5
2. R
EVISÃO
B
IBLIOFRÁFICA
Neste capítulo pretende-se estabelecer as bases que servem para auxiliar as possíveis soluções e estratégias a aplicar para atenuar os impactes da afluência de água salgada do estuário do Rio Tejo na rede de drenagem e na ETAR do Barreiro/Moita.
Os impactes mais relevantes da afluência de água salgada são: danos em infraestruturas e equipamentos, aumento de custos energéticos com a bombagem de caudal extra, o aumento do teor de sulfureto de hidrogénio (H2S) na atmosfera da rede de drenagem e obra de entrada da ETAR,
estratificação no tratamento primário, impacte na microbiologia dos processos biológicos e elevados teores de sulfureto de hidrogénio (H2S) no biogás produzido.
Na ETAR do Barreiro/Moita o aumento de sulfatos (SO42-), pela afluência de água salgada, tem
um impacte muito significativo no processo da digestão anaeróbia. A redução de sulfatos (SO42-) pelas
bactérias redutoras de sulfatos promove a ocorrência de períodos com elevado teor de sulfureto de hidrogénio (H2S) no biogás. Nestes períodos o biogás não poderá ser enviado à cogeração, desta forma
não é recuperado calor para aquecimento das lamas do digestor e não é produzida energia elétrica. Como forma de atenuação do problema é usada a estratégia de adição de cloreto férrico (FeCl3). Um melhor entendimento desta estratégia poderá ser uma mais valia para atenuar a
problemática de forma integrada a todos os processos inerentes.
2.1. C
ARACTERÍSTICAS DAÁ
GUAR
ESIDUALÁgua residual é a água resultante das atividades de uma comunidade. A água residual gerada poderá ser de origem doméstica e/ou industrial e, em alguns casos, água pluvial de sistemas de drenagem unitários. O conhecimento da natureza da água residual é fundamental para a projeção e operação de infraestruturas de drenagem, tratamento e rejeição da mesma.
A água residual é caracterizada quantitativamente e qualitativamente. Quanto à quantidade depende do nível de desenvolvimento da comunidade e respectiva localização geográfica. A quantidade de água residual pode variar ao longo do dia, como está representado na Figura 2-1, ao longo da semana e, também, sazonalmente ao longo do ano. Outros eventos que afetam a quantidade de água residual são os eventos de chuvas em sistemas unitários ou períodos de descargas industriais na rede de drenagem. A variação do caudal médio diário representado na Figura 2-1 é para ETAR de
REVISÃO BIBLIOFRÁFICA 2.1 |CARACTERÍSTICAS DA ÁGUA RESIDUAL
6 pequenas comunidades com caudal médio diário de 4 000 a 40 000 m3.dia-1 (Metcalf & Eddy, 2014),
semelhante ao caudal do caso em estudo.
(Adaptado de Metcalf & Eddy, 2014) Figura 2-1 – Variação de caudal ao longo do dia.
A qualidade da água residual é determinada pelas suas características. As características mais relevantes para a água residual doméstica estão representadas na Tabela 2-1. As características da água residual também variam consoante o nível de desenvolvimento da comunidade e da respetiva localização geográfica, e também com a fração da componente de água residual industrial.
Tabela 2-1 – Características da água residual.
Características Físicas Características Químicas Características Biológicas Inorgânicas
Condutividade elétrica Alcalinidade Coliformes totais
Cor Azoto amoniacal – NInorgânico Microrganismos
Densidade – Azoto orgânico – NOrgânico Toxicidade
Odor Cloretos – Cl-
Temperatura Fósforo inorgânico – NInorgânico
Sólidos Suspensos Totais – SST Fósforo orgânico – POrgânico
Sólidos Suspensos Voláteis – SSV Fósforo total – Ptotal
Sólidos Totais – ST Metais – Fe, Al, …
Turvação pH Ortofosfatos – PO43- Sulfatos – SO42- Gases – H2S, CH4, … Orgânicas Carência Bioquímica de Oxigénio – CBO5 a 20 ºC
Carência Química de Oxigénio – CQO
(Adaptado de Metcalf & Eddy, 2014)
200 150 100 0 50 0 4 8 12 16 20 24 Horas do dia (h) Percentagem do Caudal Médio Diário (% )
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7 A composição típica da água residual está representada na Tabela 2-2. A composição varia com os hábitos de consumo de água da comunidade e divide-se, quanto à concentração dos seus constituintes, em água residual fraca (570 L.hab-1.dia-1), média (380 L.hab-1.dia-1) e forte (190 L.hab- 1.dia-1) (Metcalf & Eddy, 2014). A realidade europeia é um pouco diferente da americana e caracteriza-
se por águas residuais mais fortes devido a um menor consumo de água. Esta realidade tende a acentuar-se pelas medidas de poupança no consumo de água que provocam reduções significativas nas capitações de água levando a águas residuais mais concentradas (Metcalf & Eddy, 2014).
Tabela 2-2 – Composições típicas da água residual doméstica.
