Determinação da temperatura, ph e da alcalinidade total como etapas preliminares para o ensaio de coagulação para o tratamento da água do CEFET-Urutaí

Determinação da temperatura, pH e da alcalinidade total como etapas preliminares

para o ensaio de coagulação para o tratamento da água do CEFET-Urutaí

FREITAS, Túlio Oliveira (1) OLIVEIRA, Michel Douglas Silva (2)

CAIXETA, Éder Flávio Vitor (3) ARAÚJO, Maria Angélica Gonçalves (4)

VIDIGAL, Liana Moreira (5) FALONE, Sandra Zago (6)

(1) Cursando Técnico Zootecnia (CEFET-Urutai) Urutaí-GO. túlio.defreitas@hotmail.com (2) Graduando Irrigação e Drenagem (CEFET-Urutai) Urutaí-GO. michel05douglas@hotmail.com (3) Graduando em Química. Técnico operador da ETA (CEFET-Urutaí). Urutaí-GO - ederflavio@hotmail.com

(4) Especialista em Zootecnia. Professora (CEFET-Urutaí) Urutaí – GO. maria.angelica16@hotmail.com (5) Técnica em Química. Técnica do laboratório de Química (CEFET-Urutaí). Urutaí – GO. liana@cefeturutai.edu.br (6) Doutora em Ciências da Engenharia Ambiental, Professora de Química (CEFET-Urutaí).. Urutaí – GO. szfalone@hotmail.com

Resumo: A água que abastece o CEFET-Urutaí, (Centro Federal de Educação Tecnológica), Urutaí-Goiás, é represada e tratada nas dependências do CEFET. Na ETA (Estação de Tratamento de Água), a água recebe tratamento convencional. Considerando que em todo o processo, desde a captação até a distribuição, deve haver um controle de qualidade efetivo para garantir a segurança da água a ser consumida, este projeto tem por objetivo, dar suporte material e técnico a ETA deste Centro. Neste trabalho foram determinados durante dez dias, a temperatura, o pH, a alcalinidade total da água bruta e a temperatura e o pH da água decantada, para proceder ao ensaio de coagulação, como uma das etapas preliminares de todo o tratamento. Os produtos químicos utilizados para a floculação foram o sulfato de alumínio e cal hidratada, os mesmos utilizados na ETA. Concluiu-se que é necessário a correção do pH da água bruta com cal antes de adicionar o sulfato de alumínio, uma vez que este produto químico abaixa o pH e ocorre a interferência no processo de formação dos flocos de hidróxido de alumínio, que é gelatinoso; e tudo que faz a água ficar turva e o que lhe dá cor gruda nesses flocos.

Palavras-chave: Ensaio de coagulação. pH. Alcalinidade.

1. Introdução

O tratamento da água tem por objetivo condicionar as características da água bruta, como é captada, a fim de atender à qualidade necessária a um determinado uso, como no caso da ETA-CEFET-Urutaí, que atende a alunos, servidores, dentre outros, contando com uma população de aproximadamente 1000 pessoas.

As águas de captação de mananciais superficiais, como rios, lagos, ribeirões, córregos e outros, podem apresentar o risco de estarem poluídas por produtos químicos lançados por esgotos domiciliares e industriais, sendo que estes muitas das vezes não são tratados, agrotóxicos que foram usados em plantações e que foram carreados pelas chuvas, e a contaminação por bactérias, protozoários e outros organismos patogênicos.

Essas poluições e contaminações podem estar presentes em maior ou menor quantidade, dependendo da sua procedência, causando doenças ao homem e malefícios ao meio ambiente. Assim sendo, esses inconvenientes devem ser eliminados através de tratamento adequado para garantir a sua segurança e torná-la própria ao consumo [1].

Neste trabalho, o objetivo foi a determinação do pH e da alcalinidade total, como uma das etapas preliminares para o tratamento da água, sendo a determinação destes parâmetros, necessários para encontrar uma condição ideal para a etapa de floculação.

2. Fundamentação Teórica

O tratamento da água destinada ao consumo humano deve ter a sua qualidade ajustada de forma a atender aos padrões de qualidade estabelecidos por lei e aceitos internacionalmente. No Brasil, os padrões de qualidade para água tratada é regulamentada com base na Portaria nº 518 de 25 de março de 2004, do Ministério da Saúde [2].

