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63 ESTUDOS AMBIENTAIS E SANEAMENTO URBANO Unidade II 5 IMPORTÂNCIA DO SANEAMENTO Desde os primórdios da humanidade, o homem aprendeu de forma intuitiva que a água suja e o lixo podem transmitir doenças. A descoberta dos microrganismos responsáveis pelo mal-estar do homem só ocorreu muitos séculos mais tarde, com pesquisas realizadas por grandes cientistas. A partir de então, verificou-se que as águas e os solos, mesmo aparentemente limpos, podiam conter seres microscópicos que foram contaminados pelas fezes de pessoas doentes e que teriam sido arrastados para os rios, lagos, nascentes e poços, contaminando as águas e, consequentemente, o homem. O tratamento é uma das formas de restituir a qualidade da água, diminuir as doenças de veiculação hídrica e melhorar a qualidade de vida da população. Todo o esgoto gerado por uma comunidade não deve ser lançado nos corpos d’água receptores sem tratamento, pois a maioria desses resíduos líquidos possuem uma grande quantidade de organismos patogênicos, que provocam muitas doenças. Evitar a disseminação de doenças de veiculação hídrica é uma das principais tarefas do saneamento básico. Os profissionais que trabalham nessa área são responsáveis pela qualidade da água de abastecimento das pessoas. A seguir, serão estudados o saneamento básico, o tratamento de água e de esgoto, processos vitais para diminuir os índices de doenças de veiculação hídrica e melhorar a saúde da população. Segundo a OMS, saneamento é o controle de todos os fatores do meio físico que exercem ou podem exercer efeitos nocivos sobre o bem-estar físico, mental e social do homem. Assim, as condições ambientais são determinantes para a saúde da população (ONU, 2015a). Hoje, além de ações relacionadas à prevenção e assistência às doenças, são considerados outros fatores para a promoção da saúde. O saneamento é a ferramenta essencial para atingir esse propósito, mas há entraves gerenciais e políticos para implantar sistemas nas zonas rurais e nos pequenos municípios. Observação Os entraves gerenciais em questão representam aspectos como a falta de recursos públicos, a dificuldade de acesso e a falta de mão de obra, e estes impossibilitam a conclusão da medida. 64 Unidade II Os problemas sanitários que afetam a população mundial estão relacionados com fatores ambientais, como pobreza, desnutrição, falta de condições de higiene pessoal. Por exemplo, a diarreia está em primeiro lugar entre as doenças que acometem as pessoas. Atualmente, 83,5% da população urbana brasileira são atendidas com água potável e 52,4% com redes coletoras de esgotos. Essa diferença está localizada nas áreas pobres, favelas e municípios com pouco investimento nessa área. O investimento no saneamento é a única forma de reverter esse quadro (IERVOLINO, 2019). Saiba mais Para saber mais sobre as porcentagens de saneamentos no Brasil, consulte: BRASIL. Brasil tem 48% da população sem coleta de esgoto, diz Instituto Trata Brasil. Agência Senado, 25 set. 2019. Disponível em: https://www12. senado.leg.br/noticias/materias/2019/09/25/brasil-tem-48-da-populacao- sem-coleta-de-esgoto-diz-instituto-trata-brasil. Acesso em: 14 nov. 2019. https://www.saneamentobasico.com.br/ http://www.tratabrasil.org.br É importante salientar que o homem não pode usar os recursos da natureza como uma fonte inesgotável, devastando a fauna e a flora e usando a água sem restrição. A OMS possui leis definem que o direito à saúde é o gozo de melhor estado de saúde; trata-se de um direito fundamental de todos, sejam quais forem sua raça, sua religião, suas opiniões políticas, sua condição econômica e social. Os objetivos do saneamento do meio ambiente são: • abastecimento de água; • coleta e tratamento dos esgotos sanitários (inclusive do lodo); • tratamento de efluentes industriais; • coleta e tratamento de resíduos sólidos (inclusive o chorume e os gases eliminados); • controle da poluição sonora e visual; • controle da poluição atmosférica e do solo; 65 ESTUDOS AMBIENTAIS E SANEAMENTO URBANO • controle de pragas; • saneamento de habitação, locais de trabalho, educação, recreação e hospitais; • saneamento e planejamento territorial; • aspectos diversos de interesse no saneamento (cemitérios, aeroportos, ventilação, iluminação, insolação etc.). Lembrete De acordo com a OMS, saneamento é o controle de todos os fatores do meio físico do homem que exercem ou podem exercer efeito deletério sobre seu bem-estar físico, mental ou social (ONU, 2015a). 