattos Técnico em Química Industrial pela Escola Técnica Oswaldo Cruz. Responsável técnico pelas atividades químicas e operacionais da ETA Taiaçupeba. Encarregado de Operação e Manutenção da ETA Taiaçupeba Sabesp Endereço (1) : Rua Gotardo Botacin, 34 Estância Noblesse Ribeirão Pires - SP CEP: Brasil - Tel: +55 (11) Fax: +55 (11) cmota@sabesp.com.br RESUMO O cloro é um dos oxidantes mais utilizado no tratamento de água para abastecimento público, porém o uso do mesmo pode resultar na formação subprodutos como trihalometanos - THMs quando existe presença dos precursores na água bruta a ser tratada. O presente trabalho tem como objetivo principal apresentar viabilidade da substituição da pré cloração pelo uso do permanganato de potássio para minimizar a formação de THMs, através da análise do estudo de caso da ETA Estação de Tratamento de Água Taiaçupeba. Os estudos foram realizados em duas etapas, sendo a primeira em escala de laboratório, onde foram testados vários oxidantes e identificado o permanganato de potássio como o mais viável para implantação a curto prazo na ETA Taiaçupeba. Na segunda etapa foram realizados testem em planta que comprovaram a viabilidade de substituição da pré cloração pela aplicação de permanganato de potássio. Os principais benefícios obtidos foram a minimização da formação de THMs e redução da liberação de geosmina através da lise celular. PALAVRAS-CHAVE: Permanganato de Potássio, Pré-cloração, Gosto e Odor, Geosmina, Trihalometanos. INTRODUÇÃO O presente trabalho tem como objetivo mostrar a viabilidade do uso do permanganato de potássio como oxidante primário em substituição à pré cloração no processo de tratamento de água, visando principalmente a oxidação de ferro e manganês, minimização da formação de trihalometanos THMs e controle de compostos orgânicos causadores de gosto e odor na Estação de Tratamento de Água ETA Taiaçupeba, que sofre com problemas de florações de algas, liberação de compostos causadores de gosto e odor, e presença de ácidos húmicos e fúlvicos resultando na formação de THMs. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1

2 MATERIAIS E MÉTODOS ETAPA 1 Testes em escala de laboratório Com o intuito de avaliar a eficiência do uso do permanganato de potássio e obter dados seguros antes da aplicação deste produto químico na Estação de Tratamento de Água - ETA Taiaçupeba, foram realizados testes em escala de laboratório comparando os oxidantes cloro, dióxido de cloro e permanganato de potássio e observada a formação de THMs e oxidação de ferro e manganês, e redução de gosto e odor. Os ensaios foram realizados no laboratório da ETA Taiaçupeba, simulando, em jarros de floculação, os tempos e gradientes de velocidades utilizados no processo de tratamento de água da planta. As dosagens de coagulantes (sulfato férrico e sulfato de alumínio) utilizadas nos testes de bancada foram as mesmas aplicadas na ETA Taiaçupeba. Os reagentes foram preparados no laboratório da ETA Taiaçupeba, sendo o coagulante na concentração de 10 g/l, carvão ativado em pó na concentração de 5 g/l, sobrenadante de água de cal, permanganato de potássio a 0,5 g/l, a solução de cloro variou de 2,18 a 6,12 g/l e dióxido de cloro de 0,595 a 0,965 g/l. Foram realizadas análises de ph por potenciometria em analisador de íons marca Orion, modelo 720A; cor por comparação visual em equipamento Helige Aquatester; turbidez por nefelometria em turbidímetro Hach modelo Ratio/XR; THM por cromatografia gasosa PID-ELED purge and trap, em cromatógrafo da Varian modelo 3400 CX, geosmina por GC/MC, em cromatógrafo da Varian modelo Saturno 3 e cloro por método DPD. ETAPA 2 Testes em planta Os testes realizados em planta foram balizados pelos testes de bancada de modo a garantir a qualidade da água tratada. O pré oxidante escolhido para aplicação em planta foi o permanganato de potássio, o mesmo foi aplicado de forma gradativa com intensificação do monitoramento de THMs, ferro, manganês, permanganato e concentração de substâncias causadores de gosto e odor. Em primeiro plano, devido à situação emergencial o produto foi aplicado através de um sistema alternativo na estrutura de chegada de água bruta na forma de solução a 30 gramas /litro. Após avaliações e acompanhamentos e com adequações do sistema de dosagens, com bombas peristálticas, o produto passou a ser aplicado nas adutoras de água bruta aumentando o tempo de contato até a chegada da ETA, tempo aproximado de 5 minutos. A aplicação do produto nas adutoras permaneceu por alguns meses com significativa melhoria na oxidação. Devido aos elevados transientes hidráulicos que ocorrem quando dos aumentos e reduções de vazões na ETA, optou-se pela aplicação do produto no poço de captação da elevatória melhorando ainda mais a mistura, o tempo de contato e a oxidação. Desde o início da aplicação do produto e com a retirada da pré cloração a ETA vem operando com a aplicação de cloro apenas na inter cloração e pós cloração mantendo sempre um residual de cloro menor que 1mg/L na água filtrada. A fim de mantermos uma perfeita oxidação de ferro e manganês nas águas decantadas e o residual de alumínio da água final dentro dos parâmetros da Portaria 518 do Ministério da Saúde, optou-se a aplicação de inter alcalinização na água decantada. APRESENTAÇÃO E DOSCUSSÃO DOS RESULTADOS ETAPA 1 Testes em escala de laboratório ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 2

