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.
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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).
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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.
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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.
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pH
É a concentração do ião hidrogénio [H+].
pH = - log10 [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 (CO2) 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.
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DUREZA (mg/L de Ca CO3)
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 (Ca2+) e magnésio (Mg2+).
Estes iões metálicos bivalentes estão, em geral, associados
com o anião bicarbonato (HCO3-), sulfato (S042-), cloreto (Cl-) e
nitrato (NO3-).
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.
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Oxigénio Dissolvido (OD) (mg/L de O2)
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).
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Carência de Oxigénio (mg/L de O2)
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 CO2 e H2O 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).
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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 (CBO520 ).
A carência bioquímica de oxigénio, correspondente à oxidação
bioquímica total da matéria orgânica, designa-se por carência
última de oxigénio (CUO ou CBOu).
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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 (K2 Cr2 O7).
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 (K2 Mn O4), 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.
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Medidor de OD numa garrafa de teste de CBO.
Respirómetro Electrolítico para a determinação do CBO.
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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
= −K 1L
dt
Integrando tem-se,
Lt = L0e − k1t
Como o oxigénio y consumido na oxidação é dado por
y = L0 − Lt
vem
y = L0 (1 − e −K1t )
para o caso particular do CBO5 vem
y 5 = L0 (1 − e −5K1 )
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Carência Bioquímica de Oxigénio Carbonatada (CBO C)
K1 é um parâmetro que depende do tipo de matéria orgânica e
da temperatura.
Grau de tratamento
Taxa de Oxidação K1
(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
(K1 )T = (K1 )20 (1,04)T − 20
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 Corg
C
O2
(12 mg)
(32 mg)
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Problema:
Determine a 20º C o CBO ao fim de 1 dia e o CBOu de uma
água residual cujo CBO5 a 20º C é 200 mg/L.
A constante de reacção (K1) = 0,23 d-1.
Para essa mesma água residual determine o CBOu a 15º C.
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