O documento discute a caracterização da água, abordando os principais constituintes da água como sólidos dissolvidos, gases dissolvidos e compostos orgânicos. Detalha os parâmetros físicos, químicos e biológicos usados para caracterizar a qualidade da água, incluindo sólidos em suspensão, turbidez, cor, alcalinidade, nitrogênio, fósforo e micropoluentes orgânicos. Explica como esses componentes afetam a saúde e o meio ambiente

1. Instituto Federal de Mato Grosso
Campus Fronteira Oeste
Pontes e Lacerda
Profº: Adnaldo Brilhante. Ms em Química.
Disciplina: Águas e Efluente
CARATERIZAÇÃO DA ÁGUA

2. CONSTITUINTES DA ÁGUA
• SÓLIDOS DISSOLVIDOS IONIZADOS
• GASES DISSOLVIDOS
• COMPOSTOS ORGÂNICOS DISSOLVIDOS
• MATÉRIA EM SUSPENSÃO: SÓLIDOS,
MICROORGANISMOS E COLÓIDES
QUANTIDADE E NATUREZA DOS
CONSTITUINTES
• TIPO DE SOLO
• CONDIÇÕES CLIMÁTICAS
• GRAU DE POLUIÇÃO
Variação sazonal
2

3. Caracterização da água
Características físicas, químicas e organolépticas
• Sólidos em suspensão
• Turbidez (capacidade de desviar a luz)
• Cor aparente e cor verdadeira (substâncias húmicas)
• Odor e sabor
• Componentes inorgânicos que afetam a saúde (ex. Cloretos, Ferro
e Manganês)
• Componentes orgânicos que afetam a saúde (ex. Matéria húmica)
• pH (6,0 a 9,5) em sistemas de distribuição
• Cloro residual livre
• Alcalinidade (capacidade da água reagir com ácidos)
• Oxigênio Dissolvido (OD), Demanda Biológica de Oxigênio (DBO)
• Condutividade elétrica
3

4. Características bacteriológicas
• Contagem de coliformes (totais e
fecais)
• Teste de presença / ausência
(P/A)
• Contagem de colônias
heterotróficas
Características radioativas
• Radioatividade Alfa e Beta
• Radionuclídeos específicos
Outros parâmetros
• Hidrobiológicos (algas):
cianotoxinas
• Temperatura
Poluentes Potenciais
• Sólidos em suspensão
• Matéria orgânica (DBO)
• Fósforo
• Nitrogênio
• Micropoluentes orgânicos
e inorgânicos
• Indicadores de
contaminação fecal
• Algas (Cianobactérias)
Caracterização da água
4

5. Sólidos em Suspensão
Classificação da partícula sólida
• Dimensão
• Sedimentabilidade
• Características Químicas
Origem Antropogênica
• Impactos Morfológicos
• Processos Erosivos +
Transporte de Sedimentos
• Lançamento de Águas
Residuárias
Origem Natural
• Drenagem Superficial
Fonte: SIPAM (2007). Relatório Rio Boa Vista – Ouro Preto do Oeste/RO
5

6. Sólidos em Suspensão
Origem Antropogênica
• Poluição por ETAs
Efeitos
• Assoreamento
• Turbidez, cor, transparência
• Função da composição
química
6

7. Dimensões das Partículas Presentes nas Águas Naturais
1.E-04 1.E-03 1.E-02 1.E-01 1.E+00 1.E+01 1.E+02 1.E+03 1.E+04 1.E+05
Diâmetros (micrômetros)
Moléculas
Colóides
Partículas suspensas/Flocos
Bactérias
Algas
Protozoários
Vírus
Interstícios de leitos de areia
Poros de papel de filtro
Poros de membrana
Poros de carbono ativado
Areia
Agrotóxicos
Sólidos em Suspensão - Dimensão
7

8. Sólidos em Suspensão
• Sólidos Coloidais e Dissolvidos (< 0,001 mm)
Determinação das Dimensões dos Sólidos
1. Filtração em membrana
2. Secagem à 105C
• Sólidos Suspensos Particulados (> 0,001 mm)
8

9. Sólidos em Suspensão - Sedimentabilidade
Classificação em Função da Sedimentabilidade
1. Sedimentação durante 1h em Cone Imhoff
2. Leitura (Sólidos Sedimentáveis)
9

10. Sólidos em Suspensão:
Sedimentabilidade
Tamanho da
partícula
(µm)
Tipo Velocidade de
sedimentação
(mm/s)
100 Areia fina 7,9x100
10 Silte 1,5x10-1
1 Bactéria 1,5x10-3
0,1 Colóide 1,5x10-5
0,01 Colóide 1,5x10-6
10