6 ABASTECIMENTO DE ÁGUA Obviamente, a água é essencial para a sobrevivência do homem. Sabe-se que o abastecimento de água é feito desde a Antiguidade, e, com o passar do tempo, as necessidades dos homens e o crescimento das populações passaram a exigir quantidades maiores desse recurso. Para evitar sua falta, decidiu-se perfurar poços; no início, esses poços eram rasos, mas foram aumentando, e os chineses chegaram a extrair água a 450 m de profundidade. A manipulação de água em grande escala aconteceu por causa da necessidade de irrigação na antiga sociedade agrária. O primeiro projeto de irrigação foi realizado no Egito. Depois, foram construídos vários canais, represas, aquedutos e sistemas de esgoto. Os primeiros engenheiros a demonstrar a capacidade de seus sistemas hidráulicos foram os romanos, visto que seus aquedutos ficaram entre as maravilhas do mundo por dois milênios. Em meados do século XVIII, o aumento da população e sua grande concentração em centros urbanos, influenciada pelo avanço tecnológico e pelo aumento das indústrias, proporcionaram o surgimento de problemas ambientais relacionados à qualidade e à quantidade de água. Saiba mais Para saber mais sobre a história do tratamento de água no Brasil, acesse: AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS (ANA). A história do uso da água no Brasil: do descobrimento ao século XX. 2011. Disponível em: https://www. tratamentodeagua.com.br/artigo/a-historia-do-uso-da-agua-no-brasil- do-descobrimento-ao-seculo-xx/. Acesso em: 14 nov. 2019. 66 Unidade II 6.1 Distribuição da água na Terra Cerca de 70% da área do planeta é coberta por água, e muitos ainda pensam que há uma fonte inesgotável desse recurso. No entanto, apenas 2,5% dessas águas são doces e são distribuídas por geleiras, águas subterrâneas, lagos e rios. Destas, apenas 0,01% é de fácil acesso para atender aos usos múltiplos do ser humano; assim, basicamente, é como ter apenas uma gota em cada copo d’água (ANA, 2011). Segundo a Agência Nacional de Águas (ANA, 2011), o homem consome 3,2 mil km3 de água doce anualmente para três fins: agrícola (70%), industrial (22%) e doméstico (8%). É importante ressaltar que o estoque de água doce em rios é bastante desigual no planeta. Os 2 mil km3 disponíveis em rios, segundo Telles e Costa (2010, p. 7), estão distribuídos da seguinte maneira: • Europa: 76 km3; • Ásia: 533 km3; • África: 184 km3; • América do Norte: 236 km3; • América do Sul: 946 km3; • Austrália: 24 km3. Embora a oferta mundial per capita de água seja satisfatória, a distribuição é bastante desigual. O Canadá, por exemplo, detém 20% deste potencial hídrico, e o Brasil 12%. Estima-se que 20% da população mundial não tenha água potável e que 40% sofrem de algum tipo de racionamento (ANA, 2011). No Brasil, 83,5% da população vivem com abastecimento público de água, e 80% do potencial hídrico estão na região Norte, onde se concentram apenas 8% da população. No Sudeste, 42% da população do país disputam apenas 4% do potencial hídrico, e o Nordeste, que agrega 29% da população, tem apenas 2,3% desses recursos (ANA, 2011). Nos últimos trinta anos, a oferta de água por habitante caiu em 37% e o custo da água tratada pode subir de US$ 1,8/m3 para $ 6 devido aos problemas do aumento de contaminantes. Esses valores ressaltam a grande importância de se preservar os recursos hídricos do planeta (ANA, 2011). 6.2 Ciclo hidrológico A hidrologia como ciência estuda todos os processos de transporte de água dentrodo ciclo hidrológico e procura dar ferramentas para quantificar esse transporte. A quantificação depende da compreensão científica de todos os fenômenos envolvidos, mas infelizmente são fenômenos complexos e poucas são as equações baseadas apenas em fenômenos físicos. 67 ESTUDOS AMBIENTAIS E SANEAMENTO URBANO O ciclo hidrológico se refere à movimentação da água pelos reservatórios oceânico, atmosférico e terrestre, como é apresentado na figura a seguir, por meio da qual é possível distinguir os mecanismos de transferência de água. Na atmosfera, a água em forma de vapor é proveniente da evaporação de todas as superfícies líquidas (oceanos, mares, rios, lagos, lagoas) ou das superfícies umedecidas com água, como a superfície dos solos. Parte da água que se encontra na atmosfera resulta de fenômenos hidrológicos e também de fenômenos vitais, como a respiração e a transpiração. A precipitação média anual do planeta é de cerca de 860 mm e entre 70 e 75% dessa precipitação voltam à atmosfera como evapotranspiração. É nesse processo que ocorre o fenômeno de autodepuração da água; nesse ciclo, apresentam-se os vários caminhos da água e a interação com os vários recursos. Tudo isso é possível em virtude da energia proveniente do Sol. Escoamento Lago Rio OceanoÁgua subterrânea Água subterrânea Nível da água subterrânea Transpiração Evaporação Precipitação (chuva) Neve Degelo EvaporaçãoEvaporação Figura 47 – Ciclo hidrológico Todos os homens têm necessidade de água com qualidade adequada e em quantidade suficiente para todas as suas necessidades, usam-na não só para proteção de sua saúde, como também para o seu desenvolvimento econômico. Com isso, o abastecimento de água deve ser visto como um aspecto econômico e sanitário. Com relação ao aspecto sanitário e social, o abastecimento de água tem como objetivos fundamentais: • executar limpeza pública; • controlar e prevenir doenças; • proporcionar práticas esportivas; • proporcionar conforto, bem-estar e segurança. 