Segundo essa Portaria, Art. 2º, toda a água destinada ao consumo humano deve obedecer ao

padrão de potabilidade e está sujeita a vigilância da qualidade da água.

No artigo 10, é relatado “Ao responsável

por solução alternativa de abastecimento de água, nos termos do inciso XII do artigo 7º desta Norma, incumbe: II operar e manter solução alternativa que forneça água potável em conformidade com as normas técnicas aplicáveis, publicadas pela ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) e com outras normas e legislações pertinentes; III manter e controlar a qualidade da água produzida e distribuída, por meio de análises laboratoriais, nos termos desta Portaria e, a critério da autoridade de saúde pública, de outras medidas conforme inciso II do artigo anterior”.

Para atender a Portaria nº 518 de 25 de março de 2004, do Ministério da Saúde, no que tange o inciso III do Art. 10, o laboratório de uma estação de tratamento de água (ETA) deve ter porte para realizar no mínimo os ensaios de coagulação, pH, cor, turbidez e cloro da água produzida e distribuída [2].

No Brasil, nas estações de tratamento de águas superficiais, adota o método convencional, com as seguintes etapas: floculação, decantação e filtração, com o objetivo de remover os sólidos presentes na água; desinfecção, para eliminar os microrganismos que provocam doenças; fluoretação, (etapa prevista objetivando atender a Portaria nº 635/75 do Ministério da Saúde) [3] para prevenir a cárie dentária; e controle de corrosão, empregado com a finalidade de preservar a integridade das instalações [1].

O processo de tratamento da água bruta pode ser parcial ou completo, e os tipos de dosagem de produtos químicos são definidos a partir da análise prévia das características físicas, químicas e biológicas da água bruta, realizadas em períodos de estiagem e de chuvas. Assim, as diversas fases do processo de tratamento dependem das condições da água captada, avaliadas por meio de parâmetros específicos, os quais classificam as águas em vários tipos e para cada tipo é recomendado um tratamento mínimo necessário [4].

3. Materiais e Métodos

O ensaio de coagulação é um procedimento de rotina em estações de tratamento de água para determinar a dosagem de sulfato de alumínio e cal utilizados no tratamento. A dosagem incorreta do coagulante (sulfato de alumínio) é denotada pela quantidade significativa de alumínio que persiste na água tratada

O hidróxido de alumínio – Al(OH)3 - formado

na reação é anfótero. Sua ionização se processa em pH ácido ou básico, segundo as equações:

Em pH ácido: O nH Al OH Al( )₃[ →H+] 3++ ₂ Em pH básico: O nH AlO OH Al OH 3 2 ] [ 3 ) (  →− −+

Nas duas formas ele pode se solubilizar e atravessar os decantadores e filtros.

A solubilização acontece com a correção do pH. Quando o pH ótimo de floculação não está correto, o teor de alumínio da água tratada aumenta [5].

Para realizar este ensaio, foi necessário conhecer previamente algumas características da água bruta captada, tais como: alcalinidade, pH e temperatura.

3.1 Temperatura da água

A temperatura é uma variável de grande importância no meio aquático, pois influencia o metabolismo das comunidades, como respiração dos organismos e decomposição da matéria orgânica.

A temperatura foi medida com um termômetro marca Incoterm, em todas as coletas de água, tanto nas amostras de água bruta, como nas de água decantada.

3.1 Determinação do pH

O termo pH (potencial hidrogeniônico) representa a concentração de íons hidrogênio em uma solução, o valor do pH varia de 0 a 14. Abaixo de 7 é considerada ácida e acima de 7, alcalina. Água com pH 7 é neutra.

Para a determinação do pH foi utilizado peagâmetro digital, marca MARCONI, modelo PA 100, calibração automática, eletrodo de referência. O peagâmetro foi calibrado diariamente com tampões pH 7,0 e 4,0, e o eletrodo mergulhado em solução de KCl 3 M, quando em repouso.

Foi utilizada uma amostra de 50 mL de água bruta e 50 mL para realizar as medidas.

3.2 Determinação da alcalinidade total

A alcalinidade total de uma água é dada pelo somatório das diferentes formas de alcalinidade existentes, ou seja, é a concentração de hidróxidos, carbonatos e bicarbonatos, expressa em termos de Carbonato de Cálcio. Pode-se dizer que a alcalinidade mede a capacidade da água em

neutralizar os ácidos.

