Modelação do decaimento do cloro residual numa água superficial

Dupla diplomação com a Universidade FUMEC

Uma melhor qualidade de vida é um dos fatores mais procurados e requeridos pela sociedade moderna, e isso inclui naturalmente uma preocupação muito grande com a qualidade água consumida. A cloração é o método mais utilizado para desinfetar e controlar a atividade microbiana numa água, quer nas unidades de armazenamento, quer ao longo da rede de distribuição. O cloro residual livre reage com as substâncias presentes na água e nas paredes das tubagens ao longo dos sistemas de distribuição, levando deste modo a uma diminuição da concentração inicial do cloro. Como resultado dessas reacções surgem os subprodutos da desinfecção, os principais são os Trihalometanos, que por serem considerados prejudiciais à saúde humana exigem controlo apertado. O objetivo deste trabalho é o estudo do decaimento do cloro em águas superficiais, nomeadamente da água bruta afluente à ETA de França-Bragança, tendo sido realizados vários ensaios distribuídos por 3 grupos: (i) concentração de cloro variável, oxidabilidade de 4,5 mg.L-1 e temperatura de 20ºC; (ii) concentração de cloro variável, oxidabilidade de 2,7 mg.L-1 e temperatura de 20ºC; (iii) concentração de cloro variável, oxidabilidade de 4,5 mg.L-1 e temperatura de 30ºC. O tempo de reação foi pré-estabelecido em 240 minutos e foi utilizada estufa de incubação para controlo da temperatura. Cinco modelos cinéticos (Modelo de Primeira Ordem, Modelo de Primeira Ordem Limitada, Modelo de Primeira Ordem Paralela, Modelo de Pseudo Segunda Ordem e Modelo de Ordem n) foram ajustados aos dados experimentais de decaimento de cloro e de matéria orgânica (expressa em termos de oxidabilidade ao KMnO4), usando o software Origin, por forma a selecionar o melhor modelo. A partir do teste estatístico Teste F, o modelo de Primeira Ordem Paralela foi determinado como o que melhor representa as cinéticas de decaimento do cloro. Pois esse modelo determina valores de cinéticas espeficos para cada fase do cloro no seio líquido da água, sendo uma primeira fase rápida e uma segunda mais lenta. Foi observado que uma maior temperatura promove uma maior velocidade no consumo de cloro na água, e tambem que quanto maior o teor de matéria orgânica na água, maior será o cunsumo de cloro residual.

A better quality of life is one of the most sought and required factors by modern society, and this naturally includes a very great concern with the quality of water consumed. Chlorination is the most widely used method for disinfecting and controlling microbial activity in water, either in the storage units or along the distribution network. Free residual chlorine reacts with the substances present in the water and in the walls of the pipes throughout the distribution systems, thus leading to a decrease in the initial concentration of chlorine. As a result of these reactions, the byproducts of disinfection arise, the main ones being Trihalomethanes, which, because they are considered harmful to human health, require tight control. The objective of this work is the study of the chlorine decay in surface waters, namely the raw water affluent to the ETA of France-Bragança. Several tests were carried out in three groups: (i) variable chlorine concentration, mg.L-1 and temperature of 20 ° C; (ii)) variable chlorine concentration, oxidation of 2.7 mg.L-1 and temperature of 20ºC; (iii) variable chlorine concentration, oxidation of 4.5 mg.L-1 and temperature of 30ºC. The reaction time was pre-set at 240 minutes and incubation oven was used for temperature control. Five kinetic models (First Order Model, First Order Limited Model, First Order Parallel Model, Pseudo Second Order Model and Order Model n) were fitted to experimental data on chlorine and organic matter depletion (expressed in terms of oxidation to KMnO4), using the Origin software, in order to select the best model. From the statistical test Test F, the First Order Parallel model was determined as the one that best represents the chlorine decay kinetics. For this model determines specific kinetic values for each phase of the chlorine in the liquid sinus of the water, being a fast first phase and a second slower. It was observed that a higher temperature promotes a higher rate of chlorine consumption in the water, and also that the higher the organic matter content in the water, the greater the residual chlorine content.