Desenvolvimento e implementação de um método espetrofotométrico para a monitorização, em tempo real, do parâmetro cor de águas residuais

Abstract

As Estações de Tratamento de água Residual (ETAR) do Vale do Ave foram construídas para minimizar o impacto ambiental causado pelas indústrias têxteis na região do Vale do Ave. Com o objetivo de minimizar este impacto a Agência Portuguesa do Ambiente (APA) fixou, na licença de utilização dos recursos hídricos, um valor limite de emissão (VLE) para o parâmetro cor de “Não visível na diluição de 1:20”. Dado que esta expressão de resultados pressupõe o recurso a uma metodologia de cariz subjetivo (análises visuais), o objetivo deste trabalho foi desenvolver um método analítico para a análise da cor de águas residuais, com o qual fosse possível estabelecer um paralelismo entre os resultados obtidos por o método desenvolvido e o VLE. A possibilidade desta análise ser realizada on-line foi também avaliada. De modo a cumprir os objetivos recorreu-se à espetrofotometria de absorção no ultravioleta-visível e ao uso de quatro corantes têxteis de cores modelo (amarelo, vermelho, azul e verde) e tendo em atenção a forma como o VLE é imposto (que subentende uma análise visual à água), desenvolveu-se um novo método de monitorização de cor de águas residuais, que se baseou na construção de um “espetro modelo”, que define as absorvâncias máximas a cada comprimento de onda que uma água deve apresentar para que a sua cor não seja visível na diluição 1:20. Após um estudo do espetro de absorção das águas tratadas na ETAR concluiu-se que havia interferências presentes nas águas que, tal como a cor, absorviam luz. Com o objetivo de determinar estas interferências experimentaram-se processos de coagulação/floculação e de ozonização para remover toda a cor da água. O tratamento por ozonização de água tratada permitiu obter o espetro de absorção da cor de uma amostra de água residual sem a presença da absorção proveniente das interferências. Assim, foi possível aplicar o “espetro modelo” à análise de espetros de absorção de águas residuais e utilizá-lo na monitorização da cor da água descarregada, e emitir o resultado compatível com o fixado no VLE. De modo a estudar a robustez do “espetro modelo” construído com as quatro cores, construiu-se um novo “espetro modelo revisto” com as quatro cores já utilizadas, mas com mais duas tonalidades de amarelo e azul e mais uma tonalidade de vermelho e o que se verificou foi que a forma do espetro mudava ligeiramente. Numa fase final implementou-se o método desenvolvido numa sonda espetrofotométrica de monitorização on-line de águas residuais. Os resultados obtidos da análise de águas residuais após a implementação do método desenvolvido na sonda indicam que os limites de invisibilidade de cada cor na diluição 1:20 devem ser melhor definidos.

Wastewater Treatment Plants (WWTP) of Vale do Ave were built to minimize the environmental impact caused by the textile industries in the Vale do Ave region. In order to minimize this impact, the Portuguese Environmental Agency (APA) has established in the water resources license use an emission limit value (VLE) for the color parameter of "Not visible at 1:20 dilution". Once this expression of results presupposes the use of a methodology of subjective nature (visual analysis), the purpose of this work was to develop an analytical method for the analysis of the color of wastewaters, with which it was possible to establish a parallelism between the results obtained by the developed method and the VLE. The possibility of this analysis being performed on-line was also evaluated. To achieve the goals, ultraviolet-visible absorption spectrophotometry was used as well as four textile dyes with model colors (yellow, red, blue and green) and based on how the emission limit value is imposed (which implies a visual analysis of the water), a new method of monitoring the color of wastewater was developed, which was based on the construction of a "model spectrum", which defines the maximum absorbances at each wavelength that a water must have in order to its color is not visible at the 1:20 dilution. After a study of the absorption spectrum of the treated waters in the WWTP, it was concluded that there were interferences present in the waters that, like the dyes, absorbed light too. In order to determine these interferences, coagulation / flocculation and ozonization processes were tried to remove all the color from the water. The treatment by ozonation of treated water allowed to obtain the color absorption spectrum of a sample of wastewater without the presence of absorption from the interferences. Thus, it was possible to apply the "model spectrum" to the analysis of residual water absorption spectra and to use it to monitor the color of the water discharged, and to issue the result compatible with the fixed in the VLE. In order to study the robustness of the "model spectrum" constructed with the four colors, a "revised model spectra" was constructed with the four colors already used, but with two more tonnes of yellow and blue and one more tonne of red. It was verified that the shape of the spectrum changed slightly. In a final phase of this work, the method developed was implemented in a spectrophotometric probe of on-line monitoring of wastewater. The results obtained from the analysis of residual water with this equipment after the implementation of the developed method in the probe indicate that limits of invisibility of each color at the 1:20 dilution should still be better defined.