PARÂMETROS DE CARACTERIZAÇÃO DE UMA MASSA DE ÁGUA Características Organolépticas: As características organolépticas compreendem a cor, o cheiro e o sabor. Origem da Cor: origem natural inorgânica, (p.ex. ferro e manganês); origem orgânica, (animal ou vegetal); origem industrial, (têxteis, pasta de papel, refinarias, indústrias químicas). Cor aparente - a coloração da água tal como ela se apresenta, isto é, com as matérias em suspensão. Cor verdadeira - aquela que a água apresenta após a remoção das matérias em suspensão. O CHEIRO, pode definir-se como: o conjunto de sensações apreendidas pelo sentido de olfacto quando se está em presença de certas substâncias voláteis; a qualidade de cada sensação particular ou individualizada provocada por cada uma daquelas substâncias. O cheiro e o sabor são características subjectivas e, consequentemente, difíceis de medir. MQÁgua 14
PARÂMETROS DE CARACTERIZAÇÃO DE UMA MASSA DE ÁGUA CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS: Temperatura Influência na: velocidade das reacções químicas; na solubilidade dos gases; na taxa de crescimento dos microrganismos; entre outras. Turvação Águas que contenham matérias em suspensão, que interferem com a passagem da luz através da água. Pode ser causada por matérias em suspensão de origem: orgânica ou inorgânica; partículas coloidais (frequente em Lagos e Albufeiras) ou sólidos de certas dimensões (rios em cheia). MQÁgua 15
Sólidos Totais É definida como a matéria que permanece como resíduo após evaporação de 103 a 105 ºC. Os sólidos totais podem ser divididos em: sólidos em suspensão; o inclui os sólidos sedimentáveis que decantam após um período de 60 minutos; o sólidos não sedimentáveis; sólidos filtráveis; usualmente o filtro é escolhido de tal forma que o diâmetro mínimo dos sólidos em suspensão é cerca de 1 µ. o sólidos coloidais, incluem as partículas, com um diâmetro aproximado compreendido entre 1 mµ e 1µ; o sólidos dissolvidos; incluem moléculas orgânicas e inorgânicas que estão em solução na água. MQÁgua 16
Sólidos Totais (cont.) Cada uma das categorias referidas pode, ainda, ser classificadas de acordo com a sua volatibilidade a 600 ºC. Destina-se a averiguar as parcelas orgânica e inorgânica dos sólidos totais. À temperatura de 600 ºC: Sólidos Suspensos Voláteis; parte orgânica dos sólidos que volatiliza; Sólidos Suspensos Fixos; parte inorgânica permanece sob a forma de cinzas. MQÁgua 17
ph É a concentração do ião hidrogénio [H+]. ph = - log 10 [H+] (0 ph 14) Consoante os valores do ph, as águas classificam-se em: águas ácidas, ( ph < 7 ); águas neutras, ( ph = 7 ); águas alcalinas, ( ph > 7 ). O ph, para além de controlar a maior parte das reacções químicas na natureza, controla, também, a actividade biológica. A actividade biológica é, na maior parte dos casos, apenas possível para valores de ph compreendidos em 6 e 8. A acidez de uma água é principalmente devida à presença de anidrido carbónico (CO 2 ) dissolvido; Sob o ponto de vista de saúde pública, a acidez (e a alcalinidade) de uma água tem relativamente pouca importância. No entanto, uma água ácida afecta a conservação de sistemas de saneamento básico e o funcionamento biológico de estações de tratamento de águas residuais. Assim, quando são utilizados processos de tratamento biológico há necessidade de manter os valores do ph entre 6 a 9,5. A alcalinidade das águas naturais é devida, principalmente, a sais de ácidos fracos, embora possam contribuir também bases fracas e fortes. MQÁgua 18
DUREZA (mg/l de Ca CO 3 ) Designam-se águas duras aquelas que exigem muita quantidade de sabão para produzir espuma ou que dão origem a incrustações nas tubagens de água quente, nas panelas ou noutros equipamentos, nos quais a temperatura da água é elevada. Deve-se à presença de catiões metálicos bivalentes principalmente cálcio (Ca 2+ ) e magnésio (Mg 2+ ). Estes iões metálicos bivalentes estão, em geral, associados com o anião bicarbonato (HCO 3 - ), sulfato (S0 4 2- ), cloreto (Cl - ) e nitrato (NO 3 - ). Com o aparecimento dos detergentes o problema da dureza, no que respeita ao consumo de sabão, perdeu o seu impacto. O problema é as incrustações. A dureza das águas naturais varia de lugar para lugar, sendo em geral: águas superficiais dureza menor; águas subterrâneas dureza maior. É habitual distinguir-se entre: dureza temporária (ou carbonatada); devida ao cálcio e ao magnésio que se encontram ligados aos bicarbonatos, e que são eliminados quando a água é fervida; dureza permanente (ou não-carbonatada); devida ao cálcio e ao magnésio que se encontram associados aos sulfatos, cloretos, nitratos, etc., e que não são eliminados quando a água é fervida. MQÁgua 19