3 Os ensaios realizados em escala de laboratório permitiram concluir que redução da pré cloração resulta em redução da formação de THM, porém nas condições de trabalho da ETA Taiaçupeba o cloro não foi capaz de oxidar o manganês adicionado a água bruta em ph de coagulação de 6,0. O permanganato de potássio apresentou-se eficiente na oxidação do manganês adicionado na água bruta e a formação de THMs foi significativamente reduzida com a substituição da pré cloração pela oxidação com permanganato de potássio. Porém o excesso de dosagem de permanganato de potássio pode resultar em teor elevado de residual de manganês na água tratada, o que indica a necessidade de um controle rigoroso de dosagem. Quanto à remoção de gosto e odor, os resultados dos ensaios realizados em laboratório indicaram maior eficiência do permanganato de potássio se comparado com cloro ou dióxido de cloro, os testes foram realizados com e sem CAP (carvão ativado em pó). Os resultados obtidos na remoção de geosmina com permanganato de potássio foram significativos, com menor dosagem de CAP, se comparados com dióxido de cloro aplicando maior dosagem de CAP. A remoção de geosmina utilizando cloro como pré-oxidante e alta dosagem de CAP foi menor que a remoção utilizando permanganato de potássio com dosagem inferior de CAP. ETAPA 2 Testes em planta A partir de 19 de Abril de 2004 foi iniciado um teste em planta que se constituiu na substituição da pré cloração pela aplicação de permanganato de potássio. Tal aplicação tem como objetivo remover os precursores de THM antes da aplicação do cloro, minimizando sua formação, e preservar a estrutura celular de algas presentes reduzindo a liberação de compostos causadores de gosto e odor, permitindo que as mesmas sejam removidas no processo de floculação e decantação. Os resultados obtidos atenderam às expectativas, com redução significativa da formação de THM, atendendo as exigências da Portaria 518/04 do Ministério da Saúde. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 3

4 ug/l /1/04 1/2/04 1/3/04 1/4/04 1/5/04 1/6/04 1/7/04 1/8/04 1/9/04 1/10/04 1/11/04 1/12/04 1/1/05 1/2/05 1/3/05 THM portaria 518 Polinômio (THM) Figura 1: Histórico de THM na água tratada da ETA Taiaçupeba de Janeiro de 2004 a março de A concentração de geosmina, substância causadora de gosto e odor na água tratada, que estava presente na água bruta foi significativamente reduzida após a substituição do pré-oxidante, devido a minimização da lise de células de algas ng/l /3/04 24/3/04 3/4/04 13/4/04 23/4/04 3/5/04 13/5/04 23/5/04 2/6/04 Água Bruta Água Final Figura 2: Histórico de Geosmina nas águas bruta e final da ETA Taiaçupeba de Março a Maio de ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 4

5 A aplicação do produto mostrou-se totalmente eficiente na oxidação de ferro e manganês presentes na água bruta. Outro aspecto importante foi à significativa redução do consumo de cloro quando da não pré cloração, perda esta causada pela liberação do mesmo para a atmosfera devido à ação dos floculadores e ressaltos hidráulicos existentes nas câmaras de floculação. Com a aplicação de permanganato na captação de água bruta foi possível aumentar a eficiência da ação do carvão com melhor adsorção de metilisoborneol e geosmina, além de que não ocorre a adsorção de cloro pelo CAP. Durante o período do teste operacional adotou-se a desinfecção periódica nos floculadores, decantadores e filtros evitando o crescimento de algas e micoorganismos nas paredes das estruturas. Esta desinfecção é aplicada a cada três meses mantendo a pré cloração por uma semana sem a inter cloração com residuais de cloro acima de 1 mg/l na água filtrada. CONCLUSÕES Com base no trabalho realizado, concluiu-se que: Ocorre redução da formação de THMs quando a pré cloração é substituída pela aplicação de permanganato de potássio ou dióxido de cloro, como mostram os testes em bancada. A redução da pré cloração resulta em redução da formação de THM, porém a níveis inferiores aos da substituição da pré cloração. Foi realizado teste em planta com a redução da pré cloração e utilização da inter cloração (cloração da água decantada). A oxidação do manganês pelo permanganato de potássio e dióxido de cloro é eficiente em ph 6,0 de coagulação. O mesmo não ocorre com cloro em ph 6,0, sendo o manganês oxidado e removido na superfície dos grãos de areia dos filtros. A minimização da formação de THM com a substituição da pré cloração pela aplicação de permanganato de potássio mostrou-se significativa, atendendo plenamente ao limite estabelecido pela Portaria 518/04 do Ministério da Saúde. Além de permitir a redução de custos com oxidantes para o tratamento. Foi adotado o permanganato de potássio para a pré-oxidação na ETA Taiaçupeba em caráter definitivo, pois se mostrou economicamente viável, eficiente para o controle de THM e aumento de eficiência do carvão ativado para remoção de gosto e odor. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. KRUITHOF, J.C., Chlorination By-Products: Production and Control, AWWA R.F., January GEORGE, Dennis B., Dean Adams, V., Huddleston, Sam A., Larry Roberts, K., Brett Borup, M., Case Studies of Modified Disinfection Pratices for Trihalomethane Control, AWWA R.F., May ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 5