Métodos utilizados na engenharia de água e águas residuais
Medições quantitativas de poluentes são necessárias antes que a poluição da água possa ser controlada. Os métodos analíticos utilizados na engenharia de água e esgoto são métodos padrão fornecidos pela APHA (American Public Health Association).
I. oxigênio dissolvido:
A quantidade de oxigênio dissolvido na água é geralmente medida por uma sonda de oxigênio ou pela velha técnica úmida padrão, o Teste de Oxigênio Dissolvido Winkler. Esse teste é o padrão ao qual todos os outros métodos são comparados.
A química do teste de Winkler é a seguinte:
Os iões Mn ++ adicionados à amostra combinam com o oxigénio disponível
Mn ++ + 02 → 7 Mn02 formando um precipitado.
Íons iodeto são adicionados e o óxido manganoso reage com os íons iodeto para formar iodo.
MnO 2 + 2 1 + 4H + → Mn ++ + I 2 + 2H 2 0
A quantidade de iodo é medida titulando-se com tiossulfato de sódio.
1 2 + 2S 2 O 3 → S 4 O 6 - + 21 -
Todo o oxigênio dissolvido combina com o Mn ++, de modo que a quantidade de Mn02 é diretamente proporcional ao oxigênio em solução. Existem algumas desvantagens com este teste. Um, interferência química e segundo, para transportar um laboratório molhado para o campo ou trazer amostras para o laboratório e terceiro, risco de perda ou ganho de oxigênio durante o transporte. Todos esses problemas são superados usando um eletrodo de oxigênio dissolvido, muitas vezes chamado de sonda.
A sonda mais simples é mostrada na Fig. 2.15 e a operação é a de uma célula galvânica. Se eletrodos de chumbo e prata são colocados em uma solução eletrolítica com um micro amperímetro entre, a reação no eletrodo de chumbo seria
Pb + 2 OH 2 PbO + Hp + 2 e -
No eletrodo de chumbo, os elétrons são liberados, os quais viajam através do micro amperímetro para o eletrodo de prata, onde as seguintes reações ocorrem.
2e - + l / 20 2 + H20 → 20H -
A reação não iria a menos que o oxigênio dissolvido livre estivesse disponível, e o micro-amperímetro não registraria nenhuma corrente. O truque é construir e calibrar um medidor de tal forma que a eletricidade registrada seja proporcional à concentração de oxigênio na solução eletrolítica.
II. Demanda bioquímica de oxigênio (DBO):
O DBO é tomado como medida indireta da qualidade da água. É de fato uma medida da quantidade de oxigênio requerida pelos micróbios enquanto se estabiliza a matéria orgânica decomponível. Duas garrafas são preenchidas com água corrente, medindo o oxigênio dissolvido (DO) em uma e colocando outra na corrente. Em poucos dias a segunda garrafa é recuperada e o OD medido. A diferença nos níveis de oxigênio foi o DBO (como mg de oxigênio utilizado por litro de amostra). O teste de DBO é executado usando uma garrafa BOD padrão (Fig. 2.16), no escuro a 2 por 5 dias (BODs).
III Demanda Química de Oxigênio (COD):
O teste de BOD leva cinco dias para ser executado. Em COD orgânicos são oxidados quimicamente em vez de biologicamente, portanto, em um tempo mais curto. Já que quase todos os orgânicos são oxidados em DQO, os valores são sempre mais altos que os BODs. O dicromato de potássio é geralmente usado como agente oxidante. Uma quantidade conhecida deste produto químico é adicionada a uma quantidade medida de amostra e a mistura é fervida.
Cx Hy Oz + Cr 2 O 7 = HA C02 + Hp + Cr 3
Depois de ferver com um ácido, o excesso de dicromato é medido pela adição de um agente redutor, geralmente sulfato de amónio ferroso. A diferença entre o cromato originalmente adicionado e o restante é o cromato usado para oxidar os orgânicos. Quanto mais cromato for usado, mais orgânico será na amostra e, portanto, maior será o COD.
IV. Turbidez:
Se a água estiver suja, ou seja, a transmissão de luz é inibida, ela é conhecida como água turva. O método padrão de medir a turbidez é o medidor Jackson Candle Turbid desenvolvido pela primeira vez em 1900. Consiste em um tubo de vidro de fundo chato comprido sob o qual a vela é colocada. Água turva é despejada no tubo de vidro até que o contorno da chama não seja mais visível. Os centímetros de água no tubo são então medidos e comparados com a unidade padrão de turbidez, que é
1 mg / 1 SiO2 = 1 unidade → de turbidez.
V. Sólidos:
Os sólidos totais são os resíduos deixados na evaporação a 100ºC. Os sólidos totais possuem duas frações, os sólidos dissolvidos e os sólidos suspensos. Os sólidos suspensos são separados dos dissolvidos por meio de um cadinho de Gooch (Fig. 2.17). Este cadinho tem furos no fundo em que um filtro de fibra de vidro é colocado.
A amostra é retirada através do cadinho com a ajuda de um vácuo. Sólidos suspensos são retidos no filtro, enquanto a fração dissolvida passa. Se o peso seco inicial do cadinho e do filtro for conhecido, a subtracção deste do peso total do cadinho, do filtro e dos sólidos secos apreendidos no filtro produz o peso de sólidos em suspensão, expresso em mg / litro.
