Avaliação da Possibilidade de Reuso de Água Residual Tratada …monografias.uem.mz/bitstream/123456789/252/1/2017... · 2018-02-22 · Avaliação da Possibilidade de Reuso de

Trabalho de Licenciatura

Avaliação da Possibilidade de Reuso de Água

Residual Tratada na Indústria de Betão

Caso: Efluente da ETAR de Infulene

Autor: Manuel, António Mário

UNIVERSIDADE

EDUARDO MONDLANE

FACULDADE DE CIÊNCIAS

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

Trabalho de Licenciatura

Avaliação da Possibilidade de Reuso de Água

Residual Tratada na Indústria de Betão

Caso: Efluente da ETAR de Infulene

Maputo, Maio de 2017

Autor: Manuel, António Mário

Supervisora: dr.ª Noor Jehan Gulamussen

Co-supervisor: Dr. Esnaider Rodriguez Suaréz

UNIVERSIDADE

EDUARDO MONDLANE

FACULDADE DE CIÊNCIAS

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

Avaliação da Possibilidade de Reuso de Água Residual Tratada na Indústria de Betão Caso: Efluente da ETAR de Infulene

António Mário Manuel I UEM-Departamento de Química

DEDICATÓRIA

Dedico este trabalho à memória da minha mãe, que Deus a tenha, aos meus irmãos (Zélia, Olga e

Manuel) e ao tio António Filipe, que apesar das dificuldades enfrentadas desde o meu ingresso à

universidade, fizeram de tudo para que chegasse ao fim desta etapa. Não há palavras para

expressar a tanta gratidão que tenho por eles, no mínimo queria endereçar o meu muito obrigado.


António Mário Manuel II UEM-Departamento de Química

AGRADECIMENTOS

Em primeiro lugar agradeço à Deus todo-poderoso, por me dedicar saúde e me guiar por bons

caminhos o tempo todo.

Em segundo lugar, à minha supervisora dra. Noor Gulamussen, por me ter concedido a

oportunidade de participar do projecto de investigação, pelo conhecimento transmitido desde os

tempos de carteira e pelo contributo no enriquecimento deste trabalho através das suas

inteligentes sugestões. Igualmente agradeço ao meu co-supervisor Dr. Esnaider Suaréz pelo

apoio, conselhos, encorajamento e foco no trabalho.

Endereço o meu especial agradecimento ao dr. César Dimande por despertar cada vez mais

interesse no meu trabalho em cada aula da disciplina de qualidade de águas por ele leccionada.

Agradeço ao Prof. Doutor Nelson Matsinhe por ter garantido acesso ao laboratório de hidráulica

sanitária, no qual foi realizada a parte experimental do presente trabalho.

Agradeço à todos os docentes em actividade no Departamento de Química da Faculdade de

Ciências da Universidade Eduardo Mondlane pelo seu empenho como contributo para minha

formação.

Agradeço à minha colega Nalda Dinís pelo apoio e companheirismo no projecto;

À dona Maria das Dores pelo apoio, encorajamento e transmissão de conhecimento técnico;

Aos meus colegas da turma de trabalho de licenciatura (Evelísia, Henrique, Iva, Safira e Lacina)

pelos seus contributos para o melhoramento deste trabalho;

Ao meu sobrinho Zito Dambo, que sempre me estendeu a mão em momentos críticos da minha

formação;

Aos meus colegas de turma de 2013, em especial a Duvane, Henrique, Gomes, Macamo e

Zandamela que, directa ou indirectamente contribuíram para o melhoramento deste trabalho, o

meu muito obrigado.


António Mário Manuel III UEM-Departamento de Química

DECLARAÇÃO DE HONRA

Declaro por minha Honra que o presente trabalho é da minha autoria e foi elaborado na base dos

recursos a que faço referência ao longo do texto.

O Autor

__________________________________________

(António Mário Manuel)


António Mário Manuel IV UEM-Departamento de Química

RESUMO

O crescimento industrial e populacional, traduzido no aumento do consumo de água potável tem

exercido grande pressão sobre as fontes de água, contribuindo significativamente no esgotamento

de recursos hídricos e gerado grandes quantidades de águas residuais. Actualmente, o problema

de escassez de água na cidade de Maputo já é evidente. Em busca de alternativas para a

minimização do uso da água potável em actividades que não requerem água com qualidade

equivalente à potável, propõe-se neste trabalho a determinação da qualidade e quantidade do

efluente da estação de tratamento de água residual (ETAR) de Infulene para avaliar a

possibilidade de reuso deste efluente na preparação e cura1 de betão.

No presente trabalho determinou-se parâmetros de qualidade de água para preparação e cura de

betão no efluente da ETAR de Infulene. Os parâmetros incluem açúcares totais, alcalis2 (óxidos

de sódio e potássio), cloretos, DQO, fosfatos, nitratos, pH, sólidos totais e sulfatos. Também foi

determinado o caudal diário produzido pela ETAR e considerados os aspectos relacionados com

a cor, odor, presença de filmes ou emulsões de óleos/gorduras e o tempo de desaparecimento de

espumas. O efluente da ETAR de Infulene subdivide-se em duas correntes saindo de cada uma

das duas lagoas facultativas, sendo que uma corrente de efluente é designada por ponto 4 e a

outra por ponto 5 ao longo do trabalho.

Os resultados deste estudo mostraram que os teores dos parâmetros avaliados encontram-se

dentro dos limites estabelecidos pelas normas britânica, portuguesa e brasileira, porém quanto

aos aspectos relacionados à cor, odor, presença de filmes de óleos e o tempo de desaparecimento

de espumas, o efluente do ponto 4 não cumpre com os requisitos exigidos, enquanto o do ponto 5

cumpre com todos excepto o tempo de desaparecimento de espumas, entretanto, admite-se a

possibilidade de reuso dos dois efluentes para preparação e cura de betão sem correr riscos de

grandes alterações da qualidade da estrutura betónica. Os resultados mostraram ainda que o

efluente diário da ETAR é suficiente para suprir a demanda actual de água pelas indústrias de

betão nas cidades de Maputo e Matola estimada em cerca de 4400 m3/dia. 1 Processo de humidificação de betão pré-endurecido para dar continuidade à hidratação dos componentes do cimento 2 Alcalis designa a soma dos óxidos de sódio e potássio.


António Mário Manuel V UEM-Departamento de Química

ABREVIATURAS E SÍMBOLOS

AFBD: “Africa Development Bank”

APHA: “American Public Health Association”

Apud: Citado por

AR: Água Residual

ARA-Sul: Administração Regional de Águas do Sul

ARD: Água Residual Doméstica

ART: Água Residual Tratada

ASTM C-191: “American Section of the International Association for Testing Materials”

(Testing Concrete Properties)

BS EN 1008: “British Standard” (Mixing Water for Concrete)

(A,F)H: Hidróxido duplo de ferro e alumínio.

C-H: Hidróxido de Cálcio

C2S; C3S: Silicato di e tricálcicos respectivamente

C3A: Aluminato tricálcico

C4AF: Ferrite alumino tetracálcico

CAH: Hidrato aluminocálcico

C3SxHy/x: Hidrato gelatinoso de aluminato tricálcico

CASH: Hidrato alumino-cálcico sulfurado

CAFH: Hidrato de ferrite-alumino-cálcico,

CASFH: Hidrato de ferrite-alumino-cálcico sulfurado


António Mário Manuel VI UEM-Departamento de Química

C6AS3H32: Hidrato de sulfoaluminato de cálcio (etringita)

C4ASH12: Hidrato de monosulfoluminato de cálcio.

CSH2: Gesso

C4H13; C2AH8: Hidratos de aluminatos tetra e dicálcicos respectivamente.

C3AH6: Hidrogranada

C3A(CS1/2CH)H12: Solução de monosulfoaluminato de cálcio.

DQO: Demanda Química de Oxigénio

ETA: Estação de Tratamento de Águas

ETAR: Estação de Tratamento de Águas Residuais

FIPAG: Fundo de Investimento e Património do Abastecimento de Água

H: Água (nas reacções 1 até 12)

ICLEI: “International Council for Local Environmental Initiatives”

NBR 15900: Norma Brasileira (Água para Amassamento de Concreto)

NP EN 1008: Norma Portuguesa (Água para Amassamento de betão)

RPM: Rotações por minuto

S/A: Sem ano

TEA: Total Equivalente de Alcalis

UEM: Universidade Eduardo Mondlane

UNEP: “United Nations for Environment Program”

W/W: Relação de massas


António Mário Manuel VII UEM-Departamento de Química

ÍNDICE DE CONTEÚDOS

I. INTRODUÇÃO ....................................................................................................................... 1

1.1. Identificação do problema de estudo .......................................................................... 2

1.2. Enquadramento do trabalho ........................................................................................ 3

1.3. Objectivos ................................................................................................................... 3

1.3.1. Geral ........................................................................................................................ 3

1.3.2. Específicos .............................................................................................................. 3

1.4. Perguntas de pesquisa ................................................................................................. 3

1.5. Justificação da escolha do tema .................................................................................. 4

1.6. Metodologia ................................................................................................................ 5

1.6.1. Pesquisa bibliográfica ............................................................................................. 5

1.6.2. Parte experimental .................................................................................................. 5

II. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................................................ 9

2.1. Betão: Composição e tipos.......................................................................................... 9

2.1.1. Tipos de betão ....................................................................................................... 11

2.1.2. Mecanismos de interacção água/cimento e suas reacções características ............ 12

2.1.3. Substâncias prejudiciais ao betão que possam existir na água residual e os seus efeitos sobre estrutura betónica. ............................................................................................ 19

2.2. Água: Distribuição de fontes e escassez de água potável. ........................................ 23

2.2.1. Distribuição de fontes de água e escassez, caso de Moçambique- ARA-Sul ....... 24

2.3. Água residual: composição, caracterização, reuso e suas vantagens ........................ 26

2.3.1. Composição da água residual “doméstica” (ARD) ............................................... 26

2.3.2. Caracterização da Água residual (AR) ................................................................. 27

2.3.3. Reuso e vantagens do reuso da AR ....................................................................... 28

2.4. Técnicas de amostragem ........................................................................................... 30

III. Parte Experimental ............................................................................................................. 32

3.1. Colecta e conservação de amostras ........................................................................... 32

3.2. Tratamento de amostras ............................................................................................ 33


António Mário Manuel VIII UEM-Departamento de Química

3.3. Determinação de parâmetros físico-químicos ........................................................... 33

3.3.1. Determinação de açúcares totais ........................................................................... 33

3.3.2. Determinação de alcalis (Na e K) ......................................................................... 34

3.3.3. Determinação de cloretos ...................................................................................... 35

3.3.4. Determinação da DQO .......................................................................................... 36

3.3.5. Determinação de fosfatos ...................................................................................... 37

3.3.6. Determinação de nitratos ...................................................................................... 37

3.3.7. Determinação de pH ............................................................................................. 39

3.3.8. Determinação de sulfatos ...................................................................................... 39

3.3.9. Determinação de sólidos totais ............................................................................. 40

3.3.10. Outros aspectos considerados ............................................................................... 40

IV. APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DE RESULTADOS ................................................ 42

4.1. Resultados de parâmetros físico-quimicos e outros aspectos considerados ............. 42

4.2. Discussão de resultados ............................................................................................ 44

4.2.1. Comparação dos resultados obtidos no presente trabalho com os resultados obtidos em outros trabalhos ................................................................................................... 48

4.2.1.1. Em relação ao teor de contaminantes (qualidade) ........................................... 48

4.2.1.2. Em relação ao caudal (quantidade) .................................................................. 52

V. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES ......................................................................... 54

5.1. Conclusões ................................................................................................................ 54

5.2. Recomendações......................................................................................................... 55

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.......................................................................................... 56

Anexos ............................................................................................................................................. i


António Mário Manuel IX UEM-Departamento de Química

ÍNDICE DE TABELAS

Tabela 1: Teores limites de contaminantes em água de preparação de betão. .............................. 20

Tabela 2: Distribuição mundial de água potável........................................................................... 23

Tabela 3: Distribuição de bacias hidrográficas por regiões de Moçambique. .............................. 26

Tabela 4: Constituição da ARD. ................................................................................................... 27

Tabela 5: Teores de nutrientes. ..................................................................................................... 27

Tabela 6: Teor de metais. .............................................................................................................. 28

Tabela 7: Teor de material particulado. ........................................................................................ 28

Tabela 8: Resultados da determinação dos parâmetros físico-quimicos sobre o ponto 4. ............ 42

Tabela 9: Resultados da determinação dos parâmetros físico-quimicos sobre o ponto 5. ............ 43

Tabela 10: Resultados do caudal influente na ETAR de Infulene. ............................................... 44

Tabela 11: Comparação dos resultados do presente estudo com os resultados doutros estudos. . 49


António Mário Manuel X UEM-Departamento de Química

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1: a) Espectrofotómetro HACH DR 3900; b) Fotómetro de chama Sherwood 410; c) pH-metro WTW 3010; d) Turbidímetro WTW Turb 430 T. ................................................................ 6

Figura 2: a) Placa de digestão; b) Placa de aquecimento e agitador magnético; c) Banho-maria. . 6

Figura 3: a) Estufa ventilada; b) Espectrofotómetro Wagtech; c) Balança analítica. ..................... 7

Figura 4: Cimento Portland. ............................................................................................................ 9

Fig. 5: Agregado Miúdo: (a) Areia grossa; (b) Areia fina. ........................................................... 10