68 Unidade II Em 1958, o serviço de saúde pública de Pernambuco fez diversas pesquisas na cidade de Palmares e constatou que era possível reduzir pela metade a mortalidade infantil causada por diarreia com a implantação de um sistema de abastecimento de água. Quanto ao aspecto econômico, o abastecimento de água tem como principais objetivos: • diminuir a mortalidade em razão do aumento da vida média da população servida, em particular, a infantil; • reduzir o tempo perdido com doenças e aumentar a vida produtiva do indivíduo, pois esses fatores provocam um aumento sensível de horas de trabalho dos membros de uma comunidade; • implantar novas indústrias para aumentar o progresso das comunidades, e a grande influência da água sob o ponto de vista econômico está relacionada ao produto ser a matéria-prima principal em vários processos produtivos. Saiba mais Para saber mais sobre o ciclo hidrológico, consulte: ARAÚJO, P. Água. Brasília: MMA, [s.d.]. Disponível em: https://www. mma.gov.br/agua/recursos-hidricos/aguas-subterraneas/ciclo-hidrologico. html. Acesso em: 14 nov. 2019. 6.3 Água na transmissão de doenças Quando se usa água na preparação de alimentos, para o asseio corporal ou quando se trabalha com água, a exemplo de operários agrícolas, lavadeiras e pessoas que trabalham em lagos e piscinas, existe contato direto entre a água e o homem. No entanto, quando a utilizamos para manter limpo o ambiente onde vivemos, executar a lavagem de utensílios, preparar alimentos, regar hortaliças, o contato é indireto. Muitas pessoas com doenças causadas pela água de má qualidade e por falta de saneamento ocupam 80% dos leitos hospitalares nos países em desenvolvimento (AZEVEDO NETTO; BOTELHO, 1991, p. 14). Tanto a qualidade como a quantidade de água são fatores de grande importância na prevenção de algumas doenças. Sabe-se que a pouca quantidade de água provoca dificuldades da limpeza corporal e do ambiente, promovendo a disseminação de enfermidades. Tais fatores causam doenças e enfermidades, como diarreia e piolho. As doenças provocadas pelo abastecimento de água podem ser classificadas em: doenças de transmissão hídrica; doenças de origem hídrica; doenças causadas pela falta de limpeza e higienização 69 ESTUDOS AMBIENTAIS E SANEAMENTO URBANO com a água; doenças provocadas por vetores que se relacionam com a água; doenças associadas à água contaminada. As doenças de transmissão hídrica são aquelas que possuem a água como veículo de transporte de bactérias, vírus etc., como cólera, febre tifoide, leptospirose, giardíase, amebíase, hepatite infecciosa e diarreia aguda; tais enfermidades são provocadas pelos seguintes agentes patogênicos: Vibrio cholera; Salmonella typhi; Leptospira interrogans; Giardia lamblia; Entamoeba histolytica; hepatite vírus A; E. coli enterotoxogênica e enteropatogênica; Shigella; Yersinia enterocolítica; astrovírus. Os microrganismos patogênicos responsáveis por essas doenças chegam até a água por meio dos excrementos de pessoas ou animais infectados. Em geral, os microrganismos presentes na água podem: • ter seu habitat normal nas águas de superfície; • ter sido provenientes de contaminação por esgoto sanitário; • ter sido trazidos pelas chuvas. É difícil identificar os microrganismos patogênicos em laboratório, assim, emprega-se o chamado índice de coli para determinar o grau de contaminação da água. Os coliformes fecais são microrganismos presentes em intestinos de animais superiores e outros de vida livre; sua presença indica existência de fezes e, por isso, há possibilidade de ocorrência de germes patogênicos de origem intestinal. A presença de coliformes em uma determinada amostra de água indica contaminação e/ou poluição fecal. Já as doenças de origem hídrica são aquelas decorrentes de certas substâncias contidas na água em teor não adequado, como o saturnismo e a contaminação por mercúrio. Os contaminantes podem estar presentes na água ou serem introduzidos em virtude de certas obras hidráulicas com defeito, contaminação por ações humanas ou por certos despejos industriais. Os elementos químicos incluem mercúrio, cobre, alumínio, chumbo, selênio etc. O flúor é o único que só acarreta prejuízos ao homem em concentrações superiores a 1 ppm, provocando uma doença chamada fluorose; em valores menores, beneficia a proteção dentária. Observação A concentração em ppm indica quantas partes do soluto (flúor) existe em 1 milhão (ou 106) de partes da solução (água). As doenças causadas pela falta de limpeza e higienização com a água são: Escabiose pediculose (piolho); tracoma (conjuntivite bacteriana aguda); salmonelose; tricuríase; enterobíase; ancilostomíase; ascaridíase. Os microrganismos responsáveis pelo aparecimento dessas doenças, que acarretam grandes prejuízos à população, são: Sarcoptes scabiei; Pediculus humanus; Clamydia trachoma; Haemophilus aegyptius; Salmonella typhimurium; Trichuris trichiura; Enterobius vermiculares; Ancylostoma duodenale; Ascaris lumbricoides. 