qualidade e tratamento de objetivos da palestra água para

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Qualidade e tratamento de água para irrigação

Prof. Roberto Testezlaf

Araguari, MG26 de março de 2009

Objetivos da palestra

• Discutir informações sobre qualidade de água;

• Apresentar as conseqüências da qualidade da água sobre o funcionamento dos equipamentos de irrigação;

• Expor as formas de tratamento para melhorar a qualidade de águas contaminadas para a agricultura irrigada.

Parte 1:O que é uma água de boa

qualidade?

Nascente?

Fonte: http://www.sanasa.com.br

Água de chuva?

Fonte: http://img84.imageshack.us

Rio não poluído por cidades ou indústrias?

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Como nós sabemos que uma água é de boa qualidade?

• Geralmente, usamos os sentidos:– Visão

• Sem cor, sem turbidez ou transparente;

– Olfato• Sem cheiro ou odor;

– Paladar• Sem gosto;

Visão• Acuidade visual depende:

– Idade da pessoa, distância do objeto, luz ambiente, etc..

– Geralmente, um ser humano a olho nu, com ótima visão pode:• A uma distância de 30 cm visualizar a partir

de 100 micras ou 0,1 mm, exemplo: fio de cabelo;

• Areia muito fina < 0,1 mm (invisível)

• Portanto, não se pode utilizar somente a visão para atestar qualidade da água.

Olfato• A capacidade das pessoas em sentir

odores varia entre pessoas.

– Algumas são insensíveis aos odores enquanto outras podem ter o seu sentido muito aguçado.

• Alguns contaminantes são imperceptíveis ao olfato em concentrações normais;

• Portanto, não se pode utilizar somente o olfato para atestar qualidade de água.

Paladar• Está associado ao olfato.

– quando estamos gripados perdemos o paladar;

• Alguns contaminantes são insípidos em concentrações normais.

• Não é recomendável colocar água na boca para avaliar a sua qualidade;

• Portanto, não se pode utilizar somente o paladar para atestar qualidade de água.

Como se deve avaliar a qualidade da água?

• Análises física, química e biológica

• Conhecendo a sua origem

– Superficial, subterrânea, atmosférica;

– Localização na bacia hidrográfica;

• Avaliando o uso específico

– atendimento às necessidades do usuário.

Parâmetros Físicos• Temperatura

• Cor

– resulta da existência, na água, de substâncias em solução;

• pode ser causada pelo ferro ou manganês;

• pela decomposição da matéria orgânica da água (principalmente vegetais),

• pelas algas

• introdução de esgotos industriais e domésticos.

• Turbidez

– presença de matéria em suspensão na água, como argila, silte, substâncias orgânicas, organismos microscópicos e outras partículas.

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Parâmetros Físicos• Sólidos

–Sólidos em suspensão: resíduo que permanece em um filtro após filtragem da amostra. • Sólidos sedimentáveis: sedimentam após um período de repouso da amostra

• Sólidos não sedimentáveis: somente podem ser removidos por processos de coagulação, floculação e decantação.

–Sólidos dissolvidos: material que passa através do filtro. •matéria em solução ou em estado coloidal presente na amostra de água.

Parâmetros Químicos

• pH:

– Indicador do grau de acidez;

• Alcalinidade

– Indicador da presença de sais alcalinos, principalmente de sódio e cálcio;

• Dureza

– Causada por sais alcalinos terrosos (cálcio e magnésio), ou de outros metais bivalentes;

• Sustâncias químicas– Cloretos, Ferro, Manganês, Nitrogênio Fósforo, Fluoretos

Parâmetros Químicos

• Oxigênio Dissolvido (OD)

– indispensável para a vida aquática;

• Matéria Orgânica

– Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO)

– Demanda Química de Oxigênio (DQO).

• Componentes Inorgânicos

• Componentes orgânicos

Parâmetros Biológicos• Coliformes:

– presentes em grandes quantidades nas fezes do ser humano e dos animais de sangue quente. Indica presença de microrganismos patogênicos na água;

– Coliformes fecais e totais

• Algas:– Responsáveis pela produção de parte do oxigênio

dissolvido do meio; – em grandes quantidades por excesso de nutrientes

(eutrofização)• Apresentam problemas de sabor e odor; toxidez,

turbidez e cor; formação de massas de matéria orgânica

• ao entram em decomposição, provocam a redução do oxigênio dissolvido, corrosão, etc..

Onde obter informações sobre a qualidade da água?

