ÁGUA
Importância
•
Essencial a toda a forma de vida
•
Fonte de energia: na forma de vapor e na forma de
hidroeletricidade
•
Meio de transporte
•
Várias aplicações industriais: Na obtenção de
hidrogênio, ácidos, na hidrolise e hidratação. Na lavação de gases e sólidos,
na transmissão de calor, etc
Distribuição das águas na Terra. Fonte: Águas Doces no
Brasil-Rebouças, A .C.;Braga, B.; Tundisi, J.G.
Volume de água doce
Distribuição dos Recursos Hídricos no Brasil, da
Superfície e da População
(em % do total do país). O Brasil tem 11,6% da água doce do mundo
(em % do total do país). O Brasil tem 11,6% da água doce do mundo
Fonte: DNAEE 1992
Fonte: Águas & Águas - Jorge A. Barros de
Macedo)
Classificação da água
Quanto a origem
. Meteórica - água
da chuva, granizo, neve e orvalho
. Superficial -
água dos rios, lagos, lagoas, mares e oceanos
. Subterrânea - águas dos aqüíferos freático e artesiano
.Freático - água a pressão
atmosférica.
.Artesiano - água a pressões mais
elevadas que a atmosférica.
- Quanto a aplicação
. Classe 1 - Para o abastecimento
doméstico sem desinfecção
. Classe 2 - Para o abastecimento
doméstico após tratamento convencional para
irrigação de hortaliças, recreação de
contato primário (natação, esqui aquático
e mergulho).
. Classe 3 - para abastecimento
doméstico, após tratamento convencional à
preservação de peixes em
geral e de outros elementos da fauna e da flora.
. Classe 4 - Para o abastecimento
doméstico, após tratamento indicado à natação, à
harmonia paisagística, ao
abastecimento industrial, irrigação, etc.
Potabilidade da água
•
A potabilidade de uma água é definida através de
um conjunto de parâmetros e padrões estabelecidos por normas e legislações
sanitárias.
•
O padrão de potabilidade da água, está definido
na Portaria nº 518 de 25 de março de 2004 do Ministério da Saúde, é um conjunto
de valores máximos permissíveis das características fisico-químicas,
microbiológicas e organolépticas das águas destinadas ao consumo humano.
•
Controle de qualidade da água: Conjunto de ações
adotadas continuamente pelos responsáveis pelos sistemas de abastecimento da
água, que assegure a manutenção da qualidade da água.
•
Vigilância da Qualidade da água: Conjunto de
ações adotadas continuamente pelas autoridades de Saúde Pública, para verificar
se a água consumida atende a legislação e avaliar os riscos para a saúde
humana.
A portaria MS nº 518, 2004
estabelece os
“procedimentos
e as responsabilidades relativos ao controle e à vigilância da qualidade da
água para consumo humano e seu padrão de potabilidade, em razão da importância
que a qualidade e a quantidade de água representam para melhoria da qualidade
de vida e da manutenção da saúde humana.”
A portaria pode ser obtida no
endereço : http://bvsms.saude.gov.br/bvs/publicacoes/portaria_518_2004.pdf
Transmissão de doenças
•
DOENÇAS DE TRANSMISSÃO HÍDRICA:
- Agentes microbiológicos:
A água atua como veículo do agente
infeccioso.
-
Agentes químicos:
Águas subterrâneas ou superficiais poluídas por substâncias químicas.
•
Doenças provocadas por agentes
microbiológicos:
A contaminação da água ocorre através
das excretas de pessoas ou animais infectados.
Agentes etiológicos podem ser: bactérias, fungos, vírus, protozoários e
helmintos.
Ex: Salmonella – Salmoneloses
Vírus da hepatite A – Hepatite A
Giardia Lamblia – Giardíase
Ascaris Lumbricóides - Verminose
•
As Doenças Provocadas por Agentes Químicos
Através do ciclo hidrológico, a água está em permanente contato com os
constituintes do meio ambiente (ar e solo), dissolvendo muitos elementos e
carreando outros em suspensão.
A atividade humana, por outro lado, vem introduzindo nas águas um número
crescente de substâncias.
•
Várias são as substâncias químicas que podem poluir as
águas subterrâneas ou superficiais e comprometer a saúde do homem.
•
Dentre elas podemos citar os agroquímicos (herbicidas,
inseticidas, raticidas etc) e os despejos industriais contendo metais pesados
como cromo, mercúrio e chumbo.
Parâmetros microbiológicos
•
Coliformes totais
Espécies de origem não exclusivamente fecal. Úteis na avaliação da
qualidade da água tratada e distribuída.