11. Sólidos em Suspensão
Classificação em Função das Características Químicas
1. Calcinação a 600C
2. Sólidos orgânicos (voláteis) ou inorgânicos (fixos)
11

12. Cor – Sólidos Dissolvidos
• Origem Natural
• Decomposição da matéria orgânica
• Ácidos húmicos e fúlvicos
• Fe e Mn
• Efeitos
• Coloração da água
• Não apresenta risco sanitário
• Confiabilidade questionável
• Origem Antropogênica
• Efluentes de tinturaria, tecelagem,
Papel
• Outras águas residuárias
isenta de sólidos suspensos
(centrifugação)
interferência sólidos
suspensos, coloides
Cor Aparente
Cor Verdadeira
12

13. Turbidez – Sólidos em suspensão e coloides
• Origem Natural
• Dissolução de partículas de rochas,
argila, silte, etc.
• Algas e microrganismos
• Drenagem Superficial
• Efeitos
• Aparência nebulosa
• Confiabilidade questionável
• Adsorção de patogênicos
• Origem Antropogênica
• Águas residuárias
• Impactos morfológicos
• Processos erosivos
Turbidez
Unidades Jackson de Turbidez (25 a
1000 UJT)
13

14. Distribuição de tamanho de partículas
“Contaminantes encontrados em água e esgoto são
partículas ou serão transformados em partículas antes de
sua remoção final.”
“As operações e processos unitários usados no saneamento
são influenciados pela distribuição de tamanho das
partículas, de modo que, seja em operações ou processos
de separação sólido-líquido, seja na degradação biológica
de matéria orgânica, o conhecimento da distribuição de
tamanho de partículas pode contribuir para a escolha e o
aperfeiçoamento das tecnologias de tratamento e para a
adoção de procedimentos operacionais apropriados”.
Santos et al. (2004)
14

15. Tratamento de água: Coagulação e Floculação
Distribuição de tamanho de partículas
Freqüência
relativa
Água bruta
Água coagulada
Água floculada
Diâmetro crítico
dp > dc
Partículas
sedimentáveis
15

16. Dureza
• Origem Natural
• Dissolução de rochas calcáreas
• Origem Antropogênica
• Águas residuárias
• Supersaturação de cátions divalentes
Mais comuns: Ca2+, Mg2+
Outros: Sr2+, Fe2+, Mn2+ • Efeitos
• Doenças cardiovasculares
• Aumento do teor de colesterol
• Precipitação de sabões
• Evita formação de espuma
60-150 mg/L CaCO3 (dureza moderada)
16

17. Alcalinidade
• Origem Natural
• Ação do CO2 dissolvido sobre rochas
calcáreas
• Absorção de CO2 da atmosfera
• Decomposição da matéria orgânica
• Origem Antropogênica
• Efluentes industriais
• Capacidade da água neutralizar ácidos (H+)
• Função do pH
• 4,4 < pH < 8,3: bicarbonatos (HCO3
-)
• 8,3 < pH < 9,4: carbonatos (CO3
-2) e
bicarbonatos
• pH > 9,4: hidróxidos (OH-) e carbonatos
• Efeitos
• Não apresenta risco sanitário
• Sabor e odor desagradável
• Incrustação em tubulações
Expresso em CaCO3
17

18. Acidez
• Origem Natural
• Absorção de CO2 da atmosfera
• Decomposição da matéria
orgânica
• Origem Antropogênica
• Efluentes industriais orgânicos
• Efluentes industriais ácidos
• Atividades de mineração
• Capacidade da água neutralizar bases (OH)
• Presença de CO2 livre
• pH > 8,2: CO2 livre ausente
• 8,2 < pH < 4,5: acidez carbônica
• pH < 4,5: ácidos minerais fortes
• Efeitos
• Não apresenta risco sanitário
• Sabor e odor desagradável
• Corrosão de tubulações e dispositivos
18

19. Ferro e Manganês
• Origem Natural
• Dissolução de compostos do solo e
subsolo
• Origem Antropogênica
• Águas residuárias
• Solo: Fe3+ e Mn4+ particulado
• Água Subterrânea (ausência de O2): Fe2+ e Mn2+ solúvel
• Exposição ao ar: Fe3+ e Mn4+ particulado
• Efeitos
• Não apresenta risco sanitário
• Coloração e turbidez “amarelo escuro – marrom”
• Sabor e odor desagradável
19