• Laboratórios particulares e privados

• Centros de Pesquisa

• Universidades

• Serviços de água e esgoto

• Agências governamentais

• Internet

Existem padrões de qualidade da água?

• Padrões definidos a partir de concentrações máximas de impurezas e contaminantes em função do seu uso. – Potabilidade (abastecimento humano); – Balneabilidade (fins de recreação);– Irrigação;– Uso industrial.

• No Brasil, a classificação das águas está definida pela Resolução CONAMA n. 357, de 17 de Março de 2005

– Dispõe sobre a classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes.

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Como a água perde a sua qualidade?

• Resultantes de fenômenos naturais

–Fatores geológicos de formação de solos;

–Origem da água (subterrânea)

• Atuação do homem (ação antrópica)

–Esgoto doméstico e industrial;

–Função do uso e da ocupação do solo na bacia hidrográfica.

Fatores naturais

Fonte: http://i98.photobucket.com

Esgoto doméstico in natura

Fonte: www.youngreporters.org

Lançamento de esgoto industrial

Fonte: www.funverde.wordpress.com

Uso e ocupação do solo

Fonte: www.360graus.terra.com.br

Uso e ocupação do solo

Fonte: www.agr.feis.unesp.br/irrigacao.php

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Nunca encontramos a água com a mesma qualidade!

0,00

0,20

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1,00

1,20

set/03 out/03 nov/03 dez/03 jan/04 fev/04 mar/04 abr/04 mai/04 jun/04 jul/04 ago/04 set/04

Período de Amostragem

IQA

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50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

300,00

Pre

cipi

taçã

o (m

m)

PRECIP P2 P3

Importante! Não esquecer!• Moramos num país TROPICAL!

– Luminosidade

– Calor

– Precipitação

– Solos ricos em nutrientes

• Águas superficiais rica em vida aquática e de sedimentos

• Portanto, dificilmente encontraremos águas isentas de contaminações.

Conclusões da Parte 1

• A contaminação que você vê e a que você não vê determina a qualidade de água que você usa para qualquer objetivo.

• Somos todos responsáveis pela qualidade de água do local que vivemos;

• Precisamos participar de organizações que discutem as questões sobre a água.

• Mais cedo ou mais tarde pagaremos de alguma forma ($ ou saúde) pela baixa qualidade de água que usamos.

Parte 2:Qual água é melhor para

irrigação?

Qual água é melhor para irrigação?

Fonte: http://www.bonito-ms.etc.br

Qual água é melhor para irrigação?

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Como eu sei que a água da propriedade pode ser usada para

irrigação?

• Depende

– Sistema de irrigação

• Tipo de aplicação de água

– Cultura explorada

• Tipo de sistema radicular

• Problemas fitossanitários

Sistema de irrigação

Sistema de irrigação Sistema de irrigação


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Cultura Cultura

Cafeicultura IrrigadaLEMBRETE IMPORTANTE!

“A mesma qualidade de água pode ser considerada

perfeitamente adequada a um certo tipo de solo ou cultura e

sistema de irrigação, mas inadequada para outras

condições.”

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Como a qualidade da água afeta os equipamentos de irrigação?

Ações das impurezas nos equipamentos

• Incrustações minerais

– Sedimentação de minerais nas superfícies

• Depósitos orgânicos

– Sedimentação de substâncias orgânicas nas superfícies

• Depósitos de partículas

– Sedimentação de limo, areias e argilas sobre as superfícies

Conseqüências• Entupimentos

– Tubulações, filtros, emissores, etc..

• Abrasão e corrosão

– Bombas, tubulações e acessórios metálicos;

• Aumento dos custos de produção

– Aumento da manutenção

– Redução da vida útil

• Redução da eficiência e da uniformidade de irrigação

Efeito de Fatores Biológicos

• Algas e plantas aquáticas

– Algas Filamentosas causam obstrução de emissores

– Algumas possuem superfície gelatinosa e podem se aglutinar na superfície dos equipamentos.

• Bactérias (lodos)

• Entupimento de filtros, gotejadores e tubulações

algas

Efeito de Fatores Biológicos

• Protozoários

– Se agarram nas paredes dos tubos, podendo entupir os equipamentos.

• Crustáceos

– Se aderem às algas

– Obstruem emissores

– Organismos mortos se transformam em matéria pegajosa.

