Monitoramento on-line de turbidez no tratamento de água – Mais do que uma melhoria: uma necessidade

Meio Ambiente, Química analítica, Tratamento de água, Tratamento de efluentes

A turbidez é definida como o espalhamento da luz incidida sobre uma amostra, devido à presença de partículas em suspensão na água, como a argila, silte, sedimentos e partículas orgânicas finamente divididas. Além destes materiais, a presença de microrganismos também está diretamente associada à turbidez, uma vez que as partículas em suspensão podem “abriga-los”, protegendo-os durante os processos de desinfecção da água [1].

Fonte: Palintest

Logo, além de conferir um aspecto indesejável à água, a turbidez tem forte relação com a probabilidade de causar doenças pela ingestão, e por este motivo, o seu monitoramento é de fundamental importância para a garantia da potabilidade da água.

Porque o monitoramento on-line é importante?

Fora do Brasil, a substituição de equipamentos de laboratório por instrumentos on-line já deixou de ser exceção e se tornou regra. Levantamento feito em ETAs nos EUA há quase 20 anos atrás já mostrava que quase 90% das unidades de tratamento possuíam analisadores on-line instalados [1], predominando os instrumentos de cloro e turbidez.

Do ponto de vista de engenharia, a análise on-line oferece vantagens para o controle de processo, como a otimização da adição de insumos na floculação e coagulação, e o monitoramento preciso dos tempos de carreira de filtros. Além disso, como foi mencionado no artigo anterior, o monitoramento contínuo na captação da água bruta permite antecipar eventos de turbidez críticos para o tratamento.

No que diz respeito à qualidade da água potável, de acordo com o anexo XX da Portaria de Consolidação n°5 [2], a análise da água tratada deve ser feita a cada duas horas em ETAs de aguas superficiais, e duas vezes por semana em águas subterrâneas (ver figura abaixo). Para a maioria das ETA em operação, esta demanda é facilmente atendida pelos operadores locais com análises em laboratório, ou usando equipamentos portáteis.

Anexo 2 do Anexo XX da Portaria de Consolidação n°5 do Ministério da Saúde, de 28 de setembro de 2017

No entanto, o artigo n°46 da legislação faculta ao órgão de saúde pública o aumento da frequência de análise, no caso de características desconformes com o padrão de potabilidade, ou qualquer outro fator de risco à saúde. Além disso, alterações no referido anexo foram submetidas à consulta pública recentemente [3]. Entre as mudanças, chama atenção o que dispõe o parágrafo 2° do artigo n° 27: onde o atendimento aos padrões “deve ser verificado mensalmente com base em amostras coletadas no efluente individual de cada unidade de filtração… a cada duas horas para filtração rápida”.

Como mesmo ETAs de pequeno porte podem facilmente ter 4 ou mais unidades de filtração rápida, isso significa um aumento expressivo na demanda de análises, potencialmente sobrecarregando os operadores locais. Aqui, o uso de analisadores on-line deixa de ser uma opção: se torna uma necessidade!

O problema das metodologias de análise

Para a análise de turbidez, a legislação não define uma metodologia única, devendo apenas “atender às normas nacionais ou internacionais mais recentes”, tais como:

  • Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, da American Public Health Association (APHA)
  • International Standartization Organization (ISO)
  • United States Environmental Protection Agency (EPA)
Medidor de turbidez de portátil (ISO 7027) modelo Palintest Turbidimeter Plus

Todas as metodologias utilizam o princípio ótico de medição denominado nefelometria, onde a luz incidida na amostra é espalhada pelas partículas em suspensão, e medida através de um detector disposto a 90° em relação ao feixe de luz. Falaremos especificamente de cada metodologia nos próximos artigos.