20. Organismos Patogênicos
• Organismos Infecciosos
• Agentes Etiológicos: Bactérias, vírus, protozoários
• Veiculação hídrica
Shigella dysenteriae
(disinteria bacilar)
Salmonella
(febre tifóide)
• Difícil detecção
• Baixas concentrações no curso d’água
• Pequena quantidade nas fezes
• Decaimento bacteriano
• Grandes riscos de contaminação
20

21. Indicadores de Contaminação Fecal
• Uso de organismos indicadores de contaminação fecal: ex.
• Escherichia coli (abundante em fezes humanas e de animais)
• Estreptococos fecais (fezes humanas, tolerante a adversidades)
• Resistência similar aos patogênicos (termotolerante)
• Presença de patogênicos: potencialidade de transmissão de doenças
21

22. Matéria Orgânica
• Sólidos Orgânicos = Sólidos Voláteis
• Particulado (filtrado)
• Dissolvido
Proteínas
Animal e vegetal
C, H, N, O, S, Fe
Carboidratos
Açucar, amido…
C, H, O
Lipídeos
Graxas, óleos…
complexo
Uréia, Surfactantes, Compostos Aromáticos, Pesticidas,
etc…
• Origem Natural
• Animal e Vegetal
• Origem Antropogênica
• Águas residuárias
22

23. Matéria Orgânica
• Efeitos
• Aumenta demanda de O2 (crescimento de microrganismos)
• Coeficiente de decomposição da M.O.
• Coeficiente de “Reoxigenação (K2)”
distância
OD
Matéria
orgânica
?
23

24. Demanda Bioquímica de Oxigênio
• Difícil determinação laboratorial (natureza complexa
• Métodos indicadores do potencial consumo de O2
• Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO)
• Demanda Última de Oxigênio (DBOU)
• Demanda Química de Oxigênio (DQO)
DBO5,20
• Ensaio à 20 durante 5 dias
• Considerado fração biodegradável
• Taxa de Desoxigenação (K1)
24

25. Demanda Química de Oxigênio
• Quantificação indireta da matéria orgânica
• Quantidade de oxigênio requerida para a
oxidação química da matéria orgânica carbonácea
• Oxidação das frações biodegradável e inerte
DQO
• Dicromato de Potássio
• 2 a 3 horas de duração
• Baixa DQO/DBO5: fração
biológica alta
• Alta DQO/DBO5: fração inerte
alta
25

26. Oxigênio Dissolvido
• Origem Natural
• Dissolução do oxigênio atmosférico
• Função da Altitude e Temperatura
• Nível do mar, 20°C: 9,2 mg/L
• Coeficiente de Reoxigenação
(K2)
• Difusão molecular
• Difusão turbulenta
26

27. Oxigênio Dissolvido
Produção por
organismos
fotossintéticos
Inserção de OD por
aeração artifical
27

28. Oxigênio Dissolvido
• Efeitos
• 4,0 < O2 < 5,0 mg/L: morte peixes + exigentes
• O2  2,0 mg/L: morte de todos os peixes
• O2 = 0 mg/L: anaerobiose (cheiro de “ovo podre”)
distância
OD
Matéria
orgânica
?
28

29. Nitrogênio
• Origem Natural
• Decomposição da matéria
orgânica animal e vegetal
• Excretas de animais
• Origem Antropogênica
• Águas residuárias
• Fertilizantes
• Nitrogênio Amoniacal
• Decomposição do nitrogênio
orgânico
Amônia ionizada (NH4
+): pH < 7
Amônia livre (NH3): pH > 7
TÓXICO
• Nitrogênio Orgânico
• Sólidos dissolvidos e
particulados
• Proteína animal e vegetal
• Aminoácidos e uréia
29

30. Fósforo
• Origem Natural
• Decomposição de matéria
orgânica animal e vegetal
• Excretas de animais
• Origem Antropogênica
• Águas residuárias
• Fertilizantes
• Indústria de limpeza e de
detergentes
• Efeitos
• Nutriente limitante
• 1 g alga (C106H180O45N15P): 0,013g P
• 1 g P: 77 g alga
• EUTROFIZAÇÃO
30

31. Eutrofização
31

32. Micropoluentes Orgânicos
• Compostos orgânicos sintéticos: persistentes a
biodegradação bioquímica
• Detergentes
• Sulfonatos de Alquilabenzeno (recalcitrantes)
• Formação de espuma
• Agrotóxicos (praguicidas, inseticidas, herbicidas)
• Organoclorados
• Organofosforados
• Fenóis
• Metais pesados
• Efluentes industriais, mineração, garimpo, agricultura,
etc…
32

33. Produto
Rejeitos
Água Bruta
PQ + Energia
Lodo + ALAF
Água Tratada
Matéria-prima
Insumos
INDÚSTRIA
ETA
SISTEMA DE TRATAMENTO DE ÁGUA

