vigilância e controlo da qualidade da água

VIGILÂNCIA E CONTROLO
DA QUALIDADE DA ÁGUA
Remoção de Ferro, Manganês
e Arsénio na Água
Introdução
O abastecimento público de água em termos de quantidade e qualidade é uma preocupação constante da humanidade,
devido à sua escassez e à deterioração da qualidade da mesma nas suas origens devido à poluição recorrente da
atividade do homem.
As características físicas, químicas e biológicas da água estão associadas a um conjunto de processos que podem
ocorrem na sua origem ou por contribuições externas à mesma. Aqui também se devem incluir as comunidades de
organismos que habitam o ambiente aquático e que na atividade metabólica podem provocar alterações físicas e químicas na água. Este conjunto de fenómenos irão, em última análise, conferir à água as suas características de qualidade.
Os sistemas de abastecimento de água são obras de engenharia que, têm em primeiro lugar eliminar os riscos de
saúde impostos pelas possíveis características da água, além proporcionarem às populações segurança e conforto na
utilização da mesma.
Uma das principais características da água é ser um veículo de dissolução das substâncias que a rodeiam, sejam elas
gases (como o dióxido de carbono por exemplo) ou metais presentes em solos e rochas. Entre os compostos dissolvidos na água destacamos:
„„ Os compostos de ferro e manganês: estes compostos podem passar pelas estações de tratamento de água na
forma dissolvida, vindo posteriormente a precipitar-se, por meio de oxidação química, na rede de distribuição
causando o aparecimento de água com coloração castanha avermelhada;
„„ Os metais pesados: mesmo em baixas concentrações, conferem à água características de toxicidade, tornando-a
assim imprópria para grande parte dos usos; um exemplo típico é o arsénio.
Ferro, Manganês e Arsénio na Natureza:
O ferro é um dos metais mais abundantes na crosta terrestre. A presença de ferro na água decorre da dissolução do
ferro presente em algumas formações rochosas, podendo também ter origem industrial. O ferro solúvel pode apresentar-se dissolvido ou complexado com substâncias orgânicas ou minerais.
Pirite (FeS2)
Pirolusite (MnO2)
Realger (As2S2)
A presença de manganês nas águas decorre de: certas condições de pH, potencial redox e concentração, de algumas
rochas e de possíveis descargas industriais. Pode aparecer em três formas: no estado natural (Mn2+; é o segundo
metal mais abundante da crosta terrestre), em solução, não dando origem a cor; durante o tratamento (Mn4+) normalmente insolúvel e precipitado sob a forma de MnO2 que confere à água uma cor castanha escura e na forma de
permanganato, dando à água uma tonalidade cor-de-rosa.
O arsénio faz parte da crosta terrestre, i.e., é parte integrante de certas rochas e solos, na
forma de minérios. Em determinadas condições, o arsénio pode ser libertado dos solos, para a
água. Isso acontece mais em águas profundas do que em águas superficiais.
O arsénio está geralmente associado a minérios que são extraídos pelo homem, como o cobre,
o ouro e o zinco (é um sub-produto presente na rocha não aproveitada). As concentrações de
arsénio são também geralmente altas em locais de fontes quentes e outras origens geotérmicas. A fotografia do lado esquerdo foi tirada junto à saída de uma fonte quente. A cor alaranjada
na beira da água é onde um precipitado com alta concentração de arsénio se formou.
A actividade vulcânica também pode libertar enormes quantidades de arsénio para a atmosfera.
O arsénio é também muito utilizado na agricultura (muitos dos pesticidas antigos têm-no na
sua fórmula química), na produção do vidro, na preservação da madeira, na queima de materiais que possuem arsénio
na sua composição, como o carvão, o diesel e na indústria eletrónica, sendo outra das suas portas de entrada na natureza. Atualmente apenas cerca de 1/3 do arsénio libertado para a atmosfera é por razões naturais. O restante é a
contribuição humana!
Ferro, Manganês e Arsénio no Abastecimento de Água
O ferro e o manganês não apresentam riscos para a saúde humana. A sua eliminação é no entanto necessária porque
contribuem para o aparecimento de cor nas águas de abastecimento, de um sabor metálico desagradável ao consumidor e potenciam a ocorrência de precipitações que podem obstruir tubagens e aumentar o risco de corrosão das
mesmas devido ao desenvolvimento de microrganismos (bactérias do ferro).
Com o arsénio, a problemática já é diferente. O arsénio, nas suas mais variadas formas, é extremamente tóxico. É um
veneno mortal e que tem efeitos cumulativos, isto é, a ingestão de pequenas quantidades ao longo do tempo pode
causar, a médio/longo prazo, problemas cancerígenos, desordens circulatórias e pulmonares e hiper pigmentação.
Em 1993, a “World Health Organization” recomendou um limite máximo de 10 μg/l de arsénio, nas suas mais variadas
formas químicas, na água utilizada no abastecimento. Em 2000 esta recomendação passou a diretiva da CE (A Diretiva da Comunidade Europeia N.º 98/83/CE), comprometendo-se os seus Estados membros a cumpri-la até Janeiro
de 2003. Em Portugal aplica-se o disposto no Decreto-Lei n.º 306/2007 que transpôs para ordem jurídica interna essa
diretiva.
Remoção de Ferro, Manganês e Arsénio na Água
Sendo Portugal um país que geologicamente favorece a possibilidade do aparecimento de arsénio, ferro e manganês
em captações em várias zonas do país, a Tecnilab Portugal SA (Severn Trent Services) propõe dar a conhecer o
trabalho já realizado, em alguns municípios, na remoção de arsénio, ferro e manganês, com especial enfâse para a
tecnologia que usamos para a remoção de arsénio.