•
Coliformes termo tolerantes/Fecais
Espécies de origem fecal, com grau de resistência semelhante aos
patogênicos
•
Pesquisa de Echeríchia Coli
Bactéria de origem exclusivamente fecal.
•
Contagem de bactérias heterotróficas
Indicador auxiliar da qualidade da água.
Detecção inespecífica de
bactérias de origem fecal, da flora natural de água.
Parâmetros Físico-químicos
•
Cor
A presença na água de
partículas muito pequenas é que lhe conferem cor. Diz-se que essas partículas
encontram-se em solução na água, e podem ter origem em material orgânico
(Humus, algas, entre outras) ou inorgânico (compostos de ferro e manganês,
etc.).
Valor Máximo
Permissível e' de 15 UH.
•
Turbidez
A presença as partículas em
suspensão, determinam o grau de turbidez da água. Podem ter origem orgânica ou inorgânica, estando mais
comumente associadas à presença de algas e argilas na água. Esgotos domésticos
e efluentes industriais também conferem turbidez à água.
Valor Máximo Permissível e' 5 UT.
•
pH
O pH é um parâmetro importante no
processo de tratamento, pois está relacionado com a eficiência dos produtos
químicos utilizados.
Recomenda-se pH na faixa de 6,0 a 9,5, na rede de
distribuição.
Agentes bactericidas
•
Cloro
Agente bactericida e
responsável pela manutenção bacteriológica da água.
Teor mínimo de cloro residual
livre:
. Após desinfecção: 0,5 mg/l
. Rede de distribuição:0,2 mg/l
. Teor máximo recomendado: 2,0
mg/l
•
Fluoretos
Os fluoretos ocorrem naturalmente ou são adicionados nos sistemas de
abastecimento.
Considera-se que são componentes
essenciais da água potável sobretudo para a prevenção de cáries dentárias.
As concentrações de fluoretos em
água potável são estabelecidas considerando a quantidade de fluoreto ingerida
diariamente.
Valor máximo permitido: 1,5 mg/l
•
Trihalometanos
Os trihalometanos constituem um
grupo de compostos orgânicos que, se originam de substâncias orgânicas que
reagem com o cloro durante a desinfecção.
Valor Máximo Permissível é
0,1mg/L
Água para o consumo humano - Qualidade
Concentração típica dos
principais íons na água de chuva mg/l
Águas Doces no Brasil-Rebouças, A .C.;Braga, B.; Tundisi, J.G.
Impurezas da água
Grosseiras: facilmente capazes de flutuar ou
decantar, quando a água estiver em repouso (ex: folhas, sílica, restos
vegetais, etc.).
Coloidais: emulsões (CO2), argila, ferro e manganês na forma de hidróxidos, etc.
Dissolvidas: a dureza (sais de cálcio e magnésio),
ferro e manganês não na forma de hidróxidos, etc.
Alguns conceitos importantes
•
Turbidez:
provocada por matéria suspensa de qualquer natureza, presente na água.
•
Cor: devido
a presença de matéria orgânica proveniente de matéria vegetal em decomposição.
•
Ferro: a forma mais comum é ferro solúvel que
está na forma de bicarbonatos ferrosos – Fe(HCO3)2.
•
Dureza: é proporcional ao conteúdo de sais de
cálcio e magnésio. Águas brasileiras: 5 mg/L a 500 mg/l
•
Sílica: Constituinte das águas naturais. Varia
de 3 a 50
mg/l como SiO2.
Objetivos do tratamento
•
Higiênico : remoção de bactérias,
elementos venenosos ou nocivos, minerais e compostos orgânicos em excesso,
protozoários e outros microorgânicos.
•
Estético : correção da cor, turbidez,
odor, sabor.
•
Econômico : redução da corrosividade, dureza,
cor, turbidez, ferro, manganês, odor, sabor, etc.
Tratamento de água potável
•
Representação esquemática de tratamento de água de água
potável.
Figura obtida em: http://www.agua.bio.br/botao_d_L.htm
Clarificação
•
A clarificação é constituída de: Coagulação, decantação
e filtração.
•
Coagulação ocorre pela adição de agentes coagulantes
tais como: sulfato de alumínio em
solução a 5 ou 10% (Al2(SO4)3.18H2O,
que o mais usado. Os sais FeSO4.7H2O, Fe2(SO4)3
e FeCl3.6H2O ou
polímeros orgânicos também podem ser empregados na coagulação.
•
Decantação é a sedimentação dos coágulos formados na
coagulação
•
Filtração é a separação dos coágulos ou flósculos da
água. Esta operação normalmente é feita com filtros de areia.
