Turbidez

A turbidez vem progressivamente consolidando-se como um dos principais parâmetros na avaliação do desempenho das estações de tratamento. A Portaria 518 estabelece para águas de consumo humano limite máximo permissível de 1,0 uT para a água filtrada, recomendando valores inferiores a 0,5 uT em 95 % das amostras mensais (BRASIL, 2004). A turbidez, juntamente com a contagem de partículas, são parâmetros que podem indicar a presença de organismos como giardia e criptosporídio. Estes organismos representam alto risco sanitário, são de difícil detecção, quantificação e remoção nos filtros de ETAs, e apresentam elevada resistência aos métodos tradicionais de desinfecção. Neste contexto, as normas mundiais para água de consumo têm-se tornado progressivamente mais restritivas para os limites da turbidez da água filtrada.

A turbidez das águas é devida à presença de partículas em estado coloidal, em suspensão, matéria orgânica e inorgânica finamente dividida, plâncton e outros organismos microscópicos. O comportamento dessas partículas no meio dispersante está intimamente ligado às suas dimensões, distinguindo-se três fenomenologias distintas conforme se tenham soluções, dispersões coloidais ou suspensões.

Nas soluções, o fracionamento das partículas ocorre a nível de moléculas ou átomos. Já nas dispersões coloidais, as partículas são finamente divididas e não sedimentam em um intervalo de tempo razoável. E por último, as suspensões, nas quais a separação de fases é conseguida por simples decantação em um tempo relativamente curto. A distinção entre dispersão coloidal e suspensão é arbitrária, porém tem sido adotado o tamanho de uma esfera

de 1 µm. Na Figura 3.4 é mostrada a distribuição de tamanho das partículas e moléculas presentes nas águas.

Figura 3.4 – Distribuição de tamanhos de partículas na água – Fonte: AWWA (1990)

Nos sistemas coloidais hidrofóbicos, as propriedades das superfícies das partículas são muito importantes, principalmente nas águas naturais, que podem conter diversos tipos de argila. As águas superficiais contêm sólidos em suspensão e em estado coloidal. Em lagos, a maior parte da turbidez é devida à matéria coloidal ou à partículas extremamente pequenas. Já cursos d’água correntes, onde há maior turbulência, a turbidez é devida, principalmente, a partículas em suspensão. As argilas comumente encontradas são: caulinita, bentonita, ilita e muscovita (DI BERNARDO, 2003).

As argilas são constituídas por partículas extremamente pequenas: argilominerais, matéria orgânica, partículas de quartzo, mica, pirita, calcita e outros materiais residuais, podendo conter também minerais não cristalizados ou amorfos. O pequeno tamanho de suas partículas faz com que as argilas tenham propriedades coloidais. Segundo OLPHEN (1977), morfologicamente as partículas de argila apresentam-se em forma de plaquetas compostas por lâminas muito finas (Figura 3.5).

EXTERNAS

SUPERFÍCIES LÂMINAS QUE

FORMAM AS PARTÍCULAS DE ARGILA AS LÂMINAS INTERNA ENTRE SUPERFÍCIE Mg++ _ _ _ _ _ _ _ _ Ca++ K+ H+ Hg+ Hg+ H+ K+ Ca++ H+ K+ Na+

Figura 3.5 – Representação esquemática de uma partícula de argila – Fonte: OLPHEN (1977)

Observações microscópicas e análise das argilas através de raio X feitas por OLPHEN (1977), possibilitaram classificá-las segundo a estrutura do cristal; seus principais elementos são alumínio, silício, magnésio, potássio, oxigênio e hidrogênio, combinados conforme o tipo das mesmas. Na Tabela 3.1 têm-se algumas características de três tipos de argilas e, na Figura 3.6, a curva de distribuição granulométrica de um solo predominantemente argiloso feita por KURODA (2002).

Tabela 3.1 – Características principais das argilas – Fonte: OLPHEN (1977)

Tipo de Argila Estrutura Superfície

Específica (m2/g) Massa Específica (kg/m3) Umidade (%) 2348 46 Montmorilonita Al{Mg}(Si8O20)(OH)4 x H2O 15,5

1772 0 2667 6,5 Caulinita (diâmetro médio 0,3 µm) Al4(Si4O10)(OH)8 Al4(Si4O6)(OH)16 15,5 2467 0 2642 0 Ilita (diâmetro médio 0,3 µm)

KyAl4{Fe4Mg16}(Si8 yAly)O20 97,1

0,002

0,001 0,01

0,075 0,1

Tamanho dos Grãos (mm)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Po rc en ta ge m qu e pa ss a ( % ) Argila Silte

Figura 3.6 – Distribuição de tamanho dos grãos em material predominantemente argiloso Fonte: KURODA (2002)

A propriedade óptica expressa como turbidez pode ser considerada como a interação entre a luz e as partículas em suspensão na água. Em amostras contendo partículas em suspensão, a maneira como a água interfere na transmissão de luz está relacionada com as características destas partículas (tamanho, forma e composição) e com o comprimento de onda da luz incidente.

Um fator importante a ser considerado em trabalhos nos quais a turbidez é o principal parâmetro de controle, é a diferença que existe entre os diversos equipamentos de medida de turbidez. O princípio básico do funcionamento dos equipamentos de determinação nefelométrica de turbidez consiste em um detector disposto a um determinado ângulo em relação ao raio de luz incidente, que mede a reflexão da luz pelas partículas. Para o ângulo de 90°, o equipamento denomina-se nefelômetro ou turbidímetro (HACH et al., 1989).

Vários fatores podem afetar os valores de turbidez medidos por diferentes equipamentos, tais como o tipo de lâmpada, as lentes, as células para amostragem, a mencionada orientação da fonte de luz e do detector, o número de detectores, a limpeza interna do medidor, a deterioração da fonte de luz, a susceptibilidade a vibrações e a interferências eletrônicas, e a capacidade de fornecer estabilidade nas leituras (TEIXEIRA et al., 2004).

Neste sentido, TEIXEIRA et al. (2004) realizaram um estudo sobre a confiabilidade analítica, em termos de turbidez, dos efluentes de duas unidades de filtração em escala piloto. Foram realizadas determinações deste parâmetro com equipamentos de bancada e de escoamento contínuo, e a partir dos resultados experimentais, foram efetuados testes de confiabilidade e de validade, considerando o turbidímetro de bancada como padrão. Os resultados da análise estatística comprovaram que as determinações de turbidez estão condicionadas aos distintos princípios de funcionamento dos equipamentos.