34. Mistura
Rápida
Mistura
Lenta
Filtros
Decantador
Lodo dos
Decantadores
Água de Lavagem
dos Filtros
resíduos
água
Auxiliar
Al2(SO4)3
Cal Cloro
produtos
químicos
ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA
CONVENCIONAL DE CICLO COMPLETO
(Floculadores)

35. Lodo dos
Decantadores
Água de Lavagem
dos Filtros
ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA
CONVENCIONAL DE CICLO COMPLETO

36. APRESENTAÇÃO DO PROBLEMA
ETA – Estação de Tratamento de Água

37. Resíduos de ETAs – Lodo de decantador
APRESENTAÇÃO DO PROBLEMA

38. Lavagem de decantador
APRESENTAÇÃO DO PROBLEMA

39. APRESENTAÇÃO DO PROBLEMA
Descarga de resíduos de ETA nos rios brasileiros

40. • ETA - tipo convencional
• A captação da água bruta - Rio Corumbataí
• Coagulante – Cloreto Férrico
ETA - RIO CLARO
(Q = 520 L/S)
• Filtros são limpos em média quatro vezes ao dia
• Decantadores a cada dois ou três meses
ACÚMULO DE LODO

41. ETA - RIO CLARO
(Q = 520 L/s)
LIMPEZA DOS DECANTADORES

42. Resíduos Gerados em ETAs – Cenário Brasileiro
Brasil: População de 169,8 milhões, com 75% atendidos com
rede geral de abastecimento de água (IBGE, 2005).
Produção de água tratada: 41.106 m3/dia (PNSB, 2000).
 30,5.106 m3 /dia ou 93 % por ETAs Convencionais.
Mini fábricas de resíduos
1 a 4 % do volume total de água tratada
613.037 m3/dia de resíduos de ETAs

43. IMPACTO AMBIENTAL E ASPECTOS LEGAIS
 Potencialmente tóxicos e deletérios a constituintes significativos das comunidades
bentônicas e planctônicas, importantes na alimentação de peixes (CORNWELL et al., 1987).
 Riscos à saúde humana devido à presença de agentes patogênicos e metais pesados (ASCE
& AWWA, 1996).
 No Brasil
 Alterações nas características físicas e químicas no Córrego Monjolinho,
CORDEIRO (1993).
 Prejuízo à biota aquática e compromete a qualidade da água e do sedimento dos
corpos d’águas receptores, BARBOSA (2000).
 Lançamento de resíduos de ETAs com concentrações de metais pesados acima do
permitido pela legislação brasileira, BARROSO (2002)
A Constituição Federal de 1988 especifica em seu art. 225 que “Todos têm direito
ao meio ambiente ecologicamente equilibrado, bem de uso comum do povo e
essencial à sadia qualidade de vida, impondo-se ao Poder Público e à coletividade
o dever de defendê-lo e preservá-lo para as presentes e futuras gerações”.
Impacto Ambiental

44. Rede de Interação dos Impactos Ambientais gerados pelo
lançamento in natura do lodo proveniente de ETAs
ETA
Poluição dos
corpos d’água
Lodo
Aumento da
Turbidez
Matéria Orgânica
Metais Pesados
(Al e Fe)
Degradação da
qualidade
ambiental
IMPACTO AMBIENTAL E ASPECTOS LEGAIS
ACHON et al. (2005)

45. Rede de Interação - cont.
Aumento da
Turbidez
Matéria Orgânica
Metais Pesados
(Al e Fe)
Degradação da
qualidade
ambiental
Redução da camada eutrófica
Diminuição do O2 dissolvido
Alteração na Biota
aquática
Condições estéticas são afetadas
Aumento no custo de
recuperação e potabillizacao
Diminuição da potencialidade de
uso a jusante
Desemprego
Aumento da tarifa de água
Soterramento dos bentos
Alterações físicas químicas e
biológicas
Toxicidade
Variação nas
comunidades (estrutura,
distribuição, abundância
e diversidade)
Destruição da camada
bentônica
Deficiências renais
Doenças cardiovasculares
IMPACTO AMBIENTAL E ASPECTOS LEGAIS