Parâmetro Unidade Concentração
Baixa Média Forte
ST mg.L-1 537 806 1 612 SDT mg.L-1 374 560 1 121 SST mg.L-1 130 195 389 SSV mg.L-1 101 152 304 CBO5 mg.L-1 133 200 400 CQO mg.L-1 339 508 1 016 Ntotal (NOrg + NH3 + NH4+ + NO2- + NO3-) mg.L -1 23 35 69 NOrgânico (NKjd– (NH3 + NH4+)) mg.L-1 10 14 29 NAmoniacal (NH3 + NH4+) mg.L -1 14 20 41 Ptotal mg.L-1 3,7 5,6 11,0 POrgânico mg.L-1 2,1 3,2 6,3
PInorgânico (Ortofosfatos e Polifosfatos)
(PO43- + HPO42- + … e P2O74- + …) mg.L-1 1,6 2,4 4,7 Cl- mg.L-1 39 59 118 SO42- mg.L-1 24 36 72 pH - *6,7 - **8,5 Alcalinidade (CaCO3) mg.L-1 *50 *100 *200 Condutividade elétrica (1) S.cm-1 680 1 018 2 038 FeTotal mg.L-1 ***0,4 - ***1,5
(Adaptado de Metcalf & Eddy, 2014;* Qasim, 1999;** Degrémont, 1989;*** Zhang et al, 2008)
(1) Condutividade elétrica (S.cm-1) = SDT mg SDT.L-1
0,55 (Metcalf & Eddy, 2014)
Quanto à composição da fração da componente industrial na água residual, em Portugal existem regulamentos que restringem as condições de entrega de água residual industrial na rede de drenagem de água residual doméstica. Na maioria das vezes as indústrias têm de garantir um tratamento mínimo que lhes permita entregar a sua água residual na rede de drenagem. Os valores limite de emissão (VLE) comummente referenciados e mais relevantes são: CBO5 < 500 mg O2.L-1;
CQO < 1 000 mg O2.L-1; SST < 1 000 mg SST.L-1; condutividade elétrica < 3 000 S.c m-1; temperatura
< 30 ºC; pH 5,5 a 9; fósforo < 50 mg P.L-1 e sulfatos < 500 mg SO 4
2-.L-1 (*1 000 mg SO 4
REVISÃO BIBLIOFRÁFICA 2.1 |CARACTERÍSTICAS DA ÁGUA RESIDUAL
8 Regulamentos Municipais de Serviços de Abastecimento de Água e Saneamento de Água Residual – RMSAASAR – da Moita, do Montijo, de Palmela* e do Seixal.
Algumas das características da água residual consideradas mais relevantes para este trabalho são a condutividade eléctrica e os sulfatos.
Condutividade Elétrica
A condutividade elétrica da água é uma medida da capacidade que o meio tem para conduzir uma corrente elétrica. A condução da corrente elétrica está relacionada com a presença de iões em solução, ou seja, quanto maior a concentração de iões, maior será a condutividade eléctrica. A condutividade elétrica também está dependente da temperatura, sendo que, com aumento da temperatura verifica-se um aumento da condutividade elétrica (APHA, 1999). A condutividade elétrica é determinada através de uma sonda e expressa-se, em unidades do S.I., por mS.m-1. Sendo também
usual a sua expressão em S.cm-1, onde 1 mS.m-1 = 10 S.cm-1 (Metcalf & Eddy, 2014).
O uso da condutividade elétrica pode ser um método rápido para estimativa de determinados parâmetros. Este processo pode ser efectuado por meio de curvas de calibração obtidas em ensaios experimentais, onde se pode associar um valor de condutividade elétrica a um valor de um parâmetro (APHA, 1999).
Sulfatos
Os sulfatos (SO42-) estão presentes maioritariamente na água salgada. Também estão presentes
em águas de consumo e consequentemente na água residual. O enxofre (S) presente na sua constituição é usado para a formação de proteínas e é libertado na degradação das mesmas. Os sulfatos são responsáveis pela formação de compostos odoríficos e causam impacte nos processos de tratamento da água residual (Metcalf & Eddy, 2014). O ciclo do enxofre está representado na Figura 2-2.
REVISÃO BIBLIOFRÁFICA 2.1 |CARACTERÍSTICAS DA ÁGUA RESIDUAL
9 (Adaptado de Manahan, 2005; Sawyer, 2003 e Degrémont, 1989) Figura 2-2 – Ciclo do enxofre (S).
A determinação dos sulfatos (SO42-) pode ser efectuada por vários métodos e para sua
determinação é conveniente a escolha do método mais adequado de acordo com as características da amostra. Os métodos mais vulgarmente usados são o método gravimétrico, através da precipitação de sulfato de bário, e o método por cromatografia iónica (IC pela terminologia inglesa). A escolha do método terá de ser pensada de modo a evitar resultados menos corretos devido a possíveis interferências (APHA, 1999). A presença de metais na amostra como o ferro (Fe) e de fosfatos (PO43-)
podem introduzir interferências no método gravimétrico através do efeito de co-precipitação. Assim, em situações que este tipo de elementos esteja presente, será mais indicado proceder à determinação de sulfatos (SO42-) através do método de cromatografia iónica (Howrth, 1978).
Enquadramento Legal de Águas Residuais em Portugal
No tratamento de águas residuais é necessário o estudo da dinâmica da comunidade envolvida e a caracterização da água residual gerada. Com estas informações é possível delinear estratégias de tratamento da água residual com vista a cumprir os objetivos de tratamento impostos legalmente, para que a água residual tratada possa ser devolvida ao meio aquático.
O Decreto Lei n.º 152/97 de 19 de junho transpõe para direito interno português a Diretiva Europeia 91/271/CEE, do Conselho, de 21 de maio de 1991, no que diz respeito ao tratamento de
Enxofre Elementar S0 Sulfato Inorgânico SO42- Enxofre Orgânico (proteínas) – SH, R – S – R Enxofre Gasoso SO2, H2S, H2SO4 Enxofre Inorgânico H2S, HS-, S2-, FeS Oxidação do S pelo O2em aerobiose Assimilação pelos organismos Decomposição Subprodutos de
metabolismo (urina) Oxidação do S pelo O2em aerobiose
Redução do S em anaerobiose
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