•
Coadjuvantes: capazes de formar partículas mais densas
e tornar os flocos mais lastrados (argila, sílica ativa, polieletrólitos, etc.)
Reações de coagulação
•
A coagulação ou floculação é obtida pela neutralização
das partículas coloidais dispersas na água pelas partículas coloidais formadas
por hidróxidos resultante da reação entre a alcalinidade natural ou adicionada
e o agente coagulante.
•
Ou seja, os hidróxidos formados neutralizam as
partículas coloidais em suspensão na água aglomerando-se formando flocos mais
pesados que precipitam.
Com a alcalinidade natural:
a) Al2(SO4)3.18H2O
+ 3Ca(HCO3)2 Þ 2 Al(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2
+ 18H2O
b) 2 FeSO4.7
H2O + 3 Ca(HCO3)2 + 1/2O2 Þ Fe(OH)3 + 3 CaSO4 + 4 CO2 + 6 H2O
c) 2 FeSO4.7 H2O
+ 3 Ca(HCO3)2 + Cl2 Þ Fe(OH)3 +2 CaSO4 + CaCl2 + 6 CO2 + 7 H2O
d) Fe2(SO4)3 + 3 Ca(HCO3)2 Þ 2 Fe(OH)3 +3 CaSO4 + 6CO2
Com a alcalinidade
adicionada:
a) Al2(SO4)3
+ 3Na2CO3 + 4 H2O Þ 2 Al(OH)3 + 3Na2SO4
+ 3 CO2 + H2O
b) Al2(SO4)3.18
H2O + 3 Ca(HO)2 Þ 2 Al(OH)3 + 3 CaSO4 + 18 H2O
c) Fe2(SO4)3 + 3Ca(HO)2 Þ 2 Fe(OH)3 +3 CaSO4
d) Fe2(SO4)3 + 3 Na2CO3 + 4 H2O Þ 2 Fe(OH)3 +3 Na2SO4 + 3 CO2
+ H2O
Com coagulantes naturais
a) Mg(HCO3)2
+ 2 Ca(HO)2 Þ Mg(OH)2 + 2CaCO3 + 2 H2O
b) MgSO4 + Ca(HO)2 Þ Mg(OH) 2 + CaSO4
Determinação da coagulação ótima
•
A quantidade de agente coagulante é determinada pelo
teste de jarro (Jar test). O teor de coagulante é deteminado adicionando-se a
água quantidades crescentes de coagulante e avaliando a coagulação respectiva
pelo tempo de precipitação e a qualidade dos flocos (tamanho e consistência).
Para maiores informações sobre
esse teste, acessar:
http://www.nesc.wvu.edu/pdf/dw/publications/ontap/2009_tb/jar_testing_DWFSOM73.pdf
Tratamentos adicionais
1 - Correção de Dureza
Neste processo são controlados
excessos de sais de cálcio e magnésio presentes na água, que têm
características incrustantes e conferem gosto.
2- Correção de pH
Aplicação de produtos químicos
visando corrigir acidez ou alcalinidade excessivas da água.
Esta providência visa
principalmente proteger estruturas de armazenamento e distribuição da água.
3 - Desinfecção
Destruição ou inativação de
organismos patogênicos, capazes de produzir doenças ou de outros organismos
indesejáveis.
4- Fluoretação
Aplicação de compostos químicos
contendo flúor em dosagens adequadas visando prevenção da cárie dentária.
Redução em até 60% a incidência.
Outros tratamentos
1 - Aeração
Processo de tratamento pelo qual a área de contato entre a
água e o ar é aumentada, de modo a facilitar o intercâmbio de gases e
substâncias voláteis entre a água e o ar.
2 - Oxidação
O primeiro passo é oxidar os metais presentes na água,
principalmente o ferro e o manganês, que normalmente se apresentam dissolvidos
na água bruta. Para isso, injeta-se cloro ou produto similar, pois tornam os
metais insolúveis na água, permitindo, assim, a sua remoção nas outras etapas
de tratamento.
Este processo seguido de filtração é muito utilizado para controle dos teores de ferro e manganês na água.
Este processo seguido de filtração é muito utilizado para controle dos teores de ferro e manganês na água.
Desinfecção
A desinfecção pode ser feita por um grande número de
métodos:
1) Agentes oxidantes: Cloro, oxido de cloro, ozônio, iodo,
permanganato de potássio, brometo,
2) Radiações ultravioleta
3) Extremos em pH que geralmente não é prático.