Fig. 6: Agregado Graúdo: (a) Pedra ou brita; (b) Cascalho ou seixo rolado. ............................... 10

Fig. 7: (a) Betão simples; (b) Betão armado. .............................................................................. 12

Fig. 8: Estágios de hidratação do cimento. ................................................................................... 13

Fig. 9: Curva calorimétrica da hidratação dos C3S. ...................................................................... 14

Fig. 10: Curva calorimétrica da hidratação dos C3A. ................................................................... 16

Figura 11: Demarcação da escassez de água potável em volta do mundo. ................................... 24

Figura 12: Localização dos rios da ARA-Sul. .............................................................................. 25

Figura 13: Pontos de reuso de AR numa ETAR. .......................................................................... 29

Figura 14: Amostragem Grab ou Grab amostragem. .................................................................... 30

Figura 15: A mostragem composta31

Fig. 16: Mapa ilustrativo da localização da ETAR de Infulene. ................................................... 32

Fig. 17: Representação esquemática da ETAR de Infulene. ......................................................... 32

Figura 18: em a), titulação de reagente de Fehling com amostra, em b) titulação de reagente de Fehling com solução de D-glicose a 50 mg/L e em c), titulação do mesmo reagente com solução de D-glicose a 100 mg/L. .............................................................................................................. 44


António Mário Manuel XI UEM-Departamento de Química

ÍNDICE DE ANEXOS

Anexo 1: Condições de tratamento e conservação de amostras ..................................................... ii

Anexo 2: Curvas de calibração para sódio e potássio e conversão do teor de sódio e potássio em total equivalente de alcalis ............................................................................................................. iii

Anexo 3: Curva de calibração para DQO e conversão do teor de fosfatos em teor de P2O5 equivalente……………………………………………………………………………….……….iv

Anexo 4:Curva de calibração para sulfatos .................................................................................... v


António Mário Manuel 1 UEM-Departamento de Química

I. INTRODUÇÃO

No sul de Moçambique, as cidades de Maputo, Matola e o distrito de Boane têm em comum a

estação de tratamento de água (ETA) de Umbelúzi como fonte primária de abastecimento de

água potável. A ETA de Umbelúzi é alimentada pela barragem dos Pequenos Libombos e

constitui a rede pública de abastecimento para aproximadamente 1,8 milhões de habitantes das

cidades de Maputo, Matola, distrito de Boane e de pequenas indústrias situadas nestas regiões,

por exemplo a Britanor, Nifiquile (produtores de betão) (Agência de Informação de

Moçambique, 2016; ARA-Sul, 2014).

Há aproximadamente três anos que o rio Umbelúzi, rio que alimenta a barragem dos Pequenos

Libombos reduziu consideravelmente o seu caudal devido à seca que assola a região sul de

África. Em Fevereiro de 2016 a barragem reduziu a quantidade de água para 44% da sua

capacidade de retenção, facto que levou à interrupção de produção de energia hidroeléctrica e

restrição de abastecimento em áreas agrícolas irrigadas pela barragem que implicavam uso de

grandes quantidades de água (Jornal O País, 2016).

Em Janeiro de 2017 a situação da barragem tornou-se ainda mais crítica, reduzindo a quantidade

de água para 14% da sua capacidade de retenção, anunciando-se alerta amarelo de crise de água

nesta região do país, facto que resultou na restrição de abastecimento doméstico nas cidades de

Maputo, Matola e no distrito de Boane (Jornal O País, 2017).

A seca decorre numa altura em que o sector industrial ao nível de Maputo está-se estendendo e

que mais água é necessária para responder às demandas da indústria. Por exemplo, na indústria

de betão um camião transportador de betão de 9 m3, por cada transporte de betão efectuado, a

seguir deve ser lavado requerendo entre 700 a 1300 L de água (Mixing water for concrete, 2016).

A demanda doméstica é também cada vez mais acrescida devido à explosão demográfica em

quase todo o país que, segundo AFDB (2015) apud Santos et al. (2016), a população

moçambicana aumentará para 49 milhões de habitantes até finais de 2050, contra os 23 milhões

do censo de 2007.



Sabe-se que aproximadamente 70% da água consumida pela indústria e 80% da água de

consumo doméstico transformam-se em água residual, desta, 99,9% é parte líquida possível de

ser tratada e aplicada para vários fins. O restante 0,1% são dejectos sólidos (Environmental

Protection Agency, 1997). Na situação em que a capital do país se encontra (falta de água

potável), o reuso de água residual em actividades domésticas não-consumptivas3, como por

exemplo a rega de jardins, lavagem de viaturas, entre outras e em actividades industriais que não

requeiram água potável, como por exemplo amassamento/cura e lavagem de agregados de betão,

entre outras, pode ser uma forma de aumentar a disponibilidade deste recurso para fins

consumptivos. Entretanto, para que o reuso seja efectivo é importante conhecer a qualidade e

quantidade de água residual disponível, daí que para este trabalho determinou-se sob o efluente

da ETAR de Infulene, parâmetros físico-químicos que descrevem a qualidade de água para

preparação/cura de betão e estimou-se o caudal diário produzido pela mesma estação, com o

objectivo de avaliar o seu reuso na indústria de betão.

1.1. Identificação do problema de estudo

Segundo a AFDB (2015) apud Santos et al. (2016), Moçambique é um dos países africanos em

rápido desenvolvimento económico traduzido no desenvolvimento de diversas indústrias, entre

elas a indústria de construção.

Por um lado, o desenvolvimento industrial e crescimento populacional, traduzidos no alto

consumo de água potável, exercem grande pressão sobre as fontes de água, contribuindo

significativamente no esgotamento deste recurso. Por outro lado, devido ao fraco sistema de

saneamento, apenas uma pequena porção das águas residuais recebe tratamento, a maior porção,

não tratada polui os cursos de águas por onde ela é descartada. A grande pressão exercida sobre

as fontes de água potável, a seca e o fraco sistema de saneamento levam aos actuais problemas

de falta de água e degradação do ambiente na cidade de Maputo.

3 Actividades cujos produtos não são alimentícios.



1.2. Enquadramento do trabalho

O presente trabalho enquadra-se no projecto de investigação em curso na UEM em parceria com

a Universidade de Delft com o tema “Sustainable Fresh Water Supply for Urbanizing Maputo”.

O projecto tem como objectivo principal introduzir a reutilização de água residual no

planeamento do abastecimento de água na cidade de Maputo como forma de aumentar a

disponibidade deste recurso e minimização de problemas ambientais através da reutilização da

água residual tratada na indústria e em outras aplicações.

1.3. Objectivos

1.3.1. Geral

� Avaliar a possibilidade de reuso da água residual tratada para produção de material de

construção em indústrias de construção.

1.3.2. Específicos

� Seleccionar parâmetros de qualidade de água e os respectivos teores toleráveis para

preparação e cura de betão;

� Determinar e confrontar a qualidade do efluente da ETAR de Infulene com a qualidade

padrão de água necessária para preparação/cura de betão.

� Determinar o caudal produzido pela ETAR de Infulene e confrontá-lo com a demanda de

água pelas indústrias de betão ao nível da cidade de Maputo.

1.4. Perguntas de pesquisa

� Que parâmetros de qualidade deve obedecer a água a ser usada para produção/cura de

betão e quais são os seus teores toleráveis?

� O efluente da ETAR de Infulene satisfaz aos padrões de qualidade para produção e cura

de betão?

� Será suficiente o efluente da ETAR de Infulene para suprir a demanda de água pelas

indústrias de betão ao nível da cidade de Maputo?



1.5. Justificação da escolha do tema

Dada a insuficiência de água potável para abastecer às cidades de Maputo, Matola e o distrito de

Boane, sugere-se que sejam implementadas outras políticas de gestão de recursos hídricos que

permitam preservar, minimizar a contaminação de fontes e aumentar a disponibilidade de água,

de tal modo que seja garantido, no mínimo, o abastecimento doméstico e de indústrias

consumptivas. Entre várias políticas, o reuso de água residual tem sido uma das políticas

implementada por vários países (ex. Singapura) para aumentar a disponibilidade de água com

foco nas actividades “domésticas e industriais não-consumptivas”, daí que se propõe para este

trabalho o tema Avaliação da Possibilidade de Reuso de Água Residual Tratada na Indústria

de Betão.

Porque indústria de betão?

� Por ser uma indústria não-consumptiva usando até então 100% de água potável na sua

teia produtiva;

� Por ser uma das indústrias que consome grandes quantidades de água, cerca 0,15 m3 por

m3 de betão e requer um pouco mais que esta quantidade na fase de cura do mesmo

volume de betão (Silva e Naik, 2010 apud Fausta, 2016);

� Quando a velocidade de desenvolvimento (“construção”) de uma cidade ou país for

significativamente maior, a indústria de betão fica mais evidente na demanda industrial

de água. Na Malásia por exemplo, a indústria de betão foi responsável pelo consumo de

0,8 bilhões de m3 de água potável durante o ano 1997 (Aïtcin, 2000 apud Noruzman et

al., 2012).



1.6. Metodologia

A realização do presente trabalho obedeceu à seguinte sequência:

1.6.1. Pesquisa bibliográfica

A pesquisa bibliográfica consistiu na recolha de informação sobre parâmetros de qualidade de

água, dos quais foram seleccionados aqueles que descrevem a qualidade de água para preparação

de betão. Buscou-se informação sobre os teores toleráveis dos parâmetros seleccionados, assim

como informação a respeito de seus efeitos sobre o betão. Ainda nesta etapa, foi colhida

informação sobre técnicas de amostragem e diversos métodos de análise de águas que

constituíram a base teórica para a concretização prática deste trabalho. Devido à falta de norma

moçambicana de qualidade de água para preparação de betão, recorreu-se à norma britânica BS

EN n0 1008 de 2002, à norma portuguesa NP EN n0 1008 de 2010 e à Brasileira NBR n0 15900-1

de 2009, assim como alguns trabalhos abordando o reuso de efluentes tratados para

preparação/cura de betão, para estimar a adequabilidade do efluente da ETAR de Infulene na

produção/cura de betão.

1.6.2. Parte experimental

Na parte experimental foram definidos os pontos de amostragem, calibrados os equipamentos e

determinados os parâmetros físico-quimicos considerados, como apresentado a seguir:

� Amostragem

Definiram-se os pontos de amostragem, os designados como pontos 4 e 5 (vide fig. 17, pág.32)

correspondentes ao efluente da ETAR. As amostras foram tomadas em duplicata aplicando a

técnica Grab descrita no subcapítulo 2.4.

� Calibração dos equipamentos

Foram calibrados os equipamentos da figura 1 segundo as instruções em catálogos de fabricante

e manuais de usuário de cada equipamento.



Figura 1: a) Espectrofotómetro HACH DR 3900; b) Fotómetro de chama Sherwood 410; c) pH-metro WTW 3010;

d) Turbidímetro WTW Turb 430 T.

� Outros equipamentos usados

As figuras 2 e 3 ilustram os outros equipamentos usados na parte experimental deste

trabalho.

Figura 2: a) Placa de digestão; b) Placa de aquecimento e agitador magnético; c) Banho-maria.



Figura 3: a) Estufa ventilada; b) Espectrofotómetro Wagtech; c) Balança analítica.

� Determinação dos parâmetros físico-químicos

Ao todo, os parâmetros determinados foram açúcares totais, alcalis (óxidos de sódio e potássio),

cloretos, DQO, fosfatos, nitratos, pH, sólidos totais e sulfatos. Os alcalis, pH, sólidos totais e

sulfatos foram determinados usando métodos da APHA (Standard Methods for the Examination

of Water and Wastewater). Os açúcares foram determinados pelo método de Lane-Eynon. Os

cloretos, fosfatos e nitratos foram determinados usando métodos da HACH e a DQO foi

determinada usando método da Wagtech.

� Apresentação dos resultados

Os resultados são apresentados por meio de tabelas e gráficos, com ajuda de Excel e SPSS. Os

gráficos evidenciam o comportamento do teor de contaminantes no efluente da ETAR de

Infulene face aos teores limites especificados para preparação de betão, como também

apresentam o comportamento do caudal produzido pela ETAR face à demanda de água pelas

indústrias de betão a nível da cidade de Maputo.

As tabelas apresentam o caudal influente na ETAR, os resultados como teores de contaminantes

presentes no efluente da ETAR de Infulene, comparações entre estes teores com os teores limites



especificados e com os teores obtidos em estudo de outros efluentes pertencentes a ETAR’s com

características semelhantes às da ETAR de Infulene.

� Elaboração do relatório final

O presente relatório foi elaborado conforme o regulamento em vigor no Departamento de

Química e na Faculdade de Ciências da Universidade Eduardo Mondlane. O relatório cobre toda

a informação deste estudo, desde a identificação do problema, os objectivos, métodos de análise

usados na determinação de parâmetros físico-químicos, os resultados, as conclusões do estudo e

as recomendações.



II. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1. Betão: Composição e tipos

Betão é o material resultante da mistura de cimento, inertes finos e/ou grossos e água.

Dependendo do tempo após preparação, o betão pode encontrar-se no estado fresco ou

endurecido, por isso, é também definido como o material resultante do endurecimento da pasta

de cimento (cimento + água) e agregados (Aroso, 1991).

Em geral, o betão comum é constituído por cimento, agregados e água.

� Cimento (fig. 4) é constituído principalmente por C3S (silicatos tricálcicos) cerca de 50%

por massa do cimento, C2S (silicatos bicálcicos) 25% por massa de cimento, C3A

(aluminatos tricálcicos) 10% (w/w) e C4AF (alumino ferrite tetracálcicos) 10% (w/w).