70 Unidade II Saiba mais Para saber mais sobre as doenças que podem ser transmitidas pela água, consulte: CENTRO DE VIGILÂNCIA EPIDEMIOLÓGICA (CVE). Doenças relacionadas à água ou de transmissão hídrica: perguntas e respostas e dados estatísticos – informe técnico. São Paulo: CCD, 2009. Disponível em: http:// www.saude.sp.gov.br/resources/cve-centro-de-vigilancia-epidemiologica/ areas-de-vigilancia/doencas-transmitidas-por-agua-e-alimentos/ doc/2009/2009dta_pergunta_resposta.pdf. Acesso em: 14 nov. 2019. Quanto às doenças provocadas por vetores que se relacionam com a água, podemos citar: malária, dengue, febre amarela, filariose, zika, chikungunya e dengue, que são provocadas pelos seguintes agentes patogênicos: Plasmodium vivax; P. malarie; P. falciparum; grupo B dos arbovírus; RNA vírus; Wuchereria bancrofti. Essas doenças são transmitidas por organismos que passam parte do seu ciclo de vida na água e são essenciais para a transmissãode algumas enfermidades. Todas são transmitidas por um mosquito que se desenvolve na água. No tocante às doenças associadas à água contaminada, citam-se a leptospirose e a esquistossomose. Esta última é transmitida após a penetração de larvas (cercárias) pela nossa pele e mucosas, podendo ser uma doença aguda ou crônica. Na fase aguda, os sintomas são: diarreia, febre, dores de cabeça, emagrecimento, náusea e vômitos. Na fase crônica, podem ocorrer problemas como o aumento do fígado. Já a leptospirose é causada por urina de rato contaminada. A seguir, destacam-se medidas de prevenção contra as doenças relacionadas com a água: • implantar sistema de abastecimento e tratamento da água, com fornecimento em quantidade e qualidade para consumo, uso doméstico e coletivo; • proteger mananciais e fontes naturais de contaminação; • instalar sistema de coleta, esgotamento e tratamento de esgoto sanitário; • criar projetos de drenagem e esgotamento de águas pluviais; • instalar e promover reservatório de água adequado e com limpeza sistemática; • fazer inspeção sistemática e adotar medidas de controle, com o objetivo de eliminar o aparecimento de criadouros; • dar destinação final dos resíduos sólidos de forma adequada; 71 ESTUDOS AMBIENTAIS E SANEAMENTO URBANO • controlar os vetores e hospedeiros intermediários; • fazer o tratamento adequado da água, com operação continuamente satisfatória. Além dos aspectos mencionados, é importante ter um controle completo sobre o acondicionamento, a coleta, o transporte, o tratamento e/ou a disposição final de lixo, pois nos resíduos encontram-se muitas moscas, baratas e ratos, que transmitem inúmeras doenças graves. Saiba mais Para saber mais sobre saneamento, acesse: ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL (ABES). Ranking Abes da universalização do saneamento. 2019. Disponível em: http://abes-dn.org.br/pdf/Ranking_2019.pdf. Acesso em: 14 nov. 2019. 6.4 Qualidade da água Não é possível encontrar água pura na natureza, pois ela possui um grande poder de dissolver substâncias. Ao cair em forma de chuva, arrasta uma série de impurezas presentes no ar. Assim, a água possui uma série de elementos que vão determinar suas características físicas, químicas e biológicas. O grau de tratamento que deverá ser realizado baseia-se nessas características e no modo como a água será fornecida ao consumidor. Portanto, o conceito de impureza da água é relativo; se ela for colorida, poderá ser usada em uma caldeira para geração de calor, mas não para uso doméstico, pois seria impossível limpar roupas de uma família. O conceito de impurezas da água tem significado relativo. O Decreto n. 50.877 (BRASIL, 1961) considera poluição qualquer alteração das propriedades físicas, químicas ou biológicas do meio ambiente (ar, água e solo) causada por qualquer forma de energia ou qualquer substância sólida, líquida ou gasosa, ou combinação de elementos despejados no meio ambiente em níveis que, direta ou indiretamente, sejam capazes de: • ser prejudicial à saúde, à segurança e ao bem-estar da população; • criar condições inadequadas para fins domésticos, agropecuários e industriais, prejudicando as atividades sociais ou econômicas; • ocasionar danos relevantes à fauna, à flora e a outros recursos naturais. A contaminação é a denominação para as consequências da poluição, como os efeitos da introdução de substâncias ou organismos patogênicos no recurso hídrico, causando doenças no ser humano. 