46. Decreto no 24.643, de 10/7/34 - instituiu o Código de Águas.
IMPACTO AMBIENTAL E ASPECTOS LEGAIS
Aspectos Legais
Lei nº 6938, de 31/08/81 - “Dispõe Sobre a Política Nacional de Meio Ambiente”.
Resolução no 20 do Conselho Nacional de Meio Ambiente – CONAMA, revogada pela
Resolução nº 357 de março de 2005 que “Dispõe sobre a classificação dos corpos de água
e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e
padrões de lançamento de efluentes, e dá outras providências“.
Lei 9433/97 instituiu a Política Nacional de Recursos Hídricos – “... outorga pelo
poder público do direito de uso dos recursos hídricos, para fins de consumo final, insumo
de processo produtivo ou lançamento de resíduos, entre outros usos”.
Lei n.º 9.605/98 (Lei dos Crimes Ambientais) Punição civil, administrativa e criminal.
NBR-10.004: Dispõe sobre a definição e classificação de resíduos sólidos “...ficam incluídos
nesta definição os lodos provenientes de sistemas de tratamento de água .. ”

47. Série NBR 10.004, 10.006, 10.007
IMPACTO AMBIENTAL E ASPECTOS LEGAIS
•A NBR-10.004/2004, dispõe sobre a definição e
classificação de resíduos sólidos
Classificados em: Classe I - perigosos, Classe II - não
perigosos (Classe II A – não inertes; Classe II B –
inertes)
• Resíduos de decantadores [resíduos sólidos]:
concentração de sólidos entre 30000 a 6000 mg/L
• Águas de lavagem de filtros [resíduo líquido]:
concentração de sólidos entre 50 a 300 mg/L.
• NBR-10.006 (Solubilização de Resíduos) – Ensaio de
solubilização para definição de material inerte.

48. IMPACTO AMBIENTAL E ASPECTOS LEGAIS
Parâmetros Unid. Padrões de lançamento no Brasil Di Bernardo
et al. (1999)
DATa
Barroso
(2002)
DCb
CONAMA
357/2005
SP MG PB RS SC
pH - 5-9 5-9 6-9 5-9 6-8.5 6-9 7.9 6.8
DQO mg/L - - 90 - var - 640 1780
sólidos sedimentáveis ml/L 1 - 1 - - - - 990
sólidos suspensos mg/L - - 100 - var - 22005 -
Alumínio mg/L - - - - 10 - - 553
Arsênio mg/L 0.5 0.2 0.2 0.1 0.1 0.1 - -
Cádmio mg/L 0.2 0.2 0.1 0.1 0.1 0.1 0.05 ND
Chumbo mg/L 0.5 0.5 0.1 0.1 0.5 0.5 0.88 10
Cobalto mg/L - - - - 0.5 - - -
Cobre dissolvido mg/L 1 1 0.5 0.5 0.5 0.5 1.05 32
Cromo VI mg/L
0,5*
0.1 0.5 0.5 0.1 0.1
0.42* 19*
Cromo III mg/L - 1 1 - -
Ferro dissolvido mg/L 15 15 10 15 10 15 940 69999
Mercúrio total mg/L 0.01 0.0 0.0
1
0.01 0.01 0.005 - -
Molibdênio mg/L - - - - 0.5 - - -
Níquel total mg/L 2 2 1 2 1 1 1.06 15
Zinco total mg/L 5 5 5 1 1 1 1.7 49

49. Geração de Resíduos de ETAs
Função da tecnologia de tratamento empregada, tipo de coagulante,
condições operacionais da ETA, condições do manancial e etc.
 Filtração Lenta
 Filtração Direta Ascendente
 Dupla Filtração
 Floto-filtração
 Filtração em multíplas etapas
 ETA convencional de ciclo completo
Tecnologias de tratamento de água

50. Geração de Resíduos de ETAs
ETA convencional de Ciclo Completo
Água
bruta
Coagulação Floculação Sedimentação Filtração Água
Tratada
Lodo ALAF
Mistura rápida
 1% a 5% do volume de água tratada (Souza Filho e Di
Bernardo, 1999)
 Lodo gerado no decantador - 0,25% a 0,6% do volume de
água tratada, (Grandin et al. 1993)

51. Remoção de água  viabilizar gerenciamento
Quantidades relativas  desempenho dos sistemas de
remoção de água (REALI, 1999)
 Água livre – água não associada aos sólidos: facilmente separada por
sedimentação gravitacional simples;
 Água intersticial ou capilar – água presente no interior ou intimamente
ligada aos flocos: liberada na quebra do floco, mediante força mecânica
 Água vicinal – associada às partículas sólidas/estrutura molecular da
água/ pontes de hidrogênio: Não removida por meios mecânicos
 Água de hidratação – água quimicamente ligada às partículas sólidas:
liberada por destruição termoquímica das partículas.
Frações de água dos Resíduos de ETAs

52. Tamanho de partículas – 10 a 20 µm
Frações de água no lodo
Água livre
Água intersticial
Água vicinal
Água de hidratação ligada
à superfície das partículas
Características dos Resíduos de ETAs