Devido a essa composição química, o cimento é o responsável pela indução das

substâncias reactivas frente à água e às impurezas induzidas pela água na massa betónica

(Cement Properties and Characteristics; Nikhil et al., 2014).

Figura 4: Cimento Portland (Bastos, 2016).

� Agregados é um conjunto diversificado de materiais sólidos inertes, cujo principal

objectivo no betão é melhorar a sua qualidade. Apesar de ocuparem 70 – 75% do volume

total do betão e serem responsáveis por cerca de 80% do seu peso total, são assim

designados (agregados) porque na sua ausência, a pasta de cimento + água (argamassa)



pode endurecer e formar estrutura betónica, mas de qualidade reduzida. A função destes

no betão não vai além de aumentar a sua durabilidade. Por exemplo, a durabilidade duma

argamassa endurecida sem agregados, é inferior à durabilidade da mesma argamassa

contendo brita (Hirschi et al., 2005).

Os agregados podem ser de dois tipos, agregados miúdos (fig. 5), cujo diâmetro máximo não

supera 4,8 mm e os agregados graúdos (fig. 6), com diâmetro superior a 4,8 mm. Os agregados

miúdos geralmente são areias tanto grossas, como finas e os agregados graúdos são compostos

por pedras ou britas (Bastos, 2016).

Fig. 5: Agregado Miúdo: (a) Areia grossa; (b) Areia fina (Bastos, 2016).

Fig. 6: Agregado Graúdo: (a) Pedra ou brita; (b) Cascalho ou seixo rolado (Bastos, 2016).

(a) (b)

(a) (b)



� A água representa o segundo importante componente do betão depois do cimento. Na sua

ausência não se pode obter betão, nem algo parecido. Na mistura, a água desempenha as

seguintes funções:

� Hidratar o cimento e seus componentes (C3S, C2S, C3A e C4AF);

� Humedecer as superfícies dos agregados para permitir a melhor e rápida adesão

da pasta de cimento;

� Plastificar a mistura dos diversos ingredientes, concedendo-lhe a trabalhabilidade

(Nikhil et al., 2014).

As propriedades do betão tanto fresco como endurecido dependem das reacções entre os

componentes do cimento e a água, por isso, é necessário que a água não contenha substâncias

que alterem essas propriedades. Esta água não pode ser corrosiva sobre os equipamentos usados

na produção. Sendo assim, nem toda a água pode ser usada para preparação/cura do betão, é

necessário que esta cumpra com os padrões de qualidade estabelecidos (Aroso, 1991). Para este

trabalho foram consultadas as normas BS EN 1008, NP EN 1008 e NBR 15900, referentes à

qualidade de água para preparação do betão e na base delas discutiu-se a possibilidade de reuso

do efluente da ETAR de Infulene na preparação de betão.

As três normas consultadas são concordantes no seguinte aspecto: se certa água responde aos

critérios de potabilidade segundo a Organização Mundial de Saúde (OMS), então ela é adequada

para preparação de betão e não precisa de ser analisada, mas outras águas que não sejam

potáveis, independentemente da sua origem podem ser usadas para preparação de betão, porém

devem ser analisadas para a determinação da sua utilidade para este feito.

2.1.1. Tipos de betão

De acordo com sua a resistência mecânica e resistência aos meios quimicamente agressivos

(incluindo o efeito da temperatura), o betão pode ser classificado em dois tipos, o tipo B,

correspondente à certa resistência à compressão ou flexão aos 28 dias e o tipo BD,

correspondente à certa durabilidade quando em meios agressivos (Aroso, 1991).

O betão de tipo BD tem as subdivisões Classe 1, quando desenvolve durabilidade em meios de

elevada agressividade química, Classe 2 quando desenvolve durabilidade em meios de



agressividade química moderada e Classe 3 quando desenvolve durabilidade enquanto exposto a

ambientes que frequentemente atingem -5 0C. Para além destes tipos, o betão também é

classificado quanto à presença ou ausência de armaduras, classificando-se como betão simples

[fig. 7 (a)], aquele que resulta da mistura de cimento, agregados e água e, betão armado [fig. 7

(b)], o que resulta do betão simples após agregá-lo as armaduras de aço (Bastos, 2016).

Fig. 7: (a) Betão simples; (b) Betão armado ( Bastos, 2016).

Em geral, o betão armado tende a ser do tipo B, devido à presença do aço que incrementa a

resistência à compressão e à flexão, porém, a presença de armaduras torna-o mais susceptível ao

ataque químico, mesmo em meios de agressividade moderada. O betão simples tende a ser do

tipo BD. A ausência de armaduras torna-o menos susceptível à agressão química, podendo

resistir até em meios de elevada agressividade (Aroso, 1991).

É na base desta última classificação (simples ou armado) que as normas de betão consultadas

dispõem os teores limites de contaminantes na água.

2.1.2. Mecanismos de interacção água/cimento e suas reacções características

Até então tem-se o conhecimento de que em contacto com a água, o cimento é hidratado, porém

o seu mecanismo ainda não é claramente conhecido. Entretanto, assume-se o mecanismo de

hidratação independente de seus componentes para representar a hidratação global do cimento.

(Tay & Yip, 1998). Dessa forma, acredita-se que a hidratação do cimento decorre em 2 estágios

propostos pelo químico Le Chatelier, ilustrados na figura 8 (Jeffery & Jenning, S/A).

(a) (b)



Fig. 8: Estágios de hidratação do cimento (Jeffery & Jenning, S/A).

Nesta teoria, considera-se que a água de preparação nunca é pura, mas sim uma solução definida

de certos iões e recebe a designação de solução porosa (Jeffery & Jenning, S/A).

No primeiro estágio, o cimento dissolve-se na solução porosa e liberta iões dos minerais que o

constituem (silicatos, aluminatos e ferrites). Devido à quantidade elevada de iões introduzidos

pelo cimento, a solução porosa fica supersaturada e dá início ao segundo estágio. No segundo

estágio, para além da recombinação dos iões dos minerais do cimento, a solução porosa contribui

com iões hidroxilos que, junto ao produto da recombinação precipitam dando os produtos da

hidratação/hidrólise, os hidratos de silicatos, aluminatos/sulfoaluminatos e ferrites (Jeffery &

Jenning, S/A).

� Hidratação dos C3S

Quando comparado a outros componentes, a hidratação dos C3S é a mais rápida (na presença de

iões sulfato) e é responsável pela elevação de temperatura nos primeiros instantes após o

contacto entre a água e o cimento. Genericamente, a hidratação dos C3S é representada pela

equação 1, cujo principal produto é hidrato gelatinoso de silicato tricálcico, representado como

C-S-H ou C-S-H - gel e o hidróxido de cálcio (C-H) como produto secundário (Shamshad, S/A).



xC 3S + yH C 3SxHy/x + y/xCH -∆H (Equação 1)

Na equação 1, os valores de x e y ficam na proporção de 1:3, cuja fórmula mais reduzida é

representada na equação 3 (Shamshad). Outros autores expressam a reacção da equação 1 como

a representada na equação 2 (Jeffery & Jenning, S/A).

C3S + (1.3 + x) H C1.7SHx + 1.3 CH -∆H(Equação 2)

2C3S + 7H C2S2H3 + 4CH -∆H (Equação 3)

Por ser uma reacção exotérmica com calor capaz de ser quantificado, ficou comprovado que a

hidratação dos C3S obedece a 5 estágios (fig. 9), dos quais o primeiro estágio decorre logo que se

mistura água e cimento.

Fig. 9: Curva calorimétrica da hidratação dos C3S (Shamshad, S/A).

É neste estágio que se libera a máxima quantidade de calor durante a hidratação destes

componentes. É o estágio mais rápido na hidratação dos C3S, com duração máxima de 15

minutos e é responsável pelo endurecimento inicial (Shamshad, S/A).O segundo estágio da

hidratação destes componentes é caracterizado por um repouso na reacção. Sendo maioritários



componentes do cimento (50 %), quando o processo de hidratação alcança o segundo estágio-

C3S, pequena quantidade dos produtos terá sido formada e, portanto, durante este estágio, a

massa betónica continuara no estado plástico por algumas horas. Como ilustrado na figura 9, o

terceiro estágio é caracterizado por elevação súbita da temperatura da massa betónica, que

significa retorno do processo de hidratação. Este estágio é relacionado ao período de conversão

da etringita (C6AS3H32), que dificultava a penetração da água na fase não hidratada, em

monosulfoaluminato (C4ASH12) durante a hidratação de C3A e C4AF na presença de iões sulfato

(Shamshad, S/A).

O quarto estágio, caracterizado pela queda de calor produzido no terceiro estágio, corresponde ao

período de esgotamento das sustâncias interactuantes e, por conseguinte, início do

endurecimento final, que é intensificado no estágio 5 (Shamshad, S/A).

� Hidratação dos C2S

Os C2S são hidratados sob o mesmo mecanismo dos C3S, porém, a hidratação dos C2S é mais

lenta que a dos C3S devido à baixa solubilidade dos C2S em água, por isso, pouco contribuem na

quantidade de produtos no início da hidratação, portanto, não contribuindo para o endurecimento

inicial. Devido à baixa solubilidade e à lentidão da hidratação dos C2S, pouco se pode perceber

do calor que é produzido, por isso, é difícil o acompanhamento calorimétrico desta reacção. A

reacção característica para a hidratação dos C2S é a que se representa na equação 4 (Nikhil et al.,

2014).

C2S + (0.3 + x)H C1.7SHx + 0.3CH (Equação 4)

� Hidratação dos C3A

Os C3A são os mais solúveis dos constituintes do cimento (C3S, C2S, C4AF) e a sua hidratação é

muito rápida e violenta em termos de libertação de calor (fig. 10).



Fig. 10: Curva calorimétrica da hidratação dos C3A (Shamshad).

Se esta reacção tivesse de acontecer como tal no cimento, a pasta betónica formada ganharia um

endurecimento precoce (flash set) logo após o contacto da água com o cimento que devido ao

calor que seria libertado este diminuiria a sua trabalhabilidade4. Para se contornar esse efeito,

uma substância que introduza iões sulfato na solução porosa é adicionada ao cimento, durante a

sua produção. Os iões sulfato retardam a velocidade desta reacção, dando espaço à ocorrência da

hidratação dos C3S em primeiro lugar. No cimento Portland por exemplo, é adicionado o gesso (

CSH2). Entretanto, os C3A podem reagir com água por dois mecanismos, na presença ou não dos

iões sulfato. Em presença dos iões sulfato, os C3A são hidratados segundo a equação 5 (Jeffery &

Jenning, S/A).

C3A + 3CSH2 + 26H C6AS3H32 -∆H(Equação 5)

Quando o ião sulfato for limitante ou quando os C3A reagem mais rápido do que a velocidade de

introdução de iões sulfato por gesso na solução porosa, a etringita deixa de ser estável e

converte-se em hidrato de monosulfoaluminato de cálcio ( ) segundo a equação 6, que por

sua vez pode segundo a equação 7 recombinar-se com novos iões sulfato introduzidos na solução

4 Facilidade de manejo da pasta betónica



porosa formando novamente a etringita. Esta recombinação é a base para o ataque do betão

quando exposto em ambientes contendo iões sulfato (Jeffery & Jenning, S/A).

2C3A + C6AS3H32 + 4H 3C4ASH12 -∆H (Equação 6)

C4ASH12 + 2CSH2 + 16H C6AS3H32 -∆H (Equação 7)

A etringita formada na equação 5 tem efeito análogo ao gel formado na equação 1. Ambos são

responsáveis pela redução da velocidade de hidratação descrita no estágio 2 da hidratação dos

C3S. Uma vez formados, funcionam como barreira à água de alcançar os anidridos

remanescentes. No caso da etringita, a barreira é destruída pela sua conversão em hidrato de

monosulfoaluminato de cálcio (Jeffery & Jenning, S/A).

Na ausência de iões sulfato, os C3A são hidratados segundo a equação 8, dando uma mistura

instável de hidratos de aluminatos de cálcio, que em posterior convertem-se num outro hidrato

estável denominado hidrogranada, como ilustrado na equação 9 (Shamshad, S/A).

2C 3A + 21H C 4AH 13 + C 2AH 8 -∆H (Equação 8)

C4AH 13 + C 2AH 8 2C 3AH 6 + 9H - ∆H (Equação 9)

A ocorrência das reacções das equações 8 e 9 na pasta betónica, dita automaticamente o seu

endurecimento precoce e como consequência, diminui a trabalhabilidade da mesma.

Se à solução porosa, for introduzida pequeníssima quantidade de iões sulfato (do gesso), grande

quantidade de C3A anidro remanescerá após a formação do monosulfoaluminato, mas a

hidratação destes componentes não pára por aqui, uma parte de C3A irá reagir com o

monosulfoaluminato formando uma solução sólida de monosulfoaluminato segundo a equação

10 e o remanescente irá reagir com a água segundo as equações 8 e 9 (Shamshad, S/A).



2C4ASH12+ 2C3A + 6CH + 22H 4C3A(CS1/2CH)H12

Solução de monosulfoaluminato

-∆H

(Equação 10).