72 Unidade II O lançamento em um curso d’água de elementos que sejam diretamente nocivos à saúde do homem ou de animais, bem como a vegetais que consomem essa água, independentemente do fato de viverem ou não no ambiente aquático, resulta em contaminação. Pode-se citar como exemplo a contaminação da água do rio Negro por mercúrio, decorrente das atividades de extração do ouro. Assim, pode-se afirmar que a água daquele local está contaminada. Saiba mais Para saber mais sobre a qualidade da água e os seus indicadores, consulte: AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS (ANA). Indicadores de qualidade. [s.d.]. Disponível em: https://www.ana.gov.br/panorama-das-aguas/qualidade- da-agua/indicadores-de-qualidade. Acesso em: 14 nov. 2019. A contaminação da água pode ocorrer por meio da poluição da água de mananciais ou por meio da água de consumo (incluindo as instalações hidráulico-sanitárias). No primeiro caso, os caminhos que envolvem o ciclo hidrológico são: • Escoamento superficial: as águas das chuvas carregam microrganismos patogênicos, detritos de animais e vegetais, muitos agrotóxicos utilizados nas plantações etc. • Precipitação atmosférica: as águas de chuvas arrastam impurezas existentes na atmosfera. • Infiltração no solo: muitas substâncias de tamanhos pequenos se infiltram nos interstícios do solo, atingindo o lençol freático. Esse tipo de contaminação deve ser bem controlado, pois pode acarretar a propagação desse efeito em grandes regiões. • Despejos: envolvem resíduos líquidos e sólidos despejados diretamente nos mananciais. A contaminação que ocorre na água que consumimos não acontece se a estação de tratamento de água estiver bem projetada e controlada. Esse processo envolve desde captação, adução, tratamento, recalque, distribuição e reservação; é preciso que sejam tomados alguns cuidados no projeto das instalações hidráulicas sanitárias, que deverão receber manutenções periódicas. São relacionados a seguir alguns caminhos da poluição da água que é captada e fornecida para consumo: • A captação de água não deve estar a jusante de um lançamento de esgotos. • Não devemos aduzir água tratada em canais abertos. • No tratamento, pode ocorrer impureza nos filtros proveniente de lavagens inadequadas, cloração da água, quando feita de forma incorreta, acarretando problemas de insegurança sanitária, mau cheiro etc. 73 ESTUDOS AMBIENTAIS E SANEAMENTO URBANO • No recalque, as linhas de distribuição de água deverão estar a mais de 3 m das linhas de esgotos e a pressão deverá ser satisfatória para não haver rompimento de tubulações e possível contaminação da rede. • Os reservatórios de água tratada devem ser cobertos. Para que o homem utilize a água para consumo doméstico, ela deverá atender aos parâmetros de potabilidade estabelecidos por norma. Entende-se como água potável aquela destinada ao consumo humano cujos parâmetros microbiológicos, físicos, químicos e radioativos atendam ao padrão de potabilidade e não ofereçam risco à saúde (BRASIL, 2004). Além do consumo doméstico, a água é usada de várias formas, e cada uma delas possui suas características específicas: • A água utilizada na agricultura com concentração elevada dos elementos químicos nitrogênio (N), fósforo (P) e potássio (K) possibilita o enriquecimento do solo e, se possuir excesso de boro, não poderá ser aplicada na agricultura. • A água para a produção de injetáveis na indústria farmacêutica não deve conter impurezas. Em contrapartida, para a produção de água quente em uma caldeira, a água poderá ter qualidade inferior àquela usada na produção de medicamentos. • A água para fim recreativo deve ter as mesmas características que da água potável. • A água para fim pecuário deve possuir características satisfatórias. Para o consumo doméstico, a água deverá atender aos parâmetros físicos, químicos e biológicos de potabilidade. Com relação à cronologia, primeiro foram analisados e estudados os parâmetros físicos da água. Desde o fim do século XIX e início do século XX, foram implantados os parâmetros microbiológicos; os químicos inorgânicos, na primeira metade do século XX; os químicos orgânicos, em meados da década de 1970. As características físicas da água são: cor, turbidez, sabor, odor, temperatura e condutividade elétrica. Observação A presença de cor na água corresponde a partículas no estado coloidal ou que estão dissolvidas, e o parâmetro de turbidez indica a quantidade de substâncias em suspensão na água. Essas característicasenvolvem aspectos de ordem estética, exercendo certa influência no consumidor leigo, pois dentro de determinados limites não possuem relação com inconvenientes de ordem sanitária. Contudo, sendo perceptíveis pelo consumidor, independentemente de um exame, seu acentuado teor pode causar repugnância a consumidores mais exigentes. 