A Severn Trent Services, em conjunto com a LanXess (antiga Bayer AG), estudou a partir de 1994 uma solução eficiente e limpa para a remoção de arsénio em água. Considerou várias hipóteses, como a permuta iónica, a filtração
por membranas e a adsorção num meio adequado, tendo sido todas elas estudadas em ensaios laboratoriais.
A primeira técnica mencionada colocou o problema dos resíduos, uma vez que se ficava com líquido potencialmente
perigoso. A segunda revelou um problema de remineralização do arsénio, sendo por isso colocada imediatamente fora
de questão. A terceira parecia a mais adequada, uma vez que se trata de um processo de separação, com duas fases,
uma líquida e uma sólida. Na adsorção as moléculas ficam regularmente distribuídas nas superfícies dos micro poros
que permeiam a estrutura sólida utilizada, sendo lá mantidas por forças físicas e químicas e desde que o adsorvente
tenha uma boa resistência mecânica, é irreversível. Foram por isso realizados ensaios piloto com vários adsorventes
conhecidos (por exemplo a alumina) e com um composto especialmente desenvolvido pela LanXess, e que provou ser
o mais eficaz – o Bayoxide E33 (composto granular à base de ferro). A partir de 1999 foi comprovada à escala real,
com excelentes resultados.
O Bayoxide E33 remove eficazmente o As(V), bem como o As(III), é
um sólido granular e que possui a aprovação da DWI/NSF (National
Science Foundation), para ser utilizado em águas potáveis (Certificado
NSF Standard 61). Tem uma solubilidade em água inferior a 1% e também é ligeiramente eficaz em chumbo, cádmio, crómio, cobre, níquel,
zinco e mercúrio. Não precisa de ser activado e a água não necessita
de estar clorada anteriormente à sua passagem pelo meio, embora se
estiver não prejudica em nada o Bayoxide E33 e facilita até um pouco a
adsorção do As(III). Finalmente e extremamente importante, o Bayoxide E33, depois de saturado, ou seja depois de já
não poder adsorver mais arsénio, passou todos os testes TCLP (testes que pertencem à USEPA e que são métodos
de análise aprovados para determinadas situações) podendo por isso ser lançado nos locais habituais de resíduos
não perigosos.
No que diz respeito ao ferro e manganês, a Tecnilab Portugal SA utiliza, conforme a concentração em causa, a filtração
com meio especifico à base de MnO2, que assume o papel de catalisador da oxidação e/ou, anteriormente a esta
filtração, a oxidação do ferro e do manganês por vários oxidantes, como sejam o dióxido de cloro ou o ozono.
Em qualquer dos sistemas de tratamento escolhidos, o essencial é o conhecimento da qualidade da água a tratar e o
apoio de uma equipe especializada neste tipo de problemática, de forma a conseguir-se escolher os métodos a utilizar
para conseguir uma boa performance técnico-económica.
Remoção de Ferro, Manganês e Arsénio - Informações Necessárias
Para dimensionar eficazmente um sistema de remoção de arsénio, é necessário essencialmente saber com exactidão
a composição da água a tratar: como por exemplo se existem algumas espécies químicas que podem influenciar a
adsorção do arsénio, nomeadamente o ferro e o manganês, o pH, os fosfatos e a sílica, uma vez que na presença de
águas com pH’s elevados, concentrações acima de 1,0 mg/L de PO4 e de 40 mg/L de SiO2 podem interferir e reduzir
a capacidade adsorvente do meio e o seu caudal (médio e instantâneo).
O sistema básico de funcionamento de uma instalação de remoção de arsénio em água, consiste
fundamentalmente num depósito ou numa série de
depósitos contendo o Bayoxide E33. À medida que a
água passa através do meio adsorvente, o arsénio é
removido a limites inferiores a 10 ppb, até o meio atingir a sua capacidade máxima de adsorção (que depende da instalação, mas que rondará usualmente
os 6 a 24 meses). O meio exausto é removido e colocado num aterro sanitário normal e o custo dessa remoção é inferior a 1% dos custos totais de operação.
A Tecnilab Portugal SA possui várias instalações de
tratamento de arsénio, ferro e manganês em todo
o país, tendo o orgulho de ter instalado um dos
maiores filtros de remoção de arsénio da Península
Ibérica, que se encontra atualmente a trabalhar em
pleno e a proporcionar água de abastecimento livre
de arsénio.
Algumas Referências:
Águas do Centro Alentejano:
„„ 1(um) sistema de remoção de arsénio para um caudal de 10 m3 / h APU – 045;
„„ 1(um) sistema de remoção de arsénio para um caudal de 95 m3 / h referência EAS
SMAS do Montijo:
„„ 1(um) sistema de remoção de ferro e de manganês
para um caudal de 16 m3/h
Tecnilab, SA
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www.tecnilab.pt
Águas de Trás-os-Montes e Alto Douro:
„„ 1 (um) sistema de remoção de arsénio para um cau-
dal máximo de 5,6 m3 / h referência APU-020. Instalado em Cavões-Tabuaço.
SMAS de Mirandela:
„„ 12 (doze) sistemas de remoção de Ferro e de Manganês aplicados em várias localidades
„„ 2 (dois) sistemas de remoção de arsénio para um
caudal máximo de 9,0 m3/dia e para um caudal
máximo de 21,8 m3 / h
Gab. Comunicação e Imagem
brochura | dvsag | vig. cont. qualidade da água | v01 | pt
Águas do Ave:
„„ 3 (três) sistemas de remoção de arsénio, um caudal
máximo de 18 m3 / h referência APU-050.