À semelhança da figura 9, o primeiro pico da figura 10 corresponde ao primeiro momento, no

qual a hidratação tem início, e porque ainda não há barreiras, a reacção é rápida,

consequentemente libera-se maior quantidade de calor. O segundo estágio, entre o primeiro e

segundo pico, é semelhante ao segundo estágio da figura 9. Para o caso da figura 10, a

diminuição de temperatura é devido à formação da etringita que, de forma análoga ao gel dos

C3S, faz barreira dos anidridos remanescentes, perturbando a hidratação dos mesmos. Uma vez

convertida a etringita em monosulfoaluminato, a reacção dá continuidade e liberta outra

quantidade de calor cujo máximo corresponde ao segundo pico da figura 10. A diminuição dos

anidridos em solução e a intensificação do endurecimento são os últimos acontecimentos,

representados pela curva à direita do segundo pico da figura 10 (Shamshad, S/A).

� Hidratação dos C4AF

A hidratação dos C4AF é semelhante à hidratação dos C3A. Na presença de iões sulfato, um

produto semelhante à etringita é formado, porém este contém ferro na sua constituição. Os C4AF

são de lenta hidratação, por isso libertam pouco calor durante a sua hidratação que não pode ser

acompanhada por calorimetria, como os C2S (Shamshad, S/A).

A presença de iões de ferro não permite a recombinação do hidrato monosulfurado com gesso

para dar a etringita, por isso, quanto mais ferro existir nos C4AF de um certo cimento, mais

difícil será atacado por sulfatos, o betão que dele for preparado (Shamshad, S/A).

O processo da hidratação destes componentes é caracterizado pelas reacções das equações 11 e

12.

0.75(C4AF) + 3CSH2 + 27.5H C6(A,F)S3H32+ 0.75(A,F)H2

(Equação 11)

1.5C4AF + C6(A,F)S3H32 + 7H 3C4(A,F)SH12 + 1.5(A,F)H2 (Equação 12)



2.1.3. Substâncias prejudiciais ao betão que possam existir na água residual e os seus efeitos sobre estrutura betónica.

De acordo com a norma britânica, portuguesa e brasileira, as seguintes substâncias interferem

nas propriedades do betão.

� Açúcares

� Alcalis, avaliados como Na2O equivalente (Na2O + 0.658 K2O)

� Chumbo

� Cloretos

� Fosfatos, avaliados como P2O5 equivalente

� Matéria orgânica, avaliada como DQO

� Nitratos

� pH

� Sólidos (suspensos e dissolvidos)

� Sulfatos

� Zinco

Quando presentes na água de preparação de betão, estas substâncias podem causar alterações das

propriedades do betão do seguinte modo:

� Redução da durabilidade

� Redução da rigidez

� Redução do tempo de endurecimento ou presa

� Aparecimento de manchas e eflorescência

� Corrosão de armaduras

� Instabilidade do volume do betão e respectiva fissuração (British Standard BS EN

1008;Norma Portuguesa NP EN 1008;Norma Brasileira ABNT NBR 15900-1).

Por causa das alterações que as águas contaminadas podem criar sobre a qualidade

(propriedades) do betão, os parâmetros anteriormente listados devem ser determinados e os seus

teores não podem exceder aos teores apresentados na tabela 1 (Mixing Water for Concrete, S/A).



Tabela 1: Teores limites de contaminantes em água de preparação de betão.

Parâmetro Exigência

Referência Betão Armado Betão Simples

Açúcares totais (mg/L) 100 # 1 e 3

Alcalis como Na2O + 0.658 K2O (mg/L) 1500 # 1 e 3

Cloreto (mg/L) 1000 4500 2 e 3

Chumbo como Pb++ (mg/L) 100 # 1 e 3

DQO (mg/L de O2 esqui.) 500 500 2

Fosfatos como P2O5 (mg/L) 100 100 1, 2 e 3

Nitratos (mg/L) 500 500 1, 2 e 3

pH ≥4 ≥4 1 e 3

Sólidos totais (mg/L) 2000 2000 2

Sulfatos (mg/L) 2000 2000 1, 2 e 3

Zinco (mg/L) 100 100 1, 2 e 3

Aspectos Incolor ou ligeiramente amarela; Não apresentar óleos ou gorduras em emulsão ou em filmes; a espuma que aparece da vigorosa agitação deve desaparecer em dois minutos. 1, 2 e 3 onde: # = Não especificado; 1= BS EN 1008; 2 = NP EN 1008; 3 = NBR 15900

Tal como na hidratação do cimento, o mecanismo de como cada parâmetro da tabela 1 interfere

na qualidade do betão também não é claramente conhecido, entretanto, são conhecidos os efeitos

resultantes da presença desses contaminantes, como descrito a seguir (Mixing Water for

Concrete, S/A).

� Açúcares

Acima do teor (vide tabela 1), os açúcares são responsáveis pela alteração da rigidez e tempo de

endurecimento. Quando presentes em quantidades entre 0.03% a 0.15% (W/W de cimento), eles

retardam o endurecimento do betão. Dependendo do tipo de cimento, podem diminuir a rigidez

ao sétimo dia e aumentar ao vigésimo oitavo dia. Reporta-se que em quantidades de 0.25 % ou

mais podem causar rápido endurecimento e substancial diminuição de rigidez ao vigésimo oitavo

dia e que dependendo do tipo de açúcar presente, o endurecimento e a rigidez podem ser

influenciados de modos diferentes no sétimo e no vigésimo oitavo dia (Mixing Water for

Concrete, S/A).



� Alcalis, chumbo e zinco

Sob a forma de seus sais, quando presentes acima do limite apresentado na tabela 1, reduzem

significativamente a rigidez e causam larga variação ao tempo de endurecimento. Os sais de

chumbo e zinco são os mais activos, porém, os mais responsáveis pelos efeitos negativos

(redução da rigidez e alargamento do tempo de endurecimento) incluem o iodeto de sódio,

fosfato de sódio, arsenito e borato de sódio (Mixing Water for Concrete, S/A).

� Cloretos

Acredita-se que o ataque de cloretos sobre o betão não é directo. Eles aumentam o volume do

betão ao reduzirem a alcalinidade e por isso aumentam a condutividade da água intersticial5. Em

betão armado, uma vez conduzindo corrente eléctrica, a água intersticial ao betão consegue

superar a passivação dos iões OH– e como consequência disso ocorre formação do óxido de ferro

(III) a partir do aço das armaduras. A formação do óxido de ferro sobre as armaduras do betão é

expansiva e faz com que o volume do betão aumente e se instalem esforços de tracção6 no

interior do betão, o que em posterior resulta na fissuração, traduzida como “o fim da

durabilidade” (Aroso, 1991).

� Sulfatos

Pelo menos para os sulfatos, o mecanismo sob o qual interferem na qualidade do betão foi bem

elucidado e é explicado pelos seguintes processos.

1. Conversão do hidróxido de cálcio (CH) do betão endurecido em sulfato de cálcio cuja

cristalização ocorre com expansão do volume, resultando em fissuração (fim da

durabilidade) do betão devido aos esforços de tracção instalados no seu interior.

2. Conversão dos hidratos alumino-cálcicos (CAH) formados nas equações 8 e 9 em

hidratos alumino-cálcicos sulfurados (CASH) e conversão dos hidratos de ferrite-

alumino-cálcicos (CAFH) formados nas equações 11 e 12 em seus homólogos sulfurados

5 Água incorporada na estrutura dos hidratos dos minerais do cimento. 6 Resistência à tensão ou força aplicada do interior para fora do betão devido ao aumento do volume das armaduras



(CASFH), cuja cristalização também é acompanhada por expansão de volume, causando

fissurações do betão.

3. Decomposição dos CASH, diminuindo significativamente a resistência mecânica do

betão (Aroso, 1991).

Na hidratação dos C3A, os iões sulfato são vistos como retardantes da reacção, para dar lugar a

hidratação dos C3S, tomando em consideração o principio de Le Chatelier7 referente ao

equilíbrio químico e sob ponto de vista cinético, este facto pode ser explícito pela diminuição da

concentração do hidróxido de cálcio (CH) por iões sulfato, favorecendo a reacção da equação 1,

2 ou 3 (pág. 14), como também favorece a hidratação dos C2S, equação 4 (pág. 15) que também

tem CH como subproduto, entretanto, esse favorecimento traz como consequência a fissuração

do próprio betão e por consequente o fim da durabilidade do betão.

� Matéria orgânica (DQO) e sólidos

Segundo Henze e Comeau (2008), a matéria orgânica é o componente maioritário de sólidos

suspensos em águas residuais, cerca de 70 %. Portanto, o efeito da matéria orgânica sobre o

betão é frequentemente relacionado a sólidos. Acima de 500 mg/L, a matéria orgânica reduz a

resistência à compressão e o tempo de endurecimento da massa betónica (Aroso, 1991; Mixing

Water for Concrete, S/A).

� Fosfatos e nitratos

O teor de fosfatos e nitratos em águas residuais representa o nível de nutrientes para a vegetação

e por conseguinte outras formas de vida. Acima do limite apresentado na tabela 1, o fósforo e

nitrogénio são responsáveis pelo desenvolvimento de fungos, bactérias e líquenes, os quais são

associados ao ataque biológico sobre o betão. Tal ataque frequentemente ocorre na superfície do

betão, por exemplo os musgos projectam as suas raízes para o exterior do betão, tornando o betão

poroso e facilmente permeável. No interior do betão armado, caso existam bactérias que

7 A diminuição da concentração de um certo interveniente da reacção química favorece o desenvolvimento da reacção no sentido do interveniente diminuído.



excretem ácidos, pode-se chegar ao ataque das armaduras, resultando em fissuração devido aos

esforços de tracção no interior do betão (Aroso, 1991).

2.2. Água: Distribuição de fontes e escassez de água potável.

Depois da II guerra mundial, em todo o mundo, milhões de pessoas aprimoram o seu estilo e

qualidade de vida. Esse aprimoramento levou à necessidade de aumento na produção industrial

por 50 vezes até o século passado, que por sua vez resultou na exploração de mais fontes de água

potável para suprir maioritamente as necessidades da indústria. O crescimento industrial e

populacional mundial sempre estão em paralelo e de momento são os responsáveis pelo

esgotamento e poluição dos recursos hídricos (Visvanathan & Asano, S/A).

Do total estimado de 1.4 bilhões de km3 de água disponível no mundo, apenas 2.5% é doce.

Desta quantidade, 68.9 % encontra-se sob a forma de gelo em regiões montanhosas, na

Antárctica e nas regiões árcticas. 30.8 % constitui a água subterrânea e o resto de 0.3%

corresponde a água dos rios, lagos e pântanos. Entretanto, estima-se que a água total disponível

para consumo humano é cerca de 0.007 % de toda a água presente no planeta. Esta quantidade

seria o suficiente para suprir a actual demanda mundial, porém, a sua distribuição é irregular

como ilustrado na tabela 2, o que leva aos desníveis na acessibilidade do recurso (Global Water

Resourses, S/A).

Tabela 2: Distribuição mundial de água potável.

Continente Caudal anual

Volume (Km3) Percentagem total

(%) África 4570 10 Asia 14410 32 Austrália 348 1 Europa 3210 7 América Central e do Norte 8200 18 Oceânia 2040 5 América do sul 11760 27 Mundial 44538 100

Fonte: UNEP, S/A.



A problemática de escassez de água é muito comum em zonas áridas e semiáridas, classificada

como escassez física (poucos recursos hídricos), entretanto existem regiões com disponibilidade

deste recurso porém a sua extracção acarreta custos elevados (escassez económica). A figura 11

apresenta a escassez de água e classificação da mesma em cada região do mundo. (Global Water

Resourses, S/A).

Figura 11: Demarcação da escassez de água potável em volta do mundo. Adaptado de Water Woes, (S/A).

A escassez de água potável é a razão e incentivo total para os estudos realizados em quase todo o

mundo para enquadrar efluentes tratados em actividades industriais não-consumptivas (Nawawy

& Ahmad, 1990).

2.2.1. Distribuição de fontes de água e escassez, caso de Moçambique- ARA-Sul

A distribuição de fontes de água em Moçambique é muito irregular. Segundo NEPAD (2013),

dos 13 rios mais importantes do país, a zona sul é banhada por 4 deles, nomeadamente rio

Maputo, Umbelúzi, Incomati e Limpopo, representados pelos números 1, 2, 3 e 4 na figura 12.



Figura 12: Localização dos rios da ARA-Sul. Adaptado de NEPAD, 2013.

Os 4 rios que banham a região sul têm origem em países vizinhos. O aumento da demanda de

água na África do Sul, Swazilândia e Zimbabwe (países que compartilham os seus recursos

hídricos com Moçambique) proporciona desafio na gestão de recursos hídricos no país, isso faz

com que a região sul que apenas depende do caudal dos rios internacionais passe por problemas

sérios de água potável (NEPAD, 2013).

A tabela 3 mostra (destacada com linha grossa) que o caudal pluvial produzido em Moçambique

para a ARA-Sul é menor comparado ao resto das regiões, o que proporciona seca na zona sul do

país.



Tabela 3: Distribuição de bacias hidrográficas por regiões de Moçambique.

Agência regional da água

Área (1000 Km2)

Quantidade anual de precipitação (Km3)

Quantidade anual de precipitação (mm)

Caudal na fronteira

Gerado em Moçambique

Total Caudal na fronteira

Gerado em Moçambique

Total

Ara-Sul 192 17 3.8 20.8 89 20 109 Ara-Centro

84 1.2 18.4 19.6 14 219 233

Ara-Zambeze

140 88 18 106 629 129 758

Ara-Centro Norte

196 0 35.2 35.2 0 180 180

Ara-Norte

168 10 24.9 34.9 60 148 208

Total 780 116.2 100.3 216.5 149 129 278 Fonte: NEPAD, 2013.