74 Unidade II As características químicas da água decorrem da presença de substâncias dissolvidas, e estas são designadas por métodos analíticos; são parâmetros importantes, pois acarretam muitas consequências sobre o organismo dos consumidores. A concentração de determinados elementos na água e a forma como se apresentam indicam o tempo que a poluição existe, permitindo saber se a poluição é recente, tolerável, maciça etc. Os parâmetros químicos exigidos pela norma para quantificação são: • salinidade; • dureza; • alcalinidade; • ferro e manganês; • cloretos, sulfatos e sólidos totais; • impurezas orgânicas e nitratos; • fenóis e detergentes; • substâncias tóxicas. Entre as partículas em suspensão na água, inclui-se a “parte viva”, ou seja, os organismos presentes que também constituem impurezas e que, conforme sua natureza, têm grande significado para os sistemas de abastecimento de água. Alguns desses organismos, como bactérias, vírus e protozoários, são patogênicos, podendo provocar doenças e causar epidemias. Os parâmetros biológicos da água são avaliados através dos exames bacteriológicos e hidrobiológicos; entre os primeiros, destaca-se a pesquisa do número de coliformes. Normalmente, examina-se o seguinte: • contagem do número total de bactérias; • pesquisa de coliformes; • variáveis ecotoxicológicas. 6.4.1 Classificação da água Embora os custos do tratamento de água muito contaminada sejam extremamente elevados, com as tecnologias de tratamento, pode-se afirmar que toda água pode ser tratada. Para ter um projeto de tratamento da água eficiente, deve-se conhecer a água bruta, realizar um levantamento sanitário periódico da bacia hidrográfica e avaliar a qualidade da água com frequência. 75 ESTUDOS AMBIENTAIS E SANEAMENTO URBANO Assim, é vital proteger os mananciais, pois com o passar do tempo a tecnologia adotada para o tratamento de água será ineficaz. Conforme Di Bernardo et al. (2003), pode-se classificar a água como: • Tipo A: água superficial ou subterrânea proveniente de bacias sanitariamente protegidas e que atende ao padrão de potabilidade, sendo requeridas apenas desinfecção e correção de pH. • Tipo B: água superficial ou subterrânea proveniente de bacias não protegidas e que atende ao padrão de potabilidade por meio de tecnologia de tratamento que não exija coagulação química. • Tipo C: água superficial proveniente de bacia não protegida e que exige tecnologias com coagulação para atender ao padrão de potabilidade. • Tipo D: água superficial de bacias não protegidas, sujeita à poluição, e que requer tratamentos especiais para atender ao padrão de potabilidade. As tecnologias de tratamento sugeridas na literatura atual são apenas um resumo para a devida orientação. A tecnologia a ser utilizada depende da realização de ensaios em laboratório ou em instalação piloto. Além das questões tecnológicas, é preciso considerar fatores como a qualidade da água bruta, o padrão de potabilidade, as condições socioeconômicas da comunidade, a área, a energia, o acesso, os recursos técnicos da estação de tratamento de água (ETA), a simplicidade operacional e a disponibilidade de materiais de construção e de produtos químicos locais ou em regiões próximas. A escolha da tecnologia de tratamento deve conduzir ao menor custo, contudo, sem deixar de lado a segurança na produção de água potável. Saiba mais Para saber mais detalhes sobre a estação de tratamento de água, consulte: SABESP. Tratamento de água. [s.d.]. Disponível em: http://site.sabesp. com.br/site/interna/Default.aspx?secaoId=47. Acesso em: 11 nov. 2019. 6.4.2 Padrões de qualidade De acordo com Von Sperling em (1996), além dos requisitos de qualidade, que demonstram de forma generalizada e conceitual a qualidade desejada para a água, é preciso definir padrões de qualidade embasados por leis. Os padrões são função do uso previsto pela água. Em geral, são adotados três padrões de interesse: • padrões de lançamento no corpo receptor; • padrões de qualidade do corpo receptor; • padrões de qualidade para determinado uso imediato (potabilidade). 