A medida da alcalinidade é de fundamental importância durante o processo de tratamento de água, pois, é em função do seu teor que se estabelece a dosagem dos produtos químicos utilizados. Quando a alcalinidade é muito baixa ou inexistente há a necessidade de se provocar uma alcalinidade artificial com aplicação de substâncias alcalinas tal como cal hidratada ou Barrilha (carbonato de sódio) para que o teste da coagulação seja efetivado.

Quando a alcalinidade é muito elevada, procede-se ao contrário, acidificando-se a água até que se obtenha um teor de alcalinidade suficiente para reagir com o sulfato de alumínio ou outro produto utilizado no tratamento da água [5].

A alcalinidade total foi determinada pelo método do alaranjado de metila, recomendado pela APHA (Standard Methods For The Examination of Water and Wastewater) [6].

Foi utilizada 100 mL de amostra de água bruta e 100 mL de água decantada e foi adicionado 3 gotas do indicador alaranjado de metila 1% p/v, e titulada com solução de ácido sulfúrico 0,02 N padronizada com carbonato de sódio.

Foi feita uma prova em branco para servir como padrão de referência de cor, usando água destilada.

4. Resultados e Discussão

Os primeiros testes foram feitos durante o mês de agosto, para verificar se o pH e a alcalinidade da água bruta eram suficientes para coagular o sulfato de alumínio, e para isso foram feitas medidas durante dez dias, conforme se observa na Tabela 01.

Tabela 01: Determinação da temperatura, pH e alcalinidade total da água bruta, e temperatura e pH da água decantada

Água bruta Água

decantada Amostragem Temp. ºC pH Alcalinidade Total ppm (CaCO3) Temp. ºC pH 1a 21 7,17 32,0 21 6,96 2a 20 7,05 30,0 20 6,27 3a 21 7,15 31,0 21 6,58 4a 21 7,16 32,0 21 6,88 5a 22 7,29 36,0 22 6,84 6a 21 7,26 34,5 21 6,53 7a 21 7,27 34,0 21 6,63 8a 21 7,25 34,8 21 6,72 9a 21 7,21 34,2 21 6,62 10a 21 7,19 39,5 21 6,92

Colocou-se 1000 mL de água bruta em seis béqueres e iniciou-se a agitação a 100 rpm, em seguida adicionou-se sulfato de alumínio em quantidades crescentes e agitou-se durante um minuto, a velocidade foi reduzida a 60 rpm e agitaou-se por mais 20 minutos, seguido de repouso. A temperatura da água bruta era 21ºC, o pH 7,19 e a alcalinidade total 39,5 ppm de CaCO3. Os resultados encontram-se na tabela 02.

Tabela 02: Considerando o pH e alcalinidade suficientes para a coagulação Sulfato de alumínio Béquer nº mL ppm pH após coagulação Resultado 01 0,4 4,0 7,16 Não ocorreu floculação 02 0,8 8,0 7,00 Floculação tardia 03 1,2 12,0 6,86 Flóculos pequenos e sem peso 04 1,6 16,0 6,73 Floculação rápida, flóculos densos e sedimentação rápida 05 2,0 20,0 6,64 Floculação média, flóculos médios 06 2,4 24,0 6,51 Floculação tardia

Com base na Tabela 02, foi escolhido como referência o frasco 04, que tinha o sobrenadante mais límpido, formava flocos mais rapidamente, maiores e mais densos, o que ocasionou a clarificação da água, e arrastou as partículas presentes na água para o fundo do frasco.

A dosagem incorreta do coagulante (sulfato de alumínio), faz com o alumínio permaneça solubilizado na água tratada distribuída, e com a dosagem correta, verifica-se uma boa coagulação, arrastando consigo o alumínio na floculação.

Para proceder ao ensaio do pH ótimo foi escolhida a quantidade de sulfato de alumínio utilizada no béquer 04, ou seja, 1,6 mL (16 ppm). Manteve-se constante essa quantidade em seis béqueres contendo 1000 mL de água bruta, iniciou-se a agitação a 100 rpm e colocou-iniciou-se quantidades crescentes de água de cal em cada um dos béqueres, agitando por um minuto, em seguida a velocidade foi reduzia à 60 rpm e agitou-se durante mais vinte minutos, seguido de repouso. Os resultados tabela 03.