2.3. Água residual: composição, caracterização, reuso e suas vantagens

Segundo a Environmental Protection Agency, água residual é a água usada que retorna à sua

origem ou a qualquer corpo receptor com qualidade alterada. Dependendo do usuário que a gera,

pode ser classificada como doméstica/municipal e industrial, incluindo nesta última classificação

os caudais de retorno em práticas de agricultura. A água residual doméstica/municipal é a que

resulta de actividades domésticas e industrial, a que resulta de actividades industriais.

A quantidade e qualidade de água residual doméstica dependem do comportamento, estilo e

padrão de vida dos habitantes. Na indústria, a qualidade e quantidade de água residual dependem

do tipo de indústria e do tipo do produto que processa (Wastewater Treatment, S/A).

2.3.1. Composição da água residual “doméstica” (ARD)

Segundo a Environmental Protection Agency, 99.9 % da ARD é parte líquida, capaz de ser

tratada e reusada. O restante 0.1 % é matéria orgânica e mineral em suspensão. Para além da

própria água, a ARD é basicamente constituída pelos componentes apresentados na tabela 4.



Tabela 4: Constituição da ARD.

Tipo de constituinte

Contaminante Efeitos

Microorganismos Bactérias patogénicas e vírus Risco à saúde pelo consumo do pescado

contaminado

Material orgânico biodegradável

Carência de oxigénio em rios e lagos Morte de peixe e mau odor

Outros materiais orgânicos

Detergentes, pesticidas, gordura, óleos, corantes, solventes, fenóis, ciamida

Intoxicação, inconveniência estética, bioacumulação na cadeia alimentar

Nutrientes Nitrogénio, fósforo, amónia Eutrofização, carência de O2 e intoxicação

Metais Hg, Pb, Cd, Cr, Cu, Ni Intoxicação, bioacumulação

Outro material orgânico

Ácidos, por exemplo H2S, bases Corrosão, intoxicação

Odor (sabor) H2S Inconveniência estética e intoxicação

Fonte: Henze & Comeau, 2008.

2.3.2. Caracterização da Água residual (AR)

Neste contexto, caracterização da AR refere-se ao teor de seus constituintes. Em geral, ARD tem

tido níveis de contaminação variando de acordo com as tabelas 5, 6 e 7 (Henze & Comeau,

2008).

Tabela 5: Teores de nutrientes.

Parâmetro Teor máximo (mg/L) Teor central (mg/L) Teor mínimo (mg/L)

N total 100 60 30

Amónia N 75 45 20

Nitrato + nitrito N 0,5 0,2 0,1

N orgânico 25 10 15

N total Kjeldahl 100 60 30

P total 25 15 6

Orto-P 15 10 4

P orgânico 10 5 2




Tabela 6: Teor de metais.

Parâmetro Teor máximo (mg/L) Teor central (mg/L) Teor mínimo (mg/L) Alumínio 1000 600 350

Cadmio 4 2 1

Crómio 40 25 10

Cobre 100 70 30

Chumbo 80 60 25

Mercúrio 3 2 1

Níquel 40 25 10

Prata 10 7 3

Zinco 300 200 100


Tabela 7: Teor de material particulado.

Parâmetro Solúvel (mg/L) Suspenso (mg/L) Total (mg/L)

DQO 300 450 750

DBO 140 210 350

N total 50 10 60

P total 11 4 15


2.3.3. Reuso e vantagens do reuso da AR

Investigadores da actualidade em matérias sobre águas estão cada vez mais convencidos que o

reuso da água residual é uma alternativa económica para a minimização da crise de água e

preservação das fontes para as próximas gerações. Segundo Visvanathan e Asano (S/A), a AR

pode ser usada nas seguintes aplicações:

� Recarga de aquíferos

� Agricultura

� Em estação de serviços, para lavagem de veículos

� Na indústria por exemplo para produção de betão, lavagem de seus ingredientes e

equipamentos



� Arraste hidráulico em latrinas e urinários de edifícios comerciais e industriais, entre

outras.

Nas várias aplicações da AR, o seu reuso pode proporcionar riscos à saúde dos beneficiários em

geral, por isso, recomenda-se sempre o reuso de AR tratada para minimizar os impactos à saúde

(UNEP, S/A).

Numa estação de tratamento secundário convencional de AR8, recomenda-se tomada da AR para

reuso nos pontos indicados pelas setas mais grossas na figura 13.

Figura 13: Pontos de reuso de AR numa ETAR, adaptado da UNEP, S/A.

A ETAR de Infulene não possui lagoas de maturação. Ela é constituída por uma câmara de

entrada (influente), duas lagoas anaeróbicas com área superficial de 0,31 ha, projectadas para

remover demanda bioquímica de oxigénio (DBO) entre 40 a 50 % durante um tempo de retenção

de 1,5 dias e duas lagoas facultativas com área superficial de 3,4 ha. Em conjunto as lagoas

anaeróbicas e facultativas realizam tratamento biológico ou secundário sobre o influente da

ETAR (Direcção Nacional de Água da República Popular de Moçambique, 1984).

Vantagens de reuso da AR

Inúmeras são as vantagens do reuso da AR, entre elas destacam-se as seguintes:

� Preservação de fontes de água potável: à medida que AR é reusada, menos pressão se

exerce sobre as fontes de água potável.

8 É estação de tratamento com todos os elementos. No caso da estação por lagoas de estabilização, é convencional quando estiver constituída por lagoas anaeróbicas, facultativas e lagoas de maturação.



� Redução de contaminação sobre corpos receptores: a quantidade de AR que seria

descarregada em certo corpo receptor e o respectivo nível de contaminantes é reduzido

quando a política de reuso entra em vigor.

� É uma forma de obtenção de nutrientes, no caso de reuso na agricultura e piscicultura.

� Reduz a eutrofização em corpos receptores (UNEP, S/A).

2.4. Técnicas de amostragem

Em amostragem de águas, são populares duas técnicas principais, a amostragem simples e a

amostragem composta. A amostragem simples tende a ser usada para monitoramento pontual de

contaminantes, i. e, para a caracterização instantânea de certa água cuja composição varia com

tempo. Esta técnica também é designada por amostragem “Grab” e um exemplo de sua execução

é ilustrado na figura 14 (Lima, 2006).

Figura 14: Amostragem Grab ou Grab amostragem. Fonte:

https://www.dlsweb.rmit.edu.au/toolbox/splash/toolbox_11_04/uoc4/images/grab_sample.gif.

A técnica Grab é simples de executar, desde que se disponha de um amostrador igual ao da

figura 14 ou um outro qualquer devidamente lavado e que facilite a tomada de amostras, e os

frascos especificados para conservação de amostras, também devidamente lavados. Nesta

técnica, as amostras são independentes, ou seja, cada amostra representa a característica da água

no instante em que foi tomada (Lima, 2006).



A amostragem composta é uma combinação de sucessivas amostragens Grab. Ela é mais

aplicada para caracterizar águas cuja composição varia com o espaço. Um exemplo de execução

desta técnica é ilustrado pela figura 15.

Figura 15: A mostragem composta. Fonte:

https://www.dlsweb.rmit.edu.au/toolbox/splash/toolbox_11_04/uoc4/images/comp_sample.gif

Na situação actual da ETAR de Infulene, tanto nas lagoas anaeróbicas como facultativas há

vegetação no seio delas, portanto, a distribuição da AR e seus contaminantes no volume das

lagoas é irregular. Apesar da distribuição irregular no volume das lagoas, ao final a AR é

misturada devido a turbulência criada em cada descarregador da lagoa anterior ou na câmara de

influente, portanto, pode se assumir que nos descarregadores das lagoas facultativas, a AR

encontra-se minimamente misturada, porém a sua composição varia com o tempo. Por esta razão,

optou-se em amostragem Grab para ter o perfil da composição pontual do efluente.



III. Parte Experimental

3.1. Colecta e conservação de amostras

As amostras de água residual foram colectadas na Estação de Tratamento de Água Residual

(ETAR) de Infulene, situada próximo à fábrica de cervejas de Moçambique, sob o vale do rio

Infulene, na cidade de Maputo (vide localização e representação esquemática nas figuras 16 e 17,

respectivamente).

A amostragem e determinação de parâmetros físico-químicos decorreram entre Agosto (dia 17) e

Outubro (dia 5), período pertencente a estação seca. Ao todo foram colhidas 6 amostras em

duplicata.

Fig. 16: Mapa ilustrativo da localização da ETAR de Infulene. Adaptado do Google Maps

Fig. 17: Representação esquemática da ETAR de Infulene.



A ETAR possui duas correntes de efluente, uma delas, corresponde ao efluente das condutas

internas, vala de drenagem e a água negra descarregada na lagoa anaeróbica 2 da figura 17 por

camiões limpa-fossas. Esta corrente sai da lagoa facultativa 4 da figura 17 e o seu efluente é

denotado como ponto 4 ao longo deste trabalho. A outra corrente de efluente é denotada por

ponto 5. Ela sai da lagoa facultativa 5 da figura 17 e corresponde ao influente da vala de

drenagem e condutas internas. Sendo assim, as amostras foram colectadas nos pontos 4 e 5

(sítios circundados na figura 17) para frascos de polietileno de capacidade 1 L previamente

lavados e rotulados. Após colheita, as amostras foram conservadas em colman contendo pedras

de gelo até à chegada ao laboratório para análises físico-químicas.

3.2. Tratamento de amostras

Conforme as condições da tabela em anexo 1, exceptuando a determinação dos sólidos totais e o

pH, o tratamento das amostras consistiu na homogeneização; filtração; acidificação com HNO3

para pH 2 na determinação de sódio e potássio, acidificação com H2SO4 para pH 2 na

determinação de DQO. A conservação das amostras deu-se a 4 0C numa geleira.

3.3. Determinação de parâmetros físico-químicos

Os ensaios laboratoriais para determinação dos parâmetros físico-químicos foram realizados no

laboratório de hidráulica sanitária do Departamento de Engenharia Civil, na Faculdade de

Engenharia da Universidade Eduardo Mondlane. Ao todo foram determinados os açúcares totais,

alcalis (sódio e potássio), cloretos, demanda química de oxigénio, fosfatos, nitratos, sulfatos e

sólidos totais, como se apresenta a seguir.

3.3.1. Determinação de açúcares totais

O teor de açúcares totais foi determinado pelo método de Lane-Eynon. Este método é uma

técnica volumétrica para quantificação de açúcares redutores, porém pode ser adaptada para

quantificar açúcares totais desde que a amostra seja hidrolisada para que todo o carbohidrato

tenha os seus grupos redutores livres. A técnica consiste na redução de iões Cu++ do reagente de

Fehling por grupos redutores dos açúcares em iões Cu+ sob forma de Cu2O de cor acastanhada

que indica o fim da quantificação. Neste método, a solução de Fehling é padronizada com



glicose a 1%, da qual se calcula o factor de conversão usado para calcular a concentração de

açúcares na amostra (Silva et al., 2003).

A reacção que descreve o processo desta quantificação é representada pela equação 13.

CHO

AR +

COONa

COOK

+ NaOH∆

H2O

COONa

AR

+

COONa

COOK

HOCH

HOCH

+ Cu2O

OCH

OCH

Cu

Açúcar Redutor

Reagente de Fehling (Equação 13)

Para determinação do teor de açúcares totais neste trabalho, tomou-se 100 ml de amostra para um

Erlenmeyer de 250 ml, adicionou-se 5 ml de HCl concentrado e a aqueceu-se até a fervura em

refluxo por 2 minutos. Depois do arrefecimento, neutralizou-se a amostra com NaOH

concentrado na presença de fenolftaleína. Terminada a hidrólise, tomou-se a amostra para uma

bureta de 25 ml e titulou-se 10 ml de reagente de Fehling fervente, preparado a partir de 5 ml de

solução de CuSO4.5H2O (Fehling A) e 5 ml de KNaC4H4O6 (Fehling B).

3.3.2. Determinação de alcalis (Na e K)

Os teores de sódio e potássio foram determinados por fotometria de chama. A fotometria de

chama consiste na excitação do elemento analisado por chama de ar/propano, butano. Durante a

excitação, os átomos do metal absorvem energia da chama e voltam a emiti-la em forma de luz

durante a relaxação. A energia emitida é quantificada e transformada em sinal analítico cuja

intensidade é proporcional à concentração do metal analisado na amostra (APHA, 1999).

Para a determinação dos teores de Na e K do presente trabalho, foram preparadas soluções-

padrão de 2, 4, 6, 8, 10 e 12 mg/L para Na e de 2, até 10 mg/L para K, a partir de seus cloretos

(vide curvas de calibração em anexo 2). Os padrões foram acidificados por ácido nítrico até pH 2

à semelhança da solução branco e das amostras. Os teores de Na e K nas amostras foram obtidos

por interpolação da intensidade de emissão das respectivas amostras sobre curvas de calibração

intensidade de emissão em função da concentração dos padrões correspondentes.



3.3.3. Determinação de cloretos

Segundo a APHA (1999), o cloreto é um dos iões inorgânicos maioritários na composição da

água, entretanto, encontra-se na água residual doméstica em elevada concentração do que na

água potável devido principalmente ao uso do NaCl na dieta humana e não sofre alterações

durante o metabolismo.

Neste trabalho, os cloretos foram determinados pelo método de tiocianeto de mercúrio HACH

8113, equivalente ao método padrão ferro-cianeto 4500-Cl- E da APHA. Esta técnica consiste na

formação de complexo alaranjado de [Fe(SCN)6]3-, cuja intensidade da cor a 455 nm é

directamente proporcional à concentração de cloretos na amostra.