50 micra

Vorticella

2 a 4 mm

Dáfnias

Problemas biológicos

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Problemas Biológicos Exemplo de problema biológico

Efeito de Fatores Químicos• Sólidos dissolvidos (em solução)

– Carbonatos

• Águas ricas em CO3⇒ alcalinidade

• CaCO3 e MgCO3são praticamente insolúveis

– Precipitam por:

• Aumento do pH.

• Evaporação da água no gotejador ou microaspersão.

• Aumento de temperatura da água.

• Injeção de substâncias químicas que interagem na água

– Causam entupimento de emissores e incrustações em tubulações

Efeito de Fatores QuímicosIncrustação de carbonato

Efeito de Fatores Químicos• Ferro

– Na água geralmente está na forma solúvel, ou seja, em solução (Fe+2)

– Quando precipita passa de Fe+2⇒Fe+3

• Mudanças de temperatura e pressão;

• aumento de pH;

• ação de bactérias

– A formação de lodo pode inviabilizar todo o sistema

– Concentração > 0,2 mg/L ⇒ risco de entupimento

Precipitação de Fe

Fonte: Engº Edson R. Zanon – NAANDAN do Brasil

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Efeito de Fatores Químicos

• Manganês – Encontrado principalmente em águas

subterrâneas

– Está presente naturalmente em Latossolos

– Pode precipitar por atividade química ou biológica

– Concentração > 0,1 mg/L ⇒ risco de entupimento

Efeito de Fatores Químicos

• Ácido Sulfídrico

– Crescimento de sulfo-bactérias formando lodos

– Risco: água com mais de 0,2 mg/L

– Pode causar entupimentos de filtros e gotejadores

• pH

– Reações químicas são dependentes de pH

– Determina se sais dissolvidos na água (ex.: Fe+2; HCO3

-) vão precipitar ⇒entupimento

– Faixa normal: 5,5 a 7,0

Inadequação químicaCorrosão de tubos

Inadequação químicaCorrosão de rotor de bomba

Fonte: Engº João Carlos Zago Júnior – IMBIL Soluções Bombeamento

Problemas com Ferro

Fonte:www.agr.feis.unesp.br/irrigacao.php

Problemas com Ferro

Fonte:www.agr.feis.unesp.br/irrigacao.php

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Inadequação químicaEntupimento Filtros por Fe

Fonte:Prof. Fernando T. Hernandez – FEIS/UNESP

Precipitação de Ferro – Spray pivô

Fonte: www.biofarmag.com.au/ironfence.jpg

Precipitação de Ferro – Spray pivô

Fonte:Prof. Fernando T. Hernandez – FEIS/UNESP

Efeito de Fatores Físicos

• Sólidos facilmente sedimentáveis

– Cascalho, areia grossa

• Sólidos em suspensão

– Areia

– Matéria orgânica

– Partículas inorgânicas

• Sólidos dissolvidos(turbidez)

– Silte, argila

Fatores Físicos – Tabela de tamanho Inadequação Físicaentupimento de filtros de tela

Fonte: Eng. Laércio Lavor – Amanco do Brasil

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Inadequação Físicaentupimento de filtros de disco


Inadequação Físicaentupimento de filtros de areia


Inadequação FísicaAbrasão das pás do rotor

Fonte: Engº João Carlos Zago Júnior – IMBIL Soluções Bombeamento

Inadequação físicaEntupimento de gotejadores

Fonte:Prof. José E. Paterniani – FEAGRI/UNICAMP

Inadequação físicaImplosão de válvula de pé

Fonte:Prof. José E. Paterniani – FEAGRI/UNICAMP


• A qualidade da água de uma propriedade agrícola deve ser sempre analisada antes de ser usada para irrigação;

• Se a água não for tratada adequadamente os equipamentos de irrigação podem sofrer graves danos e a atividade agrícola sérios prejuízos;

• A baixa qualidade da água utilizada em irrigação aumenta os gastos com manutenção e reduz a eficiência do sistema.

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Parte 3:Como tratar a água para que ela tenha qualidade para irrigação?

Tratamentos para Contaminação Física

Tratamentos• Remoção prévia sólidos suspensos

– Localização correta do bombeamento– Telas de pré-limpeza – Crivo autolimpante

• Pré-Filtragem– Hidrociclone– Sedimentação ou decantação– Floculação

• Filtragem

Localização do bombeamento

Localização do bombeamento Pré-filtros – Crivo autolimpante

Fonte: http://www.hidroambiental.com.br

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Pré-filtros Pré-filtros

Processo de Sedimentação/decantação

Baseado na sedimentação ou decantação das partículas pela ação da gravidade e redução da velocidade de escoamento;

Decantadores ou bacias de sedimentação

– Não são efetivos sozinhos, devem ser utilizados como filtros primários em combinação com outros sistemas de filtragem;

– Lagoas existentes podem ser utilizadas como bacias de sedimentação ou decantação;

– Caixas de areia podem ser construídas para reduzir a velocidade de escoamento (0,3 m/s).