Tabela 03: Ensaio do pH ideal Água de cal Béquer nº mL ppm pH após decanta ção Alcalinidade ppm (CaCO3) Resultado 01 2 24 7,97 48,70 Floculação rápida, flocos densos, sedimentação rápida 02 3 36 8,78 57,89 Floculação tardia 03 4 48 9,02 59,72 Floculação tardia 04 5 60 9,37 67,07 Floculação tardia 05 6 72 9,46 67,07 Floculação tardia 06 7 84 9,66 57,33 Floculação tardia, flocos pequenos Conforme se observa na Tabela 03, o pH ideal foi o béquer nº 01, que teve uma floculação rápida, flocos densos e mais sujos e sedimentação rápida.

Para proceder ao ensaio da menor dosagem de sulfato de alumínio, foi escolhido o pH ótimo igual a 7,97, que foi o do béquer 01. Manteve-se constante a quantidade de água de cal nos seis béqueres, ou seja o mesmo pH , iniciou-se a agitação a 100 rpm e colocou-se quantidades crescentes de sulfato de aluminio em cada um dos béqueres, agitando por um minuto, em seguida a velocidade foi reduzia à 60 rpm e agitou-se durante mais vinte minutos, seguido de repouso. Os resultados tabela 04.

Tabela 04: Ensaio da menor dosagem de sulfato de alumínio Sulfato de alumínio Béquer nº mL ppm pH após floculação Alcalinidade Após decantaçao Resultado 01 0,4 4,0 9,00 54,21 Não ocorreu floculação 02 0,8 8,0 8,78 54,21 Não ocorreu floculação 03 1,2 12,0 8,59 55,13 Não ocorreu floculação 04 1,6 16,0 7,98 45,94 Floculação tardia 05 2,0 20,0 7,20 45,02 Floculação rápida, flocos densos, sedimentaçao rápida 06 2,4 24,0 7,02 43,18 Floculaçao média. Flocos pequenos

A menor dosagem do sulfato de alumínio é de 20,0 ppm, o pH após a floculação foi de 7,20 e a alcalinidade após a floculação foi de 45,02. Ocorreu Floculação rápida, flocos densos e sedimentação rápida.

5. Conclusões

Concluiu-se que o pH e a alcalinidade da água bruta não são suficientes para coagular o sulfato de alumínio, elevando-se o pH com água de cal, consequentemente eleva-se também a alcalinidade, fornecendo assim condições ideais para uma boa floculação e decantação.

6. Agradecimentos

Ao CEFET-Urutaí pela bolsa de iniciação científica concedida aos alunos Túlio e Michel Dougas do projeto “Suporte técnico à estação de

tratamento de água do CEFET-Urutaí-GO”, Edital

N.01/2008, de 13/06/08. CEFET - Bolsa IC e Projetos. 7. Referências Bibliográficas [1] SANESUL, 2008. Disponível em <http://www.sanesul.ms.gov.br> Acesso em 24 jun. 2008.

[2] BRASIL. Ministério da Saúde. (2004). Portaria nº 518, de 25 de março de 2004. Estabelece os procedimentos e responsabilidades relativos ao controle e vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade e dá outras providências. Disponível em

<http://www.uniagua.org.br/images/destaque/porta ria518.pdf>. Acesso em: 30 jun. 2008.

[3] BRASIL. Ministério da Saúde (1975). Portaria nº 635 de 26 de dezembro de 1975. Aprova normas e padrões sobre a fluoretação da água, tendo em vista a Lei n.º 6050/74. Disponível em: <http://lproweb.procempa.com.br/pmpa/prefpoa/s ms/usu_doc/portaria635.pdf>. Acesso em 04 jul. 2008.

[4] P. C. S. Mancuso, H. F. Santos. Reuso de água. Barueri: Manole, 2003. 579p.

[5] BRASIL. Fundação Nacional de Saúde. Manual Prático de análise de água. 1ª ed. Brasília: Fundação Nacional de Saúde, 2004. 146p.

[6] J. Miguel, T. Adad. Controle Químico de Qualidade. Rio de Janeiro: Guanabara Dois. 1982. 204p