Uma boa notícia é que, atualmente, todas as metodologias aceitas – EPA, APHA e ISO –possuem um equivalente on-line. Porém, o quadro é um pouco mais complexo do que parece. Apesar de todos os métodos citados serem calibrados usando os mesmos padrões (suspensões de formazina), eles possuem características construtivas diferentes [4]. Somado a este fato, as partículas em amostras reais espalham a luz de maneira diferente do padrão. Isso leva a dois problemas na aplicação real destes instrumentos na ETA, que provavelmente já fizeram muitos operadores, técnicos e engenheiros coçarem a cabeça:

  • Equipamentos de laboratório de metodologias diferentes (ISO e EPA, por exemplo) dão resultados diferentes para a mesma amostra
  • Equipamentos de tecnologias iguais – um on-line e outro de bancada – dão resultados  diferentes para a mesma amostra.

A situação fica ainda mais confusa quando se tenta separar as coisas. Por exemplo, nos EUA é praxe a distinção entre as unidades de turbidez geradas pelas diversas tecnologias [5,6], de modo que os resultados devem ser reportados ao lado da norma específica utilzada. Assim, ficamos com uma situação bastante curiosa: temos diversas metodologias on-line disponíveis no mercado, mas é esperada uma diferença de resultados para todas elas em relação ao método de laboratório!

E o que fazer?

Para minimizar os erros, uma boa prática é procurar manter as mesmas metodologias, on-line e no laboratório [4]. Ou seja, se o equipamento de laboratório segue a norma ISO 7027, o analisador on-line deve seguir a mesma metodologia. Entretanto, como se viu anteriormente, isso não garante que os erros não existirão.

Transmissores e sensores de turbidez in-situ e extrativos em acordo com ISO 7027 e EPA 180.1/ Standard Methods 2130B da B&C Electronics

Na verdade, a existência de diferenças entre métodos de análise não é nada incomum, sendo estudada pela química analítica há muito tempo. De acordo, uma maneira eficaz de conhecer a origem destas diferenças, avaliar a performance do método e garantir que ele produz resultados comparáveis ao método de laboratório é a validação do método.

A norma brasileira ABNT 16808 [7] trata especificamente deste assunto. A partir da validação do analisador on-line será possível verificar se a precisão do método é condizente com o esperado, se há tendências (desvios) significativos em relação ao método de laboratório e/ou padrões, e qual a magnitude destas diferenças. Mais do que isso, ao tornar a validação uma prática contínua, é possível monitorar o desempenho do analisador ao longo tempo, antecipando-se às falhas e situações fora de controle.

É importante frisar que a existência de diferenças entre os métodos on-line e de laboratório, além de ser esperada, pode ser contornada. Caso haja interesse em manter os resultados condizentes com o histórico existente de análises feitas no método de bancada, por exemplo, os desvios podem ser corrigidos com a aplicação de ajustes pontuais ou fatores de correção, que serão característicos para a água/ETA em questão.

Como a Envicon pode ajudar?

Por meio do seu portifolio de serviços e equipamentos, a Envicon presta apoio aos seus clientes, fornecendo:

  • Analisadores portáteis para análise de turbidez em laboratório e campo, em acordo com a norma ISO
  • Analisadores de turbidez e sólidos suspensos para monitoramento on-line, em acordo com as metodologias EPA e ISO
  • Serviço de validação inicial dos instrumentos on-line em relação às análises de laboratório, em acordo com a norma ABNT 16808.

Referências

[1] LIBÂNIO.M. Fundamentos de qualidade e tratamento de água. 4ª Edição. Editora Átomo Átomo. 2010. 494 p

[2] MINISTÉRIO DA SAÚDE. Portaria de Consolidação Nº 5, de 28 de setembro de 2017

[3] http://abar.org.br/2020/04/06/ministerio-da-saude-disponibiliza-consulta-publica-aos-procedimentos-de-controle-e-de-vigilancia-na-qualidade-da-agua/

[4] DOWN R.D. Environmental Instrumentation and Analysis Handbook. 1st Edition. John Wiley & Sons, Inc. 2004

[5] https://or.water.usgs.gov/grapher/fnu.html

[6] AMERICAN SOCIETY FOR TESTING MATERIALS. ASTM D 6698 – Standard Test Method for On-Line Measurement of Turbidity Below 5 NTU in Water. West Conshohocken, EUA.

[7] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT 16808 – Validação de desempenho de sistemas de analisadores de correntes de processos. Rio de Janeiro, RJ.