53. Frações de água dos Resíduos de ETAs
Energia necessária
E4 >>>> E1
Figura 5.1: Ilustração esquemática de energia
requerida Ei para remoção dos diferentes
volumes de frações de água constituintes de lodo
de ETAs.
* Vol. = volume; ** Ei = Energia requerida.
Figura 4.2 – Esquema ilustrativo das frações de água constituintes dos
lodos de ETAs.
Fonte: adaptado Smollen e Kafaar (1994).
Vol. água
livre
E1
Vol. água
intersticial
E2
Vol. água
vicinal
E3
Vol. água de
hidratação
E4

56.  Plâncton, sais diversos, microrganismos, substâncias
orgânicas e inorgânicas.
 Hidróxido de alumínio, hidróxido de ferro
 Metais: alumínio, chumbo, ferro, níquel, cobre, cromo,
zinco, etc.
 Colóides, areia, argila, sólidos sedimentáveis.
Características dos Resíduos de ETAs
Composição

57. Características dos resíduos gerados em ETAs
 Micropropriedades: definem as condições intrínsecas do lodo
(características de suspensão)
 Macropropriedades: características dos resíduos dependentes das
micropropriedades(tratabilidade dos resíduos)
Micropropriedades Macropropriedades
Distribuição e tamanho dos flocos Velocidade de sedimentação
Estrutura/forma dos flocos Flotabilidade
Força de cisalhamento do floco Centrifugabilidade
Densidade Velocidade de drenagem em lagoas
Concentração de sólidos Resistência específica
Viscosidade e temperatura Tempo de filtração
Tensão superficial Velocidade de drenagem no solo
“Frações” de água Tempo de sucção por capilaridade
Composição química Compressibilidade
Concentração de matéria orgânica Lixiviação
pH e alcalinidade Força cisalhante
Carga das partículas
Fonte:DHARMAPPA et al. (1997)
Caracterização dos Resíduos de ETAs

58. Caracterização dos resíduos gerados em ETAs
Micropropriedades Macropropriedades
Distribuição e tamanho dos flocos Velocidade de sedimentação
Estrutura/forma dos flocos Flotabilidade
Força de cisalhamento do floco Centrifugabilidade
Densidade Velocidade de drenagem em lagoas
Concentração de sólidos Resistência específica
Viscosidade e temperatura Tempo de filtração
Tensão superficial Velocidade de drenagem no solo
“Frações” de água Tempo de sucção por capilaridade
Composição química Compressibilidade
Concentração de matéria orgânica Lixiviação
pH e alcalinidade Força cisalhante
Carga das partículas
Fonte:DHARMAPPA et al. (1997)
Caráter predominantemente empírico;
Caracterizações e ensaios: em escala de laboratório com
objetivo de “prever” o comportamento lodo e desempenho das
tecnologias adotadas;
Reologia.

59. Propriedades dos Resíduos de ETAs
“As propriedades importantes para estudos de remoção de água
por sistemas naturais podem diferir, enormemente, dos estudos
por sistemas mecânicos de remoção”
Tamanho e distribuição de partículas
 processos e equipamentos para o
desaguamento
 tamanho médio dos flocos 20 .
 influencia a resistência específica à
filtração e a taxa de desaguamento
Densidade
 peso amostra/peso de igual volume de água:
varia com o tamanho do floco
 1.03 e 1.19 (g/cm3)
 determinantes à concentração de
sólidos, obtido após desaguamento
Estruturas cristalinas
 disponibilidade e mobilidade dos
metais presentes
 metais pesados: complexados
Resistência Específica
resistência oferecida por um peso unitário de
lodo à passagem de água
 define taxa de desaguamento e dosagem de
condicionantes químicos p/ sistemas mecânicos
 pressão aplicada  filtração
Viscosidade
 fluido não-Newtoniano
 “viscosidade aparente” varia com a
concentração de sólidos
 avaliação de perdas de cargas em
tubulações
Compressibilidade
 altamente compressíveis
 decréscimo da taxa de desaguamento com o
aumento de pressão aplicado

60. Reologia
“... estuda o escoamento e deformação da matéria, ou seja, descreve a deformação de um
corpo sob a influencia de tensões e remonta de postulações de Isaac Newton.“
fluidos newtonianos: tensão cisalhante tem relação direta e linear com o
gradiente de velocidade ou taxa de cisalhamento, descrita pela Lei de Newton
(Dentel, 1997).
τ= - μ.(dv/dy)
.
fluidos não-newtoniano: não obedecem a proporcionalidade direta entre a tensão
cisalhante e a taxa de cisalhamento ou deformação dv/dy, (Miki, 1998). coeficiente
de viscosidade é variável com a “taxa” de cisalhamento, o coeficiente de
viscosidade é definido como viscosidade aparente.
natureza tixotrópica da maioria dos lodos, ou seja, as características reológicas
são variáveis com o tempo, devido à tendência floculante dessas suspensões e
possíveis reações químicas diversas
• Equação de Einstein
η = ηo [1+ ø/2/(1- ø)2 ] = ηo (1+ 2,5 ø)
Em que: η, ηo = viscosidade da suspensão e solvente; Ø = fração
volumétrica ocupada por partículas.