O princípio da formação do complexo baseia-se na reacção dos cloretos da amostra com solução

de Hg(SCN)2 para formar HgCl2, uma substância bastante solúvel em água. Os iões SCN-

libertados combinam-se com solução de iões Fe3+ que é adicionada na matriz, gerando assim o

[Fe(SCN)6]3- colorido. O princípio pelo qual esta técnica opera baseia-se nas reacções das

equações 14 e 15 (Chloride HACH Method 8113, S/A).

2 Cl-

Hg++

Hg++

+ 2Cl- (aq)

(SCN-)2

+ 2 SCN-

(Equação 14).

6 SCN-

Fe3+

[Fe(SCN)6]3-

(aq)

Alaranjado (Equação 15).

No presente trabalho, para a determinação do teor de cloretos procedeu-se a um ensaio rápido da

HACH, tomando 10 ml de amostra para uma cuveta. À amostra adicionou-se 0,8 ml de

Hg(SCN)2 e 0,4 ml da solução de iões férrico, agitou-se e deixou-se por 2 minutos depois

efectuou-se a leitura no espectrofotómetro HACH DR 3900. A concentração de cloretos é

expressa pelo aparelho em mg/L.



3.3.4. Determinação da DQO

A demanda química de oxigénio é a quantidade de oxidante específico consumido durante a

oxidação da amostra em condições bem definidas. A DQO expressa o nível de matéria oxidável

presente na amostra. A quantidade de oxidante consumida é expressa como mg/L de oxigénio

equivalente, ou seja, a quantidade de oxigénio que seria necessário para oxidar a mesma

quantidade de amostra (APHA, 1999).

No presente trabalho, a DQO foi determinada por colorimetria em refluxo fechado, equivalente

ao método 5220-COD D da APHA (1999). A técnica consiste na digestão da amostra em

ebulição por uma mistura ácida (exemplo H2CrO4/H2SO4) na presença de excesso de K2Cr2O7.

Nesta técnica, o Cr6+ é reduzido para Cr3+ cuja intensidade da cor num certo comprimento de

onda, dependendo do teor da DQO (por exemplo entre 50 a 250 mg/L O2, a quantificação é feita

a 475 ou 570 nm, dependendo do aparelho a ser usado) é proporcional à quantidade de matéria

oxidável na amostra. A determinação colorimétrica da DQO é possível graças à absorção dos

iões Cr3+ num comprimento de onda específico e diferente do de absorção dos iões Cr2O7= (400

nm) e iões CrO4= (600 nm). O princípio do método é representado pela equação 16 (APHA,

1999).

CnHaOb + cCr2O7= + 8cH

+ n CO2 + (a + 8c)/2 H2O + 2cCr

3+

(Equação 16).

Neste trabalho, para determinação da DQO procedeu-se da técnica da Wagtech de colorimetria

em refluxo fechado, tomando 3 ml de amostra para o tubo de DQO. Ao tubo contendo amostra

adicionou-se 2 ml da solução digestora, constituída por HgSO4 0,1 M; K2Cr2O7 0,03 M e H2SO4

3.1 M. Também foi adicionado à amostra o reagente H2SO4/Ag2SO4 preparado a partir de 5,5 ml

de Ag2SO4 e 543,5 ml de H2SO4 concentrado (98 %), depois a mistura foi aquecida a 150 0C por

duas horas. Arrefecido o tubo, completou-se com água bidestilada para o volume de 10 ml e

efectuou-se a leitura da transmitância da amostra no espectrofotómetro Wagtech 5000 a 570 nm.

No lugar de 3 ml de amostra, foram adicionados 3 ml de água bidestilada para preparação do

branco de cada amostra. O teor de DQO como mg/l de O2 equivalente nas amostras foi obtido

por interpolação na curva de calibração construída a partir dos valores da transmitância em

função de concentração de O2 equivalente a Cr2O7= (vide curva de calibração em anexo 2).



3.3.5. Determinação de fosfatos

O fósforo ocorre naturalmente em águas e em águas residuais como fosfato, classificado como

orto-fosfato, fosfato condensado (piro, meta e outros) e fosfato orgânico. Em águas residuais

encontra-se em quantidade acima da água de abastecimento, segundo a APHA (1999), o

incremento de fosfatos em águas residuais é devido principalmente ao uso de agentes de limpeza

contendo fosfatos). Neste trabalho, os fosfatos foram determinados pelo método do ácido

ascórbico da HACH 10209, equivalente ao método 4500-P E da APHA (1999). A técnica

consiste na determinação de fósforo total como orto fosfato. A amostra é digerida em meio ácido

fervente, em que os polifosfatos inorgânicos e o fósforo orgânico são convertidos em orto-fosfato

pelo ácido sulfúrico. O orto-fosfato formado reage em meio ácido com molibdato de amónio e

tartarato duplo de antimónio e potássio para dar um complexo de antimónio-fosfomolibdato,

posteriormente reduzido pelo ácido ascórbico, formando uma solução de cor azul intenso,

compatível para a determinação espectrofotométrica, cuja intensidade a 890 nm é directamente

proporcional à concentração de fosfatos na amostra analisada (Phosphate HACH Method

10209/10210, S/A).

Para a determinação de fosfatos no presente trabalho procedeu-se da técnica HACH TNT

plus845, usando cuvetas que trazem consigo os reagentes e as instruções de como operar.

Adicionou-se na cuveta contendo ácido sulfúrico, 0,4 ml de amostra vigorosamente

homogeneizada e colocou-se a tampa contendo molibdato de amónio. Depois aqueceu-se a

cuveta a100 0C durante uma hora. Terminada uma hora, a cuveta foi arrefecida, adicionou-se 0,5

ml de ácido ascórbico e mudou-se a tampa por outra contendo tartarato duplo de antimónio e

potássio, agitou-se e esperou-se 10 minutos para leitura da concentração em mg/L de fosfatos

totais no espectrofotómetro HACH DR 3900.

3.3.6. Determinação de nitratos

Os nitratos foram determinados pelo método do 2,6-dimetilfenol, equivalente ao método 4500-

NO3- E da APHA (1999). A técnica consiste na conversão do NO3

- em meio ácido sulfúrico no

ião nitrónio (NO2+), que é electrófilo e ataca o anel do dimetilfenol dando o ião intermediário

nitro-carbónico. Finalmente o ião anfotérico HSO4– retira um H+ do intermediário nitro-



carbónico para dar o produto estável da substituição, o-4-nitro-2,6-dimetilfenol, que é um

composto colorido cuja intensidade da cor a 345 nm é proporcional á concentração de NO3- na

amostra. O princípio pelo qual o método se baseia é representado pelas equações 17, 18 e 19

(Nitrate HACH Method 10206 TNT Plus 835/836, S/A).

NO3-

NO2+

+ HSO4-H2SO4

(Equação 17).

NO2+

OH

CH3CH3

+

OH

CH3

H NO2

CH3

+

(Equação 18).

OH

CH3

H NO2

CH3

+ + HSO4-

OH

CH3

NO2

CH3

+ H+

(Equação 19).

Para determinação do teor de nitratos neste trabalho procedeu-se da técnica da HACH 10206

TNT Plus 835. Na cuveta contendo ácido sulfúrico, adicionou-se 0,2 ml de amostra e 1 ml de

solução do 2,6-dimetilfenol, agitou-se e esperou-se por 15 mim para o desenvolvimento da cor

(verde) para quantificação da concentração de nitratos no espectrofotómetro HACH DR 3900

como mg/L em NO3-.

Salientar que na determinação de fosfatos e nitratos, os brancos foram preparados a partir de

substituição da amostra por água bidestilada.



3.3.7. Determinação de pH

A determinação de pH foi realizada por medição potenciométrica através de aparelho portátil

WTW 3310. Segundo a APHA, o princípio básico da medição do pH é a medição da actividade

dos iões de hidrogénio, mediante o uso de eléctrodo de vidro. A força electromotriz produzida no

vidro do eléctrodo varia linearmente com o pH da solução em análise e o valor de pH é obtido

por extrapolação na curva que relaciona a f.e.m e o pH de diversas soluções-padrão (APHA,

1999).

3.3.8. Determinação de sulfatos

Neste trabalho, os sulfatos foram determinados por turbidimetria, método 4500- SO4---E da

APHA. A técnica consiste na precipitação de sulfatos da amostra como suspensão de BaSO4 em

meio ácido acético por adição de BaCl2 em excesso. A suspensão forma partículas de tamanho

uniforme que criam turbidez sob a amostra, que é medida por nefelometria ou por espectrometria

a 420 nm. A concentração de sulfatos é obtida interpolando a turbidez ou transmitância da

amostra na curva de calibração turbidez versus concentração de padrões de SO4--. O princípio no

qual se baseia esta técnica é representado pela reacção da equação 20 (APHA, 1999).

SO4--

Ba++

2Cl-

BaSO4 (S) + 2 Cl- (aq)H

+ (Equação 20)

Para esta determinação, preparou-se o tampão acetato a partir de 20 ml do ácido acético glacial

(96%), 5.06 g de acetato de sódio, 30.04 g de MgCl2. 6H2O e 1 g de KNO3 para um 1 L e

padrões de sulfato de 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35 e 40 mg/L em SO4-- a partir da solução a 100 mg/L

a partir de 0.15 g de Na2SO4. Em frasco Erlenmeyer de 250 ml colocou-se 100 ml de amostra, 20

ml do tampão acetato, 1 g de BaCl2, agitou-se a 60 RPM no agitador magnético e esperou-se 5

minutos para a formação da suspensão turva.

Tratando-se de amostras de água residual, elas possuíam uma turbidez própria, por isso,

preparou-se um branco a partir da amostra e o tampão, sem o BaCl2 para rectificar a turbidez

induzida pela amostra. Também foi preparada uma solução a partir de água bidestilada e todos



reagentes usados na amostra. Esta solução foi usada como zero (sinal inicial) na curva de

calibração turbidez em função da concentração de SO4-- (vide curva de calibração em anexo 4).

As leituras de turbidez foram feitas no Turbidímetro WTW Turb 430T.

3.3.9. Determinação de sólidos totais

Os sólidos totais foram determinados por gravimetria. A técnica consiste na determinação do

incremento de massa de um cadinho ou cápsula previamente secos em estufa e pesados devido à

deposição do resíduo da evaporação da amostra em banho-maria 90 0C. Após evaporação em

banho-maria, o cadinho contendo o resíduo é submetido a secagem em estufa a 105 0C até

alcançar peso constante, do qual será subtraído o peso do cadinho, resultado na massa do resíduo

usada para calcular o teor de sólidos (APHA, 1999).

Para esta determinação, secou-se os cadinhos previamente lavados e foram pesados até que os

pesos não diferissem por 0,04 mg ou 4 % segundo APHA. Preparados cadinhos, agitou-se a

amostra por 2 minutos, retirou-se 100 ml para cada cadinho, evaporou-se a amostra no banho-

maria a 90oC. De seguida secou-se em estufa ventilada e pesaram-se os cadinhos contendo

resíduo da evaporação até que os pesos não diferissem por 4% ou 0,04 mg.

3.3.10. Outros aspectos considerados

Segundo as normas de qualidade de água consideradas neste trabalho, os aspectos como a cor,

odor, presença de filmes ou emulsões de óleos/gorduras e o tempo de desaparecimento de

espumas são parâmetros preliminares para decisão da aplicação de certa água, portanto, a visão e

o olfacto são suficientes para averiguar as exigências propostas pelas mesmas normas. Sendo

assim, nenhuma técnica instrumental foi usada para expressar o nível destes contaminantes,

apenas os sentidos anteriormente mencionados.

� Para o caso do tempo de desaparecimento de espumas, agitou-se 100 ml de amostra num

balão volumétrico de 150 ml de capacidade e cronometrou-se o tempo no qual toda a

espuma se desfazia.



� Para o caso de odor, adicionou-se sobre 100 ml de amostra, algumas gotas de NaOH

concentrado. O odor do efluente do ponto 5 não se fazia sentir após certa quantidade de

NaOH, demonstrando ser característico do ácido húmico.



IV. APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DE RESULTADOS

4.1. Resultados de parâmetros físico-quimicos e outros aspectos considerados

As tabelas 8 e 9 apresentam os resultados dos parâmetros determinados, as observações dos

outros aspectos considerados para o ponto 4, ponto 5 e as respectivas exigências segundo a

norma britânica BS EN 1008 (2002), a portuguesa NP EN 1008 (2010) e a brasileira NBR

15900 (2009). Nas tabelas 8 e 9 estão apresentados os resultados médios das amostras em

duplicatas e os respectivos intervalos de confiança (vide o exemplo de cálculo do intervalo de

confiança em anexo 4). Para a execução de comparações, considerou-se teores limites de

contaminantes para o betão armado, por ser o mais exigente e assume-se que a água que tiver

qualidade dentro destes limites satisfaz também aos limites para betão simples e para cura de

qualquer tipo de betão.

Tabela 8: Resultados da determinação dos parâmetros físico-quimicos sobre o ponto 4.