VI. Nitrogênio e fosfatos:
O azoto orgânico (aminoácidos e aminas) e o azoto inorgânico (NH3) são medidos analiticamente por colorimetria. O íon em questão é feito para combinar com algum composto para formar uma cor. Por exemplo, o NH3 é combinado com o reagente Nessler para dar um colóide amarelo-castanho. A cor é medida foto metricamente, tomando concentração conhecida de NH 3 como padrões.
Os fosfatos totais são medidos primeiro fervendo a amostra em solução ácida, que converte todos os fosfatos em formas inorgânicas. Eles são feitos para reagir com um produto químico para produzir uma cor que é então submetida à fotometria.
Gestão de resíduos sólidos:
Os poluentes biodegradáveis sozinhos não são responsáveis pela poluição da água, embora estes indiquem o nível de poluição (através dos valores de DBO). Além disso, uma carga de poluição substancial é causada por poluentes não degradáveis ou de degradação lenta, como metais pesados, óleos minerais, biocidas, materiais plásticos, etc., que são despejados na água. Para poluentes biodegradáveis, a poluição pode ser controlada na fonte pelo seu tratamento para reutilização e reciclagem. As substâncias tóxicas não degradáveis podem ser removidas da água por métodos adequados. Além desses métodos, alguns padrões, condições e requisitos devem ser legalmente impostos pelo Governo. através de Atos. (Lei do Ambiente, 1986).
As várias formas / técnicas sugeridas para o controle das poluições da água são as seguintes:
(I) Estabilização do ecossistema:
Esta é a maneira mais científica de controlar a poluição da água. Os princípios básicos envolvidos são a redução na coleta de insumos e remoção de biomassa, captura de nutrientes, manejo de peixes e aeração. Vários métodos podem ser usados tanto biológicos quanto físicos para restaurar a diversidade de espécies e o equilíbrio ecológico no corpo d'água para evitar a poluição.
(II) Reaproveitamento e reciclagem de resíduos:
Vários tipos de resíduos, que incluem efluentes industriais, pasta de papel ou outros produtos químicos industriais, esgoto / sullage de sistemas municipais e outros e poluentes térmicos (água desperdiçada etc.) podem ser reciclados para uso benéfico. Por exemplo, os resíduos urbanos (esgoto / sullage) podem ser reciclados para gerar gás combustível e eletricidade mais baratos.
O NEERI, Nagpur poderia desenvolver tecnologia para o gerenciamento de resíduos radioativos e resíduos químicos de usinas atômicas, recuperação de águas residuais e para fornecer gás canalizado barato e eletricidade gerada pela reciclagem de resíduos urbanos. O NEERI também está envolvido no desenvolvimento de tecnologia adequada para a recuperação de águas residuais através da aquicultura, utilização de águas residuais domésticas e industriais na agricultura e desintoxicação de fenol e cianetos em resíduos por meios biológicos. Uma destilaria em Gujarat é capaz de tratar 450.000 litros de lixo diariamente e gerar energia igual à produzida por 10 toneladas de carvão.
(III) Remoção de poluentes:
Vários poluentes (radioativos, químicos, biológicos) presentes no corpo de água podem ser removidos por métodos apropriados, tais como adsorção, eletro diálise, troca iônica, osmose reversa, etc. Osmose inversa é baseada na remoção de sais e outras substâncias, forçando a água através de uma membrana semipermeável sob uma pressão que excede a pressão osmótica.
Devido a isso, o fluxo ocorre no sentido inverso. Para isso, usamos uma membrana de poder que atrai o solvente e repele o soluto. A osmose reversa é comumente usada para dessalinizar a água salobra e também pode ser usada para purificar a água do esgoto.
Pesquisadores sugeriram as seguintes técnicas para remoção bem sucedida de diferentes poluentes da água:
1. Amônia:
Isso poderia ser removido das águas residuais da indústria pela técnica de troca iônica. Desenvolve-se uma troca catiônica ácida fraca, que remove NH 3 na forma de sulfato de amônio. Isso pode ser usado para fertilizantes.
2. Mercúrio:
Isso poderia ser removido das plantas efluentes de cloro-álcalis usando resina de troca iônica seletiva de mercúrio.
3. Fenólicos:
Isso poderia ser removido das águas residuais das fábricas de celulose e papel, usinas de carbonização, refinarias de petróleo, fábricas de curtumes e usinas de resina através do uso de absorventes poliméricos.
4. Desintegração da água:
As águas residuais das indústrias de impressão e de sari morrer poderiam ser descoloridas por uma técnica de decomposição eleitoral.
5. Sais de sódio:
Estes poderiam ser removidos pelo método de osmose reversa. Sulfato de sódio de um efluente de um moinho de rayon pode ser facilmente removido. A água para reutilização também pode ser recuperada por este método. Pesquisas de alguns laboratórios americanos afirmaram usar a energia solar para limpar as águas poluídas de forma barata. Experimentos mostraram que uma combinação de luz solar e um catalisador, como o dióxido de titânio, pode quebrar os químicos tóxicos da água. Tais reações fotocatalíticas podem destruir pesticidas, explosivos, solventes, PCBs, dioxinas e cianetos.