61. Exemplo Prático
M1 = M2 C1.V1 = C2.V2
ALAF (0,04%), Vol. (1000m3)
0,04.1000 = 0,5.V2 V2 = X m3
LodoDAT (0,5%), Vol. (1000m3)
0,5.1000 = 3.V2 V2 = Y m3
ETA Ciclo Completo
ST = 30 % (Disposição aterro sanitário).

62. Quantificação dos Resíduos de ETAs
A caracterização e quantificação de resíduos gerados em ETAs são
fatores preponderantes à definição de métodos de minimização,
tratamento e disposição final.
Cada linha geradora de resíduos apresenta características distintas em
termos de vazão e concentração de sólidos.
Pode-se quantificar a produção dos resíduos, e em particular de
sólidos, através de três métodos:
Formulações empíricas.
Análise de balanço de massa
Determinação em campo.

63. Quantificação dos Resíduos de ETAs
Formulações empíricas
Formulação da produção de sólidos
Variáveis
(kg de matéria seca / m3 de água bruta
tratada)
(kg de matéria
seca/dia)
P = (SS + 0,07xC + H + A) x 10–3 W = 86400 x P x Q
P – produção de sólidos (kg de matéria seca/m3 de água bruta tratada)
SS – sólidos em suspensão na água bruta (mg/L)
C – cor na água bruta (ºH)
H – hidróxido coagulante (mg/L)
A – outros aditivos, tal como o polímero (mg/L)
W – quantidade de sólidos secos (kg/dia)
Q – vazão de água bruta tratada (m3/s)
Water
Researc
h
Center -
WCR
(1979)
P=(1,2xT+0,07xC+0,17xD+A)x10-3 W = 86400 x P x Q
P – produção de sólidos (kg de matéria seca/m3 de água bruta tratada)
T – turbidez da água bruta (uT)
C – cor aparente da água bruta (uC)
D – dosagem de sulfato de alumínio (mg/L)
A – outros aditivos, tal como o polímero (mg/L)
Association
Francai
se–
AFEE
(1982)
P =(0,23xAS + 1,5xT) x 10-3 W = 86400 x P x Q
P – produção de sólidos (kg de matéria seca / m 3 de água bruta tratada)
AS – dosagem de sulfato de alumínio (mg/L)
T – turbidez da água bruta
W – quantidade de sólidos secos (kg/dia)
Q – vazão de água bruta tratada (m 3 / s)
CETESB
P = (0,44 x AS + 1,5 x T + A)x10-3 W = 86400 x P x Q
P – produção de sólidos (kg de matéria seca/m3 de água bruta tratada)
AS – dosagem de sulfato de alumínio (mg/L)
T – turbidez da água bruta
A – outros aditivos, tal como o polímero (mg/L)
W – quantidade de sólidos secos (kg/dia)
Q – vazão de água bruta tratada (m3/s)
CORNWELL
P = (DxFc1) + (TxFc2) -
P – produção de sólidos (g de matéria seca/m3 de água bruta tratada)
D – dosagem de sulfato de alumínio (mg/L)
Fc1 – fator que depende do número de moléculas de água associadas a
cada molécula de sulfato de alumínio.
Fc2 – razão entre a concentração de sólidos suspensos totais presentes
na água bruta e turbidez da mesma.
KAWAMURA
(1991)
Fonte

64. Quantificação dos Resíduos de ETAs
Balanço de massa
Água Bruta
Cal
Decantador Filtros
Mistura rápida
Q
Dc
QC
C1
QS
DS
Coagulante
DP
QP
Polímero
QR ,CR
Resíduo
QD , CD
QF , CF
QAT , CAT
Água de lavagem
Fluxograma de ETA convencional de ciclo completo – Balanço de massa