Bacias de sedimentação Hidrociclone

Utiliza ação centrífuga e o diferencial de massa específica para remover partículas presentes na água.

Separam partículas mais pesadas que a água (areia, cascalho)

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Hidrociclone• São efetivos para tratar águas

que contenham quantidades consideráveis de areia;

• Removem partículas com peso específico maior que o da água, e com tamanho superior a 75 micra (areia muito fina)

• Não são efetivos para remoção de materiais orgânicos, algas e materiais leves.

Filtragem • Passagem forçada da água através

de elemento filtrante poroso onde partículas com dimensões superiores aos poros ficam retidas.

Filtros de Tela ou DiscoUtiliza um elemento de tela ou disco que funciona como peneira e impede a passagem de partículas maiores que as aberturas;

Filtros de TelaRetrolavagem automática

(AMIAD)

Filtros de Areia

Utiliza areia como meio poroso, que representa a superfície de contato para a filtragem.

Recomendação para uso de filtros

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Recomendação para uso de filtros

(Filtro de tela ou disco) + HidrocicloneAreia na água

(Filtro de disco + Filtro de areia + filtro de tela)(Hidrociclone + filtro de areia)

Matéria Orgânica na água


Lagoas ou Represas


Rios ou Córregos

(Filtro de tela ou disco) + HidrociclonePoços

Recomenda ção de filtroFonte de água

Coagulação/Floculação • Coagulação

– Transformar impurezas que se encontram em suspensões finas ou dissolvidas, em estado coloidal por ação de um coagulante;

• Floculação– Processo de agitação para a boa formação dos flocos e agregação de impurezas.

Fonte: http://picasaweb.google.com/adauto.tst

Tratamentos para Contaminação Química

Tratamentos para Contaminação Química

• Cloração da água: aumenta a acidez da água

– Injeção: hipoclorito de sódio e de cálcio (+ comum)

• Outros métodos

– Precipitação (remove íons: Ca+2 e Mg+2, PO4-3)

– Coagulação (desestabilização de colóides)

– Oxidação química (remove Fe+2 , Mn+3)

– Troca iônica (remove Ca+2, Mg+2, Fe+2, NH4+)

Métodos para controle de Ferro

• Cascata aeradora– oxida Fe+2 em

Fe+3(precipitado) antes de decantar

• Injeção de cloro – precipita Fe+2 antes

do filtro

– Mantém ferro solúvel (em solução)

Fonte: http://www.tratamentodeagua.com.br

Controle de Manganês• Injeção de cloro

– Precipita o Mn

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Tratamentos para Contaminação Biológica

Tratamentos para Contaminação Biológica

• Cloração

• Filtragem aeróbica

• Filtragem física

• Precipitação química

• Lagoas de oxidação e estabilização

• Sedimentação

Injeção de Cloro

• Controle

– ferro-bactérias

– lodo bacteriano (muscilagem)

– bactérias e algas

– Sulfo-bactérias

Comparação entre tratamentos

Eficiência de redução (%) Processo Sólidos Suspensos Bactérias

Tela Fina 2-20 0 Cloração - 90-95 Sedimentação 40-70 50-90 Coagulação/Sedimentação 70-90 40-80 Cloração após tratamento biológico - 98-99

Fonte: Adaptado de Shuval (1990) e Silva, H. R. (2003)

Manutenção preventiva(melhor alternativa)

• Limpeza periódica dos filtros

– (retrolavagem manual ou automática)

• Drenagem periódica das tubulações e laterais

• Cloração e acidificação da água

• Verificação do ponto de operação do sistema

– Pressão e vazão


• A complexidade do tratamento da água para irrigação depende do tipo de contaminação que existe.

• A injeção de cloro é um sistema efetivo para tratamento tanto da contaminação química e biológica.

• A manutenção preventiva é a forma mais simples e mais econômica de evitar conseqüências adversas de má qualidade da água de irrigação.

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FACULDADE DE ENGENHARIA AGRÍCOLA

http://www.feagri.unicamp.br/irrigacao

[email protected]

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