76 Unidade II Os padrões de lançamento e de qualidade do corpo receptor se baseiam na Resolução Conama n. 20, que dividiu as águas do território nacional em: “águas doces (salinidade <0,05%), salobras (salinidade entre 0,05% e 3%) e salinas (salinidade> 3%)” (CONAMA, 1986). Por conta dos usos previstos, foram criadas nove classes. A cada uma dessas classes corresponde uma determinada qualidade a ser mantida no corpo d’água. O Conama fixa padrões da qualidade dos corpos receptores e de lançamento de efluentes em corpos receptores. No entanto, os padrões de lançamento existem apenas por uma questão prática, já que é difícil manter o controle efetivo das fontes poluidoras com base somente na qualidade do corpo receptor. Entende-se o seguinte: se os padrões da qualidade dos corpos forem atendidos, os padrões de lançamento de efluentes também serão. A localização e os dispositivos regulamentares com relação às áreas destinadas à recreação permitirão evitar ou diminuir os efeitos sobre a poluição da água de mananciais. Preservar as florestas e indicar as áreas a serem convertidas em bosques ou reflorestamento de água ou a serem reservadas para este fim são medidas essenciais para os estudos de zoneamento. 7 TECNOLOGIAS EM SANEAMENTO AMBIENTAL Algumas tecnologias para assegurar o saneamento são os sistemas de tratamento de água para abastecimento e os sistemas de tratamento de esgoto, itens que serão estudados a seguir. 7.1 Noções sobre sistemas de tratamento de água Os sistemas de tratamento envolvem algumas etapas que serão descritas a seguir. 7.1.1 Captação de águas superficiais Entende-se por obras de captação o conjunto de estrutura e dispositivos construídos junto a um manancial com a finalidade de condicionar a água para que ela não prejudique os equipamentos. Figura 48 – Captação de água em rios 77 ESTUDOS AMBIENTAIS E SANEAMENTO URBANO Captação de mananciais de superfície A água superficial é muito usada como manancial, tanto para centros urbanos como para fins industriais. As condições para a escolha de um manancial dependem dos seguintes aspectos: • localização; • condições sanitárias (atuais e futuras) da bacia hidrográfica contribuinte; • qualidade da água (bacteriológica e físico-química); • vazão mínima do manancial; • variação de nível (máximo e mínimo); • facilidade para a captação. Os mananciais de superfície podem ser: córregos, rios, lagos, cachoeiras etc., mas a captação dos rios é a forma mais usual de utilização de águas de superfície, e no Brasil a forma mais usual é o manancial. Na maioria dos casos, as obras são simples e estão sempre associadas a uma estação de bombeamento, visto que o manancial se encontra em cotas inferiores às da cidade. Para executar um projeto de captação, é necessário conhecer os dados hidrológicos para o cálculo das vazões; caso isso não seja possível, deve-se fazer o estudo das oscilações do nível d’água, correlacionar as vazões com as precipitações, fazer um exame visual para verificar a possibilidade de implantação da obra, investigar possíveis focos de contaminação, bem como efetuar o levantamento topográfico, a batimetria do rio, as sondagens etc. As obras de captação de um rio deverão ser implantadas em trechos retilíneos do rio ou, quando em curva, junto a sua curvatura externa, onde a velocidade da água é maior, conforme apresentado na figura seguinte: Captação de água Captação de água Se nt id o da ág ua Se nt id o da ág ua Figura 49 – Exemplo de pontos de captação em rios 78 UnidadeII As obras de captação têm como objetivo garantir a entrada permanente de água para o sistema, mesmo nas maiores estiagens; os equipamentos deverão ficar sempre ao abrigo das maiores enchentes previstas. A distância entre a bomba e o nível de água mínimo previsto no rio não deverá ultrapassar a capacidade de sucção do equipamento para as condições locais. O acesso ao local da captação em todo o período do ano deve ser considerado, mesmo ocorrendo fortes temporais e inundações, e é preciso examinar com cautela no projeto como levar energia elétrica até a captação e o custo para tal. As partes constitutivas de uma captação são: barragens, vertedores e entroncamentos para manutenção do nível ou para regulação da vazão. Trata-se de obras executadas em rio ou córrego, ocupando toda a sua largura, com a finalidade de elevar o nível à montante e com isso permitir que seja assegurada submersão permanente de canalizações, fundos de canaletas e válvulas de pé de bombas. Dispositivos retentores de materiais estranhos (grades e caixas de areia) Os materiais estranhos presentes na água devem ser impedidos de entrar na estação de tratamento de água, compreendendo: sólidos decantáveis, materiais flutuantes e em suspensão, como folhas, galhos de árvores, sofás, garrafas plásticas. Os sólidos decantáveis (areias) que se mantêm em suspensão devido à agitação ou velocidade de escoamento da água são retirados por meio de dispositivos conhecidos por caixas de areia ou desarenadores. Esses dispositivos asseguram um escoamento com baixa velocidade; assim, as partículas de areia se decantam no fundo e são removidas. Comumente, eles têm formato retangular e são dispostos transversalmente aos cursos d’água. É importante ressaltar que a areia causa desgaste na parte interna da bomba, por isso é necessário retirar esse material existente na água. Após a captação, a água bruta é encaminhada através de adutoras para a estação. 