65. Considerações
Adição de produtos químicos  1 g de sólidos suspensos produz 1 g de sólidos,
1 g de sulfato de alumínio produz 0,26 g de sólidos e 1 g de cal produz 0,1 g de
sólidos, (REALI, 1999).
Desenvolvimento de balanço de massa
Global  W (kg/dia) = (SSABx QAB) + (0,26xDSA + 0,1xDSC) – (SSATx QAT)
Decantadores  W (kg/dia) = (SSABx QAB) + (0,26xDSA + 0,1xDSC) -(SSADxQAD)
Filtros  W (kg/dia) = (SSADx QAD) – (SSAFx QAF)

66. Coletas
Vazão
(L/s)
(I)
Água bruta
[SSxQab]
{kg/dia)
(II)
MPQ
[coef.x adição]
(kg/dia)
(III)
Água tratada
[SSxQat]
(kg/dia)
(IV) =
(I)+(II)-(III)
Produção total
de sólidos
(kg/dia)
Massa
grama de
sólidos/m3
água tratada
3 540 728 351 105 974 21
4 520 569 547 79 1038 23
5 500 1655 704 135 2224 51
6 530 490 240 46 684 15
7 520 571 269 0 840 19
8 550 360 240 0 599 13
9 480 236 181 0 417 10
Média 520 658 362 52 968 22
Produção global de sólidos
Carga de sólidos produzida diariamente na ETA  968 kg ou 0,96 toneladas
Contribuição proveniente da adição de produtos químicos  362 kg (37 % )

67. Testes de correlação  SS = b.T
CORNWELL (1987): b entre 0,7 e 2,2
RESULTADOS: SS = 0,671.T  (r2=0,796)
Análise de regressão múltipla  Produção diária de sólidos
CORNWELL (1987): PL = Q(4,89.DAl + SS + A).10-3 (kg/dia)
DAl = Al em mg/L
RESULTADOS: Psól. = 44.SS + 0,26.DSA + 63,765 (kg/dia)
DSA = [Al2SO4.14H2O] em kg/dia

68. Produção de sólidos
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3 4 5 6 7 8 9
Coletas
(kg/dia)
CORNWELL (1987)
ETA-SÃO CARLOS
(2001)
Produção de sólidos na ETA-São Carlos:
equação proposta por CORNWELL (1987) e expressão resultante do balanço de
massa da ETA-São Carlos.
Psól. = 44.SS + 0,26.DSA + 63,765

69. Considerações – Balanço de Massa
•Liberação de material dissolvido, ao longo das
unidades de tratamento da ETA;
•Parcela dos sólidos dissolvidos liberados, estão
sob a forma de metais dissolvidos ressolubilizados
e/ou não removidos;
•Adição de produtos químicos contribui ara a
produção de sólidos, sendo em média responsável
por 37 % dos sólidos gerados;
•Produção diária de 968 kg/dia de sólidos na ETA
• 765 kg/dia nos decantadores
• 211 kg/dia nos filtros.

70. Quantificação dos Resíduos de ETAs
Determinação em campo
25 cm
Disco de madeira ou
metálico branco
Tubo ou haste
graduada
Tampão
Tubo 1 ½”
25 cm
Disco de alumínio
3,5
a
5,0
m
Cabo plástico
(marcação com
nós)
Fonte: Valencia (1992), Fontana (2004)
Divisão de decantadores em seções longitudinais

71. https://www.google.com.br/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=3&cad=rja&uact
=8&ved=0ahUKEwiM2s7StbTVAhUFF5AKHW8UCUkQFggyMAI&url=http%3A%2F%
2Festacio.webaula.com.br%2Fcursos%2Fgon657%2Fconteudo_aula_teletransmitida
%2F_ppt%2Farq%2FAula_02.ppt&usg=AFQjCNErIDDJQ6yX09Fs5HBKHYZQUr8n
YQ
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Bibliografia Básica
Von Sperling, Marcos. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento esgotos.
Belo Horizonte: DESA-UFMG, 1996.
Richter, Carlos A. Água - métodos e tecnologia de tratamento. São Paulo: Blucher,
2009.
Sant'Anna Jr., Geraldo Lippel. Tratamento biológico de efluentes: fundamentos e
aplicações. Rio de Janeiro: Interciência, 2010.
1. PAWLOVKY. Tratamento de Efluentes Industriais. Porto Alegre: ABEQ, 1981.
2. IMHOFF, Karl R. & IMHOFF, Klaus R. Manual de tratamento de águas residuais.
Tradução: Max Lothan Hess. Edgar Blücher. São Paulo. SP: 1996.
3. NUNES, José Alves. Tratamento físico-químico de águas residuais industriais. 2
ed. Gráfica J. Andrade. São Paulo. SP: 1996.

72. MUITO
OBRIGADO!
MUITO
OBRIGADO!
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