4) Aquecimento em operações de pequena escala em industria
(alimento)
5) Ondas ultra sônica não fornece proteção residual
6) Íons metálicos- tóxicos – questionáveis devido a
implicação quanto a saúde
Água utilizada na indústria
Água de Resfriamento: é destinada a absorver calor e
conduzir calor de um equipamento. O processo se aplica a indústrias como
petrolíferas, petroquímicas, químicas e siderúrgicas. Também é aplicada no
resfriamento de camisas de cabeçotes de motores de combustão, compressores,
calandras, condensadores de vapor, etc.
Água para geração de vapor – caldeiras: caldeiras são
equipamentos para gerar vapor. Elas podem ser: fogotubulares (gases de
combustão circulam dentro de tubos e a água no lado externo) ou aguatubulares
(a água é que circula dentro de tubos).
•
O tratamento da água industrial tem a finalidade
de adequa-la ao sistema onde será usada.
•
Mesmo a água de abastecimento urbano ("água de
torneira") não tem pureza suficiente para muitas aplicações específicas
como uso em laboratórios, preparação do banho de hemodiálise, produção de
medicamentos e alguns produtos químicos específicos, produção de determinados
componentes eletrônicos, alimentação de caldeiras, sistemas de geração de
vapor, sistemas de refrigeração etc.
Contaminantes mais frequentes
•
Material particulado: sílica, resíduos
desagregados de tubulação e colóides.
•
Materiais inorgânicos dissolvidos:
- Ca2+ e Mg2+ dissolvidos de formações rochosas;
- gases dissolvidos, silicatos lixiviados de leitos arenosos ;
- íons Fe2+ e Fe3+ liberados de tubos e superfícies de ferro;
- íons Cl- e F- de estações de tratamento de água;
- Fosfatos (PO43-) de detergentes e fertilizantes;
- Nitratos (NO3-) de fertilizantes
- Íons Al3+, Mn2+,
Cu2+, etc.
Dureza da água
•
A presença na água de íons de cálcio e magnésio
em maior quantidade, na forma de carbonatos e bicarbonatos, além de íons de
ferro, sulfato, alumínio, manganês, estrôncio, zinco e hidrogênio, em pequenas
quantidades, dá a água uma propriedade química característica, conhecida na
literatura por “dureza”. Originalmente, o conceito de dureza de uma água
é medida de capacidade desta água, rica desses íons, para precipitar uma
solução de sabão.
•
Dureza total : Somatória da dureza
temporária com a permanente. Água doce - 10 a 200 ppm, Água salgada - até 2.500 ppm.
•
Dureza permanente é devido à ocorrência de íons
sulfato, cloreto, nitrato ou silicato de cálcio ou magnésio.
•
Dureza temporária, essencialmente devido aos
bicarbonatos e pode ser eliminada pelo aquecimento da água até o ponto de
ebulição. Os sais resultantes se precipitam por ser insolúveis. A reação de
decomposição é a seguinte:
•
Ca(HCO3)2 ® CaCO3 + H2O
+ CO2
Referencias Bibliograficas
•
Águas Doces no Brasil-Rebouças, A .C.;Braga, B.;
Tundisi, J.G.
•
Livro:Águas & Águas - Jorge A. Barros de Macedo)-
São Paulo 2001
•
http://www.quimica.com.br/revista/qd458/agua_ultrapura3.html
•
ÁGUA: qualidade, padrões de potabilidade e poluição.
São Paulo: FESB, 298 p.SHREVE, R. Norris. Indústrias de processos químicos. 4.
ed. Rio de Janeiro: Guanabara Dois, 717 p.
•
ASSOCIAÇÃO COMERCIAL E INDUSTRIAL DE JOINVILLE.
Cartilha de controle de poluição das águas. Joinville, SC: ACIJ, 45 p.
•
PAWLOWSKY, Urivald. Curso de tratamento de efluentes
industriais. Joinville, SC: UDESC/FEJ,
•
Ada, Jesus Miguel Tajra. Controle químico de qualidade.
Rio de Janeiro: Guanabara Dois, 204 p.
•
AMERICAN WATER WORKS ASSOCIATION. Água: tratamento e
qualidade. Rio de Janeiro: Ao Livro Técnic, 465 p.
•
STELL, Ernest W. Abastecimento d´água: sistemas de
esgotos. Rio de Janeiro: Ao Livro Técnic, 866 p.
•
NORDELL,
Eskel. Tratamiento de agua para la industria y otros usos. 3. ed.
México: Continental, 641 p.
•
MACEDO, Jorge Antônio Barros de. Águas e águas.
São Paulo: Varela, 505 p.Nalco Chemical Company (AE). The nalco water handbook. 2. ed. New York
•
CETESB (AE). Operação e manutenção de sistemas de
distribuição de água. São Paulo: CETESB, 524 p.
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