Oxigénio Dissolvido (OD) (mg/l de O 2 ) Todos os organismos vivos estão dependentes, de uma forma ou de outra, do oxigénio para manter a actividade metabólica que produz energia para o crescimento e para a reprodução. Nas massas de água, a solubilidade do oxigénio depende de: a pressão atmosférica; a temperatura; a salinidade. A baixa solubilidade do oxigénio na água limita a capacidade de auto-depuração das águas naturais e torna necessário o tratamento das águas residuais antes da sua descarga nos meios receptores (linhas de água, lagos, naturais ou artificiais, e oceanos). MQÁgua 20
Carência de Oxigénio (mg/l de O 2 ) Esta carência está relacionada com o metabolismo de utilização dos compostos orgânicos pelos organismos vivos (organismos heterotróficos). Resulta da transformação da matéria orgânica (compostos de carbono) em CO 2 e H 2 O e é uma reacção catalisada por organismos heterotróficos que existem com abundância nas águas residuais. Excepto nos casos em que existem substâncias tóxicas, a fase de oxidação da matéria orgânica inicia-se quase de imediato. Presentemente, os métodos ou testes mais utilizados para medir a matéria orgânica na água são os seguintes: Carência bioquímica de oxigénio (CBO); Carência química de oxigénio (CQO); Valor ao permanganato ou oxidabilidade (VP); Carbono orgânico total (COT). MQÁgua 21
CBO O CBO representa o oxigénio consumido pelos microrganismos na oxidação da matéria orgânica duma determinada água em condições aeróbias. Como este processo de oxidação é lento convencionou-se tomar, como parâmetro representativo do teor em matéria orgânica duma água, o valor da CBO ao fim de cinco dias de incubação, a 20 ºC (CBO 5 20 ). A carência bioquímica de oxigénio, correspondente à oxidação bioquímica total da matéria orgânica, designa-se por carência última de oxigénio (CUO ou CBO u ). MQÁgua 22
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CQO O teste da CQO mede a quantidade de oxigénio necessária para oxidar quimicamente, em determinadas condições, a matéria orgânica presente numa água. Para este efeito, o oxigénio equivalente à matéria orgânica é medido pela utilização de um agente oxidante químico forte como o dicromato de potássio (K 2 Cr 2 O 7 ). Dado que alguns compostos inorgânicos podem interferir com o teste, há que ter o cuidado prévio de os eliminar. Este teste é particularmente útil para medir a matéria orgânica em águas residuais industriais e domésticas que contenham compostos tóxicos para os microrganismos. VP O teste do valor ao permanganato (VP) ou oxidabilidade tem objectivos semelhantes ao da CQO, mas o agente oxidante químico utilizado é o permanganato de potássio (K 2 Mn O 4 ), um oxidante menos forte do que o dicromato de potássio e, por isso, a oxidabilidade não tem tanta sensibilidade como o CQO. COT O teste do Carbono Orgânico Total, aplica-se especialmente para águas com baixos teores de matéria orgânica, consiste na sua combustão rápida em aparelho especial e a altas temperaturas. O carbono orgânico é totalmente oxidado ou convertido em anidrido carbónico, cuja medição é feita através de um analisador de infravermelhos. MQÁgua 24
Medidor de OD numa garrafa de teste de CBO. Respirómetro Electrolítico para a determinação do CBO. MQÁgua 25
Carência Bioquímica de Oxigénio Carbonatada (CBO C) Em geral, assume-se que sendo L o material que ainda falta oxidar que a reacção é de 1ª Ordem: dl dt = K L 1 Integrando tem-se, 1 L = L e t 0 k t Como o oxigénio y consumido na oxidação é dado por y = L 0 L t vem y = L ( 1 e 0 K 1 t ) para o caso particular do CBO 5 vem y5 = L0( 1 e 5K 1 ) MQÁgua 26
Carência Bioquímica de Oxigénio Carbonatada (CBO C) K 1 é um parâmetro que depende do tipo de matéria orgânica e da temperatura. Grau de tratamento Taxa de Oxidação K 1 (d -1 )@20ºC Sem tratamento 0,3 a 0,4 Primário/Secundário 0,1 a 0,3 Lamas activadas 0,05 a 0,1 O efeito da temperatura é dado aproximadamente por T 20 ( K ) = ( K ) ( 1, ) 1 T 1 20 04 Uma estimativa do CBO carbonatado último pode ser obtida tendo em conta que a completa estabilização do Carbono Orgânico necessita de cerca de 2,7 mg de oxigénio para 1 mg de carbono que é oxidado, ou seja L0 2, 7 C org C (12 mg) O 2 (32 mg) MQÁgua 27
Problema: Determine a 20º C o CBO ao fim de 1 dia e o CBO u de uma água residual cujo CBO 5 a 20º C é 200 mg/l. A constante de reacção (K 1 ) = 0,23 d -1. Para essa mesma água residual determine o CBO u a 15º C. MQÁgua 28