Efeito potencial do gradiente trófico em cascata de reservatórios urbanos na formação de trihalometanos

Abstract

O crescimento desordenado das cidades sem o tratamento adequado de seus efluentes é uma das principais causas da poluição das águas. Esse quadro de poluição pode levar ao aumento excessivo dos nutrientes presentes nos corpos d’água, levando à captação de águas eutrofizadas para o abastecimento das estações de tratamento de águas. O objetivo deste trabalho foi estabelecer uma relação entre o estado trófico de uma cascata de reservatórios em ambiente urbano e o potencial de formação de trihalometanos durante a cloração destas águas. Também foi realizado estudo sobre o comportamento apresentado pelos diferentes tratamentos de cloração aplicados às águas (pré-cloração, pré- cloração seguida de pós-cloração e pós-cloração), além do efeito da sazonalidade na geração desses subprodutos. Uma equação que relacionasse as variáveis de qualidade da água bruta dos reservatórios e trihalometanos gerados pelos diferentes tratamentos de cloração aplicados, também foi encontrada. A pesquisa avaliou o Complexo Dal Bó, onde foram realizadas coletas durante os meses de maio de 2004 a janeiro de 2005, totalizando treze coletas. O Complexo Dal Bó é formado por três reservatórios em cascata, localizados em ambiente urbano, na cidade de Caxias do Sul no estado do Rio Grande do Sul. As amostras foram coletadas em duplicatas, superficialmente, no vertedor de cada reservatório. Cada reservatório foi classificado quanto ao seu estado trófico segundo a concentração de fósforo total e clorofila a. Para verificação do potencial de formação de trihalometanos em diferentes estados tróficos e através de diferentes tratamentos de cloração (pré-cloração (5 μg.L⁻¹), pré-cloração (5 μg.L⁻¹) seguida de pós-cloração (2 μg.L⁻¹) e simples pós-cloração (2 μg.L⁻¹) foram realizadas simulações da estação de tratamento de águas. Para isso, utilizou-se o Teste de Jarros com posterior filtração das amostras de água bruta coletadas nos três reservatórios. Além disso, para relacionar variáveis de qualidade com a formação de trihalometanos, foram realizadas diversas análises nas águas brutas e cloradas. Os resultados indicaram o reservatório mesotrófico avançado (P<5%) como maior formador de trihalometanos, seguido do reservatório hipereutrófico e, com menor contribuição, o reservatório mesotrófico. A matéria orgânica constituinte destes reservatórios mostrou-se correlacionada com a formação de trihalometanos. Em relação aos diferentes tratamentos, a pré-cloração seguida de pós-cloração (P<5%) diferiu dos demais tratamentos, possuindo maior contribuição na formação desses subprodutos. Os meses de coleta mostraram diferença altamente significativa (P<0,1%), havendo maior formação de trihalometanos nos meses pertencentes à primavera e ao verão, com a maior concentração no mês de janeiro (25,396 µg.L⁻¹). As variáveis de qualidade que proporcionaram melhores modelos na predição da formação de THMs foram o pH, temperatura, turbidez, absorbância ultravioleta a 254 nm, demanda química de oxigênio, condutividade, fósforo total. Os coeficientes de determinação desses modelos não validados variaram de 0,787 a 0,959, identificado-os como excelentes preditores. Por outro lado, quando validados, esses coeficientes diminuíram substancialmente, permanecendo entre 0,371 e 0,849. Assim, a validação de modelos mostrou-se importante, expondo suas efetivas predições.

The disordered growth of the cities without the adequate treatment of their effluents is one of the main causes of water pollution. This pollution can lead to an extreme increase of nutrients in the water bodies, providing eutrophicated water supplies to water treatment plants. The purpose of this work was to establish a relation between the trophic state of a reservoirs cascade in urban environment and the trihalomethanes formation potential during the chlorination of these waters. A study was performed on the behavior of different chlorination water treatments (prechlorination, prechlorination followed by postchlorination and postchlorination), and the effect of the seasonal variations in the generation of these byproducts. An equation was found to relate the raw water quality parameters of the reservoirs and trihalomethanes generated for the different chlorination treatments applied. The research has studied the Dal Bó Complex, where thirteen collections were carried out from May 2004 to January 2005. The Dal Bó Complex is formed by three reservoirs in cascade, located in an urban environment, in Caxias do Sul, state of Rio Grande do Sul. The samples were collected in duplicates, superficially, in the reservoir’s weir. Each reservoir was classified according to its trophic state, based on the concentration of total phosphorus and chlorophyll a. Simulations of the water treatment plants were performed to verify the trihalomethanes formation potential of different trophic states and through different chlorination treatments (prechlorination (5 μg.L⁻¹), prechlorination (5 μg.L⁻¹) followed by postchlorination (2 μg.L⁻¹) and simple postchlorination (2 μg.L⁻¹)). To achieve this goal, the Jar Test with posterior filtration of the raw water samples from the three reservoirs was used. Moreover, analyses in the raw and chlorinated waters were carried out to relate quality parameters with the trihalomethanes formation. The results indicated the advanced mesotrophic reservoir (P<5%) as the biggest trihalomethanes productor, followed by the hipereutrophic reservoir and, with a smaller contribution, the mesotrophic reservoir. The constituent organic matter of these reservoirs has been revealed related with the trihalomethanes formation. About the treatments, the prechlorination followed by postchlorination (P<5%) has shown significant difference from the other treatments, with bigger contribution in these by-products formation. The months have shown highly significant difference (P<0,1%), with bigger trihalomethanes formation in the spring and in the summer. The highest concentration was in January (25,396 µg.L⁻¹). The quality parameters that provided better models in the prediction of the THMs formation were pH, temperature, turbidity, ultraviolet absorbance at 254 nm, chemical oxygen demand, conductivity, total phosphorus. The coefficients of determination of these non-validated models have varied from 0,787 to 0,959, identifying them as excellent predictors. On the other hand, when validated, these coefficients have diminished substantially, remaining between 0,371 and 0,849. Thus, the models validation has been revealed important, showing their effective predictions.