Parâmetro Teores em Amostras (mg/L) Teor

limite (mg/L)

Referência 1 2 3 4 5 6

Açúcares < 50 < 50 < 50 < 50 < 50 < 50 100 1 e 3

Alcalis 273,42 ± 22,11

230,11 ± 10,04

256,39 ± 1,59

227,63 ± 37,29

267,13 ± 21,22

267,02 ± 31,55

1500 1 e 3

Cloretos 356 ± 12,75

246 ± 50,99 186,50 ± 6,37

398,50± 17,21

245,50 ± 23,58

253,7 ± 44,62

1000 2 e 3

DQO 216,62 ± 13,07

142,65 ± 25,78

172,13 ± 89,51

141,65 ± 13,07

372,58 ± 12,44

256,62 ± 6,49

500 2

Fosfatos 62,83 ± 2,32

58,64 ± 37,14

68,29 ± 27,86

52,99 ± 16,25

69,20 ± 18,57

64,46 ± 2,32

100 1, 2 e 3

Nitratos 0,02 ± 0,01

1,22 ± 0,44 1,08 ± 0,89

0,70 ± 0,52 0,88 ± 0,17

0,86 ± 0,20 500 1, 2 e 3

pH 7,05 ± 0,06

7,10 ± 0,12 7,04 ± 0,06

6,97 ± 0,12 7,19 ± 0,06

7,14 ± 0,19 ≥4 1 e 3

Sólidos totais 924,20 ± 78,98

832,20 ± 53,50

871,15 ± 32,48

867,70 ± 47,10

893,15 ± 27,34

905,30 ± 72,60

2000 2

Sulfatos 27,38 ± 1,15

48,18 ± 2,52

18,90 ± 2,46

7,66 ± 0,55 11,17 ± 0.24

15,56 ± 2,63

2000 1, 2 e 3

Outros aspectos considerados Aspecto Observação Exigência Referência Cor Cinzento* Incolor ou amarelo pálido 1 e 2 Tempo de desap. de espuma

Após 6 min* Após 2 min 1 e 2

Presença de óleos/gorduras

Filmes de óleos visíveis* Não Aparente 1 e 2



Odor Característico de óleo * Sem, ou semelhante a água

potável 1 e 2

onde: 1= BS EN 1008; 2= NP EN 1008; 3= NBR 15900

Tabela 9: Resultados da determinação dos parâmetros físico-quimicos sobre o ponto 5.

Parâmetro Teores em Amostras (mg/L) Teor

limite (mg/L)

Referência 1 2 3 4 5 6

Açúcares < 50 < 50 < 50 < 50 < 50 < 50 100 1 e 3

Alcalis 215,11 ± 93,31

186,72 ± 14,95

214,98 ± 28,30

189,92 ± 37,99

245,6 ± 67,31

230,98 ± 94,72

1500 1 e 3

Cloretos 367 ± 12,75

253,50 ± 14,66

127 ± 31,87

528,00 ± 15,30

157 ± 36,97

177,60 ± 15,30

1000 2 e 3

DQO 111,90 ± 19,38

131,98 ± 18,84

109,99 ± 25,78

104,57 ± 22,72

159,61 ± 32,09

130,98 ± 6,13

500 2

Fosfatos 32,14 ± 3,49

32,62 ± 16,02

36,51 ± 10 29,50 ± 16,25

30,96 ± 4,25

27,41 ± 10,45

100 1, 2 e 3

Nitratos 0,46 ± 0,02

0,53 ± 0,04 0,64 ± 0,18

0,80 ± 0,07 1,40 ± 0,51

0,73 ± 0,53 500 1, 2 e 3

pH 7,15 ± 0,06

7,16 ± 0,12 7,12 ± 0,06

7,18 ± 0,06 7,14 ± 0,06

7,27 ± 0,13 ≥4 1 e3

Sólidos totais 758,80 ± 44,62

750,50 ± 22,95

758,01 ± 68,84

734,70 ± 54,82

742,15 ± 58,00

708,75 ± 46,53

2000 2

Sulfatos 56,12 ± 2,30

56,17 ± 1,26

76,69 ± 4,93

45,52 ± 2,73

77,01 ± 2,45

48,99 ± 2,63

2000 1, 2 e 3

Outros aspectos considerados Aspecto Observação Exigência Referência Cor Leve amarelo Incolor ou amarelo pálido 1 e 2 Tempo de desap. de espuma

Após 10 min* Após 2 min 1 e 2

Presença de óleos/gorduras

Não aparente Não Aparente 1 e 2

Odor Ácido húmico Sem, ou semelhante a água

potável 1 e 2

onde: 1= BS EN 1008; 2= NP EN 1008; 3= NBR 15900

Segundo a UNEP (S/A), a questão de reuso de água deve ser observada em duas dimensões, a

dimensão qualidade e a dimensão quantidade disponível, por isso neste trabalho, também foi

determinado o caudal influente na ETAR de Infulene para estimar a quantidade de ART

disponível. Os resultados desta quantificação são apresentados na tabela 10.



Tabela 10: Resultados do caudal influente na ETAR de Infulene.

Medida Caudal [m3/dia]

1 6597,92

2 6645,447

3 8157,542

4 7229,285

5 7227,692

6 8298,158

4.2. Discussão de resultados

Na determinação de açúcares verificou-se que com o método de Lane-Eynon não foi possível

detectar o teor de açúcares presente em amostras dos efluentes da ETAR de Infulene (fig. 18 a).

Chegou-se a esta conclusão após um ensaio de titulação da solução de Fehling com uma solução

de glicose a 100 mg/L (teor máximo de açúcares em água para preparação de betão armado).

Uma quantidade de 10 ± 1 ml reduziu o Cu++ do reagente de Fehling, tendo-se formado um

precipitado vermelho escuro ilustrado na fig. 18 c). Repetiu-se o procedimento com 50 mg/L de

glicose e obteve-se 21 ± 1 ml do titulante gasto (fig. 18 b), o que permitiu concluir que apesar de

não detectável, com certeza, o teor de açúcares nos efluentes da ETAR de Infulene não chega a

metade de 100 mg/L, o limite máximo deste contaminante especificado para preparação de

betão.

Figura 18: em a), titulação de reagente de Fehling com amostra, em b) titulação de reagente de Fehling com solução

de D-glicose a 50 mg/L e em c), titulação do mesmo reagente com solução de D-glicose a 100 mg/L.



Os resultados apresentados nas tabelas 8 e 9 para alcalis são teores em mg/L de total equivalente

de alcalis, expresso como mg/L de Na2O equivalente, obtido da conversão dos teores de Na+ e

K+ através da fórmula: TEA = mg/L de Na2O + 0.658 mg/L de K2O conforme as especificações

de betão aplicadas neste trabalho (vide exemplo de cálculo no anexo 1). Ainda nas tabelas 8 e 9,

os resultados de fosfatos são teores de P2O5 equivalente, obtidos da conversão de mg/L de PO43-

em mg/L de P2O5 em conformidade com as especificações de betão aplicadas neste trabalho

(vide exemplo no anexo 3).

A partir dos resultados das tabelas 8 e 9, construiu-se os gráficos de 1 a 16 tomando o máximo

teor possivelmente alcançado por contaminantes (limite superior) para melhor interpretação do

comportamento de contaminantes determinados face aos teores padronizados pelas

especificações britânicas, portuguesas e brasileiras.

Gráfico 1: Controlo de Alcalis no ponto 4 Gráfico 2: Controlo de Alcalis no ponto 5

Gráfico 3: Controlo de Cloretos no ponto 4 Gráfico 4: Controlo de Cloretos no ponto 5



Gráfico 5: Controlo da DQO ponto 4 Gráfico 6: Controlo da DQO no ponto 5

Gráfico 7: Controlo de fosfatos no ponto 4 Gráfico 8: Controlo de fosfatos no ponto 5

Gráfico 9: Controlo de Nitratos no ponto 4 Gráfico 10: Controlo de Nitratos no ponto 5



Gráfico 11: Controlo de pH no ponto 4 Gráfico 12: Controlo de pH no ponto 5

Gráfico 13: Controlo de Sólidos totais no ponto 4 Gráfico 14: Controlo de Sólidos totais no ponto 5

Gráfico 15: Controlo de Sulfatos no ponto 4 Gráfico 16: Controlo de Sulfatos no ponto 5



Em cada gráfico, a linha horizontal mais grossa e cheia representa o teor limite de acordo com

as três normas aplicadas neste trabalho. Em todos os gráficos excepto os do pH, os resultados das

análises feitas mostraram ser inferiores aos teores limites das normas. No caso dos gráficos de

pH, os resultados das análises feitas estão dentro dos limites das normas aplicadas neste trabalho

(4-9), representados pelas linhas horizontais mais grossas e cheias.

4.2.1. Comparação dos resultados obtidos no presente trabalho com os resultados obtidos em outros trabalhos

4.2.1.1. Em relação ao teor de contaminantes (qualidade)

No Irão, Asadollahfardi e colaboradores (2016), estudaram os efeitos de uso de água residual

doméstica tratada antes da cloração para produção e cura de betão. Em Qatar, Nawawy e Ahmad

(1990) realizaram estudos similares. Na Índia, Kulkarni e colaboradores (2014) também

realizaram estudo similar no qual avaliaram a resistência à compressão do betão pelo uso de água

residual doméstica tratada no amassamento e cura. Nestes três trabalhos, determinou-se teores de

substâncias agressivas ao betão nos efluentes estudados e foram avaliadas as propriedades

mecânicas do betão produzido com efluentes estudados. Na tabela 11 são comparados os

resultados de teores de contaminantes nos efluentes estudados nos trabalhos anteriormente

mencionados com os resultados obtidos no presente trabalho.



Tabela 11: Comparação dos resultados do presente estudo com os resultados doutros estudos.

Parâmetro Neste Estudo

A B C

BSN EN; NP EN; NBR

Ponto 4 Ponto 5 B.

Armado B.

Simples Açúcares totais (mg/L) < 50 < 50 ----- ------- ---------- 100 #

Alcalis como Na2O + 0.658 K2O (mg/L)

227,63-273,42 186,72-245,6 --- ----- ------- 1500 #

Cloreto (mg/L) 186,5-398,5 127-528 55 1289*- 204 1000 4500

Pb++ (mg/L) ------------ ------------- --- 0,065 --------- 100 #

DQO (mg/L de O2 equi.) 141,65-372,58 104,57-159,61 93 ---- 876* 500 500

Fosfatos como P2O5 (mg/L) 52,99-69,20 27,41-36,51 --- ----- -------- 100 100 Nitratos (mg/L) 0,02-1,22 0,46-1,40 14 0.5 35 500 500

pH 6,97-7,19 7,12-7,27 7,7 7,1 7,6 ≥4 ≥4

Sólidos totais (mg/L) 832,20-924,20 708,75-758,80 200 3793* 1054 2000 2000

Sulfatos (mg/L) 7,66-48,18 45,52-76,69 180 763 44 2000 2000

Zinco (mg/L) --------------- ---------------- --- 0,096 --------- 100 100

Cor Cinzento* Leve amarelo --- ----- Cinzento* Incolor ou amarelo

pálido Espuma Após 6 min* Após 10 min* --- ---- -------- Após 2 min

Óleos/gorduras Filmes

visíveis* Não aparente --- ---- -------- Não Aparente

Odor Característico

de óleo * Ácido húmico --- ---- --------

Semelhante a A. potável

#: Não especificado; *: acima do teor das especificações; -----: Não determinado; A: Asadollahfardi et al. (2016); B: Nawawy&Ahmad (1990); C: Kulkarni et al. (2014)

Analisando a tabela 11, pode-se observar que os teores de cloretos, DQO e sólidos totais no

presente estudo são superiores aos do estudo de Asadollahfardi et al. (2016), porém estão dentro

dos limites das normas consideradas no presente trabalho. Aplicando as normas ASTM C-191

referente aos testes de propriedades físico-químicas e mecânicas de betão, Asadollahfardi e

colaboradores (2016) constataram em seu estudo o que:

∗ Pelo uso do efluente por eles estudado para produção de amostras de betão, o tempo de

endurecimento incrementou por 15 minutos quando comparado com o tempo de

endurecimento das amostras preparadas usando água potável (AP), porém satisfaz aos

requisitos da norma por eles aplicada;



∗ A absorção de água e a resistência superficial das amostras de betão produzidas pelo

efluente tratado não foram afectadas em comparação com as amostras produzidas com

AP.

∗ Não houve diferenças significativas na resistência à compressão entre as amostras

produzidas pelo efluente tratado e as amostras produzidas com AP.

No estudo de Nawawy e Ahmad (1990), os teores de cloretos (1289 mg/L), sólidos totais (3793

mg/L) e sulfatos (763 mg/L) são superiores aos respectivos teores do presente trabalho e

superiores aos limites da norma ASTM C-191, 360, 2000 e 3000 mg/L respectivamente. Destes

três parâmetros, no presente trabalho, apenas o teor de cloretos não cumpre o limite (360 mg/L)

da norma ASTM C-191, enquanto no estudo de Nawawy-Ahmad (1990), dos três parâmetros

anteriormente mencionados, apenas o teor de sulfatos está dentro do limite das normas aplicadas

no presente trabalho. Entretanto, Nawawy-Ahmad (1990) constataram:

∗ Para que os parâmetros fora das exigências (cloretos e sólidos totais) alcancem os

padrões da BS EN 1008 é necessário misturar o efluente estudado com 60% de AP do

volume total necessário para preparar um determinado volume de betão;

∗ A resistência à compressão só cumpre com os padrões da ASTM C-191 geralmente

quando o efluente por eles estudado constituir 20% da mistura com AP.

