Caracterização da matéria orgânica dissolvida em processo de tratamento de água para consumo humano através do uso da técnica do fracionamento rápido

Abstract

Matéria orgânica natural (MON) é uma complexa matriz de compostos orgânicos originados de fontes naturais que estão presentes nas bacias hidrográficas e dentro dos corpos hídricos. MON é comprovado precursor de subprodutos da desinfecção (SPD), além de afetar processos de tratamento de água tais como coagulação, desinfecção, oxidação, adsorção em carvão ativado e filtração em membranas. Por estas razões, a redução da MON no tratamento de água para consumo humano é importante. Muitos métodos têm sido utilizados para caracterizar e quantificar a MON. Entre os métodos usados se encontram a adsorção em resinas e parâmetros de massa. Carbono orgânico total (COT), carbono orgânico dissolvido (COD), absorção à luz ultravioleta (UV254) e absorbância específica de luz ultravioleta (AEUV) são usualmente utilizados como parâmetros de massa. O fracionamento rápido é uma técnica que usa diferentes resinas para separar frações da MON. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo geral caracterizar a matéria orgânica dissolvida usando o método do fracionamento rápido e os parâmetros COD, UV254 e AEUV em processos de tratamento de água para consumo humano. Também foram analisados turbidez, cor, pH e alcalinidade. Foram avaliados os efeitos dos processos de coagulação, sedimentação, filtração em filtro de areia e adsorção em carvão ativado granular (CAG) nas frações que formam a MON. As amostras de água foram coletadas em estação de tratamento de água da cidade de Porto Alegre, RS. Os valores de turbidez, cor, pH, alcalinidade, UV254 e COD reduziram-se ao longo dos processos de tratamento, enquanto que a AEUV aumentou na sequência dos processos. Os valores de absorção de UV254 decresceram à medida que as amostras passavam através das distintas resinas do fracionamento rápido (DAX-8, XAD-4 e IRA-958). Estas frações tiveram reduções importantes em todas as amostras. Os AMH decresceram de 2,29 mg/L COD na água bruta para 0,25 mg/L COD no efluente da coluna de carvão ativado, enquanto que os ALH reduziram de 1,29 mg/L na água bruta para 0,22 mg/L no efluente do filtro de CAG. As concentrações observadas de matérias hidrofílicas carregadas (MHC) (ex., proteínas) e hidrofílicas neutras (MHN) (ex., carboidratos) foram próximas a zero em todas as amostras. Foi possível concluir que os processos de tratamento afetam a distribuição de frações da MON presente na água.

Natural organic matter (NOM) is a complex matrix of organic compounds originated from natural sources that are present in the watershed and in within water bodies. NOM is a known precursor of disinfection byproducts (DBP) and affects drinking water treatment processes such as coagulation, disinfection, oxidation, carbon adsorption and membrane filtration. For these reasons, the reduction of NOM in water treatment is important. Many methods have been used to characterize and quantify NOM, among them, the resin adsorption and the mass parameters methods. The latter include total organic carbon (TOC), dissolved organic carbon (DOC), ultraviolet absorption at 254 nm (UV254), and specific UV absorption (SUVA). Rapid fractionation is one of the resin adsorption methods. This study has as objective the characterization of dissolved organic matter using rapid fractionation and the parameters DOC, UV254 and SUVA in drinking water treatment processes. Turbidity, color, pH and alkalinity were also analyzed. It was evaluated the effect of coagulation, sedimentation, filtration in sand filter and granular activated carbon (GAC) adsorption in the fractions that form NOM. Samples were collected in a drinking water treatment plant in the city of Porto Alegre, RS. Values of turbidity, color, pH, alkalinity, UV254 and DOC decreased along treatment, while values of SUVA increased. UV254 reduced as the samples passed through the distinct resins used for rapid fractionation (DAX-8, XAD-4 e IRA-958). The main fraction of DOC in samples was very hydrophobic acids (VHA) (as humic acids) followed by slightly hydrophobic acids (SHA) (as fulvic acids). These fractions had major reductions as the samples run through the resins. VHA decreased from 2,29 mg/L COD in raw water to 0,25 mg/L COD in activated carbon column effluent, while SHA decreased from 1,29 mg/L in raw water to 0,22 mg/L in GAC filter effluent. Charged hydrophilic matters (CHA) (as proteins) and hydrophilic neutral (NEU) (as carbohydrates) were observed at concentrations next to zero in most samples. It was possible to conclude that drinking water treatment processes affect the fraction distribution of NOM in water.