No estudo de Kulkarni et al. (2014), os teores de DQO (876 mg/L), nitratos (35 mg/L) e sólidos

totais (1054 mg/L) são superiores aos do presente trabalho, ficando fora do limite da norma

ASTM C-191 (500 mg/L) e das normas aplicadas neste trabalho a DQO. Os outros dois

parâmetros estão dentro dos limites tanto das normas aplicadas neste trabalho, como da norma

ASTM C-191. A cor do efluente analisado por Kulkarni e colaboradores (2014) é semelhante à

do efluente do ponto 4 e ambos não cumprem a exigência das normas empregues no presente

trabalho. No entanto, Kulkarni e colaboradores (2014) constataram que o uso do efluente por eles

analisado resulta na diminuição da resistência à compressão ao 280 dia nas amostras produzidas

com o efluente estudado em comparação com as amostras produzidas por AP, mas cumpre os

requisitos da norma ASTM C-191.



Nos trabalhos de Asadollahfard et al. (2016), de Nawawy-Ahmad (1990) e em parte o trabalho

de Kulkarni et al. (2014) não se tomou em consideração aspectos relacionados com a cor, odor,

presença de filmes ou emulsões de óleos/gorduras e o tempo de desaparecimento de espumas

que, segundo a norma britânica BS 1008 são aspectos fundamentais na definição das

características superficiais tais como absorção superficial de água, resistência superficial à

degradação e ao próprio aspecto visual da estrutura betónica final, isto limita a avaliação por eles

feita.

* Das comparações feitas a partir da tabela 11, fica evidente que por três parâmetros (cloretos,

DQO e sólidos totais), os efluentes investigados neste trabalho possuem menor qualidade que o

efluente estudado por Asadollahfardi et al. (2016) e por igual número de parâmetros possuem

maior qualidade que os efluentes estudados por Nawawy-Ahmad (1990) (cloretos, sólidos totais

e sulfatos) e por Kulkarni et al. (2014) (DQO, nitratos e sólidos totais). Contudo, a qualidade dos

efluentes estudados no presente trabalho, enquadra-se entre a qualidade do efluente investigado

por Asadollahfardi et al. (2016) e a qualidade dos efluentes analisados por Nawawy-Ahmad

(1990) e por Kulkarni et al. (2014).

No presente trabalho o chumbo (Pb) e zinco (Zn) não foram analisados por falta de condições.

Segundo Henze e Comeau (2008), em água residual doméstica, estes contaminantes podem

alcançar teores máximos de 80 e 300 mg/L respectivamente. As normas de qualidade de água

consideradas neste trabalho apresentam limites de 100 mg/L para os dois elementos

considerados. Admitindo que o chumbo possa apresentar máxima concentração (80 mg/L) nos

efluentes da ETAR de Infulene, este teor ainda fica abaixo do limite especificado. Dificilmente

as actividades domésticas contribuem na contaminação de água por chumbo, por exemplo, o

efluente analisado por Nawawy-Ahmad (1990) (tabela 11, pág. 49) apresenta valores elevados de

cloretos (1289 mg/L), sólidos (3793 mg/L) e sulfatos (763 mg/L), porém, o teor de chumbo é

menor (0.065 mg/L).

Em Moçambique, o diploma ministerial no 180/2004 referente ao regulamento sobre a qualidade

de água para o consumo humano, limita o teor de Zn na água de abastecimento em 3 mg/L.

Segundo a APHA (1999), o teor de Zn em ARD é incrementado por desgalvanização de



tubagem. Entretanto, em Maputo a maior parte da tubagem usada na distribuição de água é

plástica (ex.: tubo plástico de cor preta e barra azul, vulgarmente conhecido como “tubo da

FIPAG”) (FIPAG, 2016). Portanto, existe uma baixa probabilidade de que o Zn apresente

concentrações acima dos 100 mg/L.

Apesar de que o Zn e Pb não foram determinados, espera-se que estes não tenham grande

influência na qualidade do betão se a água residual tratada pela ETAR do Infulene for usada.

4.2.1.2. Em relação ao caudal (quantidade)

Um estudo conduzido em 2016 pelo projecto Sustainable Freshwater Supply for Urbanizing

Maputo, concluiu que a demanda de água pelas mais de 39 indústrias de betão da cidade de

Maputo é de aproximadamente 4411 ± 257 m3/dia.

Sob o vale de Infulene cerca de 330 pessoas praticam agricultura em parcelas padronizadas pela

FAO de 2.70 x 3.77 m2 numa área total de 21 ha (Allen et al., 1998 apud Fausta, 2016). Para o

regadio destas áreas, os agricultores recorrem aos efluentes da ETAR, extraindo dela cerca de

1100 m3/dia (Fausta, 2016).

Devido ao sistema aberto de tratamento (lagoas de estabilização), assume-se que uma parte do

influente evapora ao longo do seu curso. Segundo ICLEI (2016) apud Fausta (2016) a

evaporação mensal em Maputo varia entre 2 mm/dia nas proximidades de Junho e 5 mm/dia no

final de ano. Sendo assim, durante o verão (período considerado neste trabalho), a taxa de

evaporação é de aproximadamente 700 m3/dia (Fausta, 2016).

Admitindo a evaporação anteriormente citada e para garantir que os agricultores continuem a

usufruir dos efluentes da ETAR após implementação do reuso pelas indústrias de betão, subtraiu-

se do caudal influente na ETAR a quantidade de AR evaporada e a quantidade extraída pelos

agricultores. O caudal restante foi comparado sob o gráfico 17 com a demanda de água por

indústria de betão no Maputo. Admitindo que a demanda diária de água por indústria de betão na

cidade de Maputo é de 4411 ± 257 m3/dia, tomou-se o limite superior (4411 + 257 m3/dia) como

o valor máximo que a demanda pode alcançar, o valor representado pela linha horizontal mais

grossa e cheia no gráfico 17.



Gráfico 17: Controlo de caudal da ETAR de Infulene

Todos os valores de caudal efluente da ETAR de Infulene ficam acima da demanda diária por

indústria de construção ao nível da cidade de Maputo, isto é, o caudal total produzido pela ETAR

de Infulene pode suprir a demanda de água na indústria de betão ao nível da cidade de Maputo

sem empatar a prática de agricultura sob o vale de Infulene.



V. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES

5.1. Conclusões

No presente trabalho de licenciatura foi determinada a qualidade e a quantidade do efluente da

ETAR de Infulene para avaliar a sua reutilização na indústria de betão. Os resultados do estudo

mostraram que o teor dos parâmetros determinados: açúcares totais, alcalis, cloretos, DQO,

fosfatos, nitratos, pH, sulfatos e sólidos totais encontram-se dentro dos limites estabelecidos

pelas normas britânica 1008 (2002), portuguesa 1008 (2010) e brasileira 15900 (2009) aplicadas

neste trabalho, porém quanto aos aspectos relacionados à cor, odor, presença de filmes de óleos e

o tempo de desaparecimento de espumas, o efluente do ponto 49 não cumpre com os requisitos

exigidos, enquanto o efluente do ponto 5 cumpre com todos excepto o tempo de desaparecimento

de espumas. O efluente diário produzido pela ETAR é superior à demanda de água por indústrias

de betão ao nível da cidade de Maputo.

Através da comparação dos resultados qualitativos (teores de parâmetros de qualidade de água

para preparação de betão/cura e aspectos como a cor, odor, presença de óleos e o tempo de

desaparecimento de espumas após uma agitação da amostra) com os limites das normas britânica

1008 (2002), portuguesa 1008 (2010) e brasileira 15900 (2009) e com os resultados obtidos em

estudos semelhantes ao presente estudo, concluiu-se que:

� Os efluentes da ETAR de Infulene poderão ser usados para preparação ou cura de betão

sem correr risco de significantes alterações nas propriedades (qualidade) do betão.

E pela comparação dos resultados quantitativos (caudais efluentes) com a demanda de água pelas

industrias de betão da cidade de Maputo, concluiu-se que:

� A ETAR de Infulene trata água residual em quantidade suficiente para suprir a demanda

diária de água por indústria de betão ao nível da cidade de Maputo.

9 Vide a ilustração das designações ponto 4 e ponto 5 na figura 17 da página 32



5.2. Recomendações

Recomenda-se que:

� Sejam produzidas amostras de betão usando os efluentes analisados no presente trabalho

e sejam investigadas as suas propriedades mecânicas.

� Sejam determinados os teores de chumbo e zinco cuja determinação não possível neste

estudo;

� Seja investigada a carga microbiológica, uma vez que no reuso destes efluentes estará

envolvida gente;

� Seja estudado o comportamento do efluente estudado na estação chuvosa.



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António Mário Manuel i UEM-Departamento de Química

Anexos


António Mário Manuel ii UEM-Departamento de Química

Anexo 1: Condições de tratamento e conservação de amostras

Parâmetro Quantidade min. de Amostra (ml)

Condições de Armazenamento Tempo max. de Armazenamento

Açucares ------------- DBO 1000 Refrigerar a 4 0C 6 h DQO 100 Analisar imediatamente ou acidificar com H2SO4 até pH < 2 7 d Cond. 500 Refrigerar a 4 0C 28 d Cor 500 Refrigerar a 4 0C 2 d Cl- 500 Imediatamente 0.5 h DO 300 Imediatamente 0.5 h K+ 500 Filtrar imediatamente e acidificar com HNO3 até pH < 2 6 meses Na+ 500 Filtrar imediatamente e acidificar com HNO3 até pH < 2 6 meses NH3 500 Analisar de imediato, ou acidificar com H2SO4 até pH < 2 7 d NO2

- 100 Analisar de imediato ou refrigerar a – 20 0C 2 d NO3

- 100 Analisar de imediato ou refrigerar a – 20 0C 2 d Ol. & Gord. 1000 Acidificar com H2SO4 até pH < 2 28 d Pb2+ 500 Filtrar imediatamente e acidificar com HNO3 até pH < 2 6 meses pH --------- Analisar imediatamente 2 h PO4

3- 100 Analisar imediatamente ou refrigerar a – 10 0C 2 d SO4

= ----------- Refrigerar a 4 0C 28 d STD ------- Refrigerar a 4 0C 7 d STS ----------- Refrigerar a 4 0C 7 d Zn2+ 500 Filtrar imediatamente e acidificar com HNO3 até pH < 2 6 meses

Fonte: APHA, 1999.


António Mário Manuel iii UEM-Departamento de Química

Anexo 2: Curvas de calibração para sódio e potássio e conversão do teor de sódio e potássio

em total equivalente de alcalis

Em primeiro lugar transforma-se o teor de cada elemento em teor equivalente do seu óxido

onde x e y são as concentrações de óxido de sódio e óxido de potássio equivalentes aos teores

respectivamente de sódio e potássio.

Por último converte-se os teores dos óxidos de sódio e potássio em total equivalente de

alcalis do seguinte modo:

Total equivalente de alcalis = x + 0,658y

y = 1.7143x - 0.5714

R² = 0.9924

-5

0

5

10

15

20

25

0 5 10 15Inte

nsid

ad

e de

Em

issã

o

[Na] (mg/L)

Curva de calibração para sódio

y = 1.3476x + 0.4286

R² = 0.9953

0

5

10

15

0 2 4 6 8 10 12

Inte

nsid

ade

de

Em

issã

o

[K] mg/L

Curva de calibração para potássio

62 46 Na2O 2Na

x teor de sódio experimental

94 78 K2O 2K

y teor de potássio experimental


António Mário Manuel iv UEM-Departamento de Química

Anexo 3: Curva de calibração para DQO e conversão do teor de fosfatos em teor de P2O5

equivalente

A conversão do teor de PO43- em P2O5 procede do seguinte cálculo:

95 173 PO4

3- P2O5

Teor experimental z

Onde z é o teor de P2O5 equivalente ao fosfato obtido experimentalmente em cada amostra.

y = -0.0427x + 91.89

R² = 0.9587

0

20

40

60

80

100

120

0 500 1000 1500 2000

Tra

nsm

itânc

ia (

%)

[O2] (mg/L)

Curva da calibração para DQO


António Mário Manuel v UEM-Departamento de Química

Anexo 4:Curva de calibração para sulfatos

O teor de sulfatos nas amostras foi obtido por interpolação na curva acima, depois de

realização dos seguintes cálculos:

Turbidez amostral = turbidez lida na amostra – a turbidez lida do branco de cada amostra.

Salientar que o branco foi preparado a partir da amostra pela adição de tampão acetato,

excluindo cloreto de bário para que seja rectificada a turbidez induzida por material suspenso.

Cálculo do intervalo de confiança

No exemplo da duplica de alcalis em amostra 1 sob o ponto 4, cujos resultados individuais

foram 271,69 e 275,16 mg/L, calculou-se o desvio entre os dois resultados através da

fórmula: 1

s) (

2

−

−=

−

∑

N

xx

, onde: s é o desvio entre as amostras, xi é o teor de cada

amostra, x com barra é a média dos teores das amostras e N o número de amostras, tendo-se

obtido 2,45 como desvio entre as duas amostras, o qual foi empregue no calculo do limite de

confiança através da fórmula N

s1)-t(NLC

×=, onde t é um valor critico tabelado,

correspondente a (N-1) graus de liberdade, com N = ao numero de amostras, resultando em

22,11 como limite de confiança, o qual se agrega à media para expressar o intervalo de

confiança do seguinte modo: LC IC ±=

−x

, em que

−x

é a média dos resultados das amostras.

y = 1.9383x - 4.0416

R² = 0.9908

-20

0

20

40

60

80

0 10 20 30 40 50

Tur

bide

z (N

TU

)

[SO4=] (mg/L)

Curva de calibração para sufatos

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Avaliação da Possibilidade de Reuso de Água Residual Tratada …monografias.uem.mz/bitstream/123456789/252/1/2017... · 2018-02-22 · Avaliação da Possibilidade de Reuso de