7.1.2 Tratamento de água Na estação de tratamento de água, destacam-se os seguintes processos: • remoção de substâncias grosseiras flutuantes ou em suspensão – grades e telas; • remoção de substâncias finas em suspensão ou em solução e de gases dissolvidos através dos processos de aeração, sedimentação e filtração; • remoção parcial ou total de bactérias e outros microrganismos com o processo de desinfecção; • correção de odor e sabor em tratamentos químicos e leitos de contato com carvão ativado; 79 ESTUDOS AMBIENTAIS E SANEAMENTO URBANO • correção de dureza e controle da corrosão por meio de tratamentos químicos; • remoção ou redução de outras presenças químicas. Aeração Em água de superfície, a aeração é usada para a melhoria de sua qualidade biológica, é a parte inicial de tratamentos mais completos. Para as instalações de pequeno porte, a aeração pode ser feita no reservatório de água, desde que este seja bem ventilado e que essa entrada seja em queda livre. Mistura rápida ou coagulação Na literatura técnica de saneamento, o tratamento convencional compreende as seguintes unidades: mistura rápida, floculação, decantação, filtração e desinfecção. Figura 50 – Mistura rápida O emprego da coagulação química promove redução de turbidez, coloides, bactérias, cor, ferro, manganês oxidados e alguma dureza. Os coagulantes mais aplicados são sulfato de alumínio e sais de ferro. No Brasil, usa-se o sulfato de alumínio por ser o de menor custo. A mistura rápida tem a finalidade de dispersar os coagulantes na água de forma rápida. Cada litro de água a tratar deve receber, aproximadamente, a mesma quantidade do coagulante no menor tempo possível, pois o coagulante se hidrolisa em segundos. Mistura lenta ou floculação A mistura lenta é também chamada de floculação. Nesta etapa, ocorre a formação de flocos sedimentáveis por meio do emprego de coagulantes. A floculação tem por objetivo aumentar as ligações 80 Unidade II entre as impurezas da água e os flocos que se formam pela reação do coagulante (sulfato de alumínio). Esse material formado está disperso, pois não possui peso suficiente para sedimentar. Os flocos têm aspecto gelatinoso, facilitando a aglutinação das partículas na superfície do floco original. Com essas ligações, ocorre o aumento do tamanho do material (acima de 1 mm de diâmetro) e ele se tornará mais sedimentável na fase seguinte, a decantação. Figura 51 – Mistura lenta Parâmetros como velocidade de escoamento, tempo de detenção e gradiente de velocidade influenciam diretamente no processo. A velocidade de escoamento deve ser maior que 0,10 m/s, para evitar a sedimentação de flocos no próprio floculador, mas não pode ser muito alta, não deve romper os flocos já formados. Essa agregação faz com que haja a diminuição da cor e da turbidez da água. Decantação Em decantadores, são depositados os flocos maiores e mais pesados, e a água já decantada (o sobrenadante) será coletada por calhas superficiais, separando-se do material sedimentado junto ao fundo das unidades de decantação, constituindo o lodo, onde predominam impurezas diversas e resíduos de hidróxido de alumínio. As figuras a seguir apresentam o sistema de decantação para a estação de tratamento da água da cidade de Jundiaí. Pode-se perceber que a velocidade da água é muito baixa para que todas as impurezas sejam sedimentadas no fundo do tanque. 81 ESTUDOS AMBIENTAIS E SANEAMENTO URBANO Figura 52 – Decantador 1 da ETA Jundiaí Figura 53 – Decantador 2 da ETA Jundiaí Filtração A filtração é um processo físico em que a água atravessa um leito filtrante, em geral areia ou areia e carvão, de modo que partículas em suspensão sejam retidas, produzindo um efluente mais limpo. Tradicionalmente, existem dois processos distintos de filtração: filtração lenta e filtração rápida. A opção por um dos métodos depende sobretudo da qualidade da água bruta e do volume a ser tratado, o que implica profundas diferenças no projeto da estação. 82 Unidade II O processo de filtração lenta é um pouco estático, mas possui uma grande eficiência. Já o processo de filtração rápida é bastante dinâmico em termos de alternativas de desenhos, podendo ser projetado com materiais diferentes no leito filtrante, dispositivos para aumento da capacidade de filtração, bem como fluxos por gravidade ou forcados, ascensionais ou descendentes. Para executar a limpeza dos filtros, emprega-se água completamente tratada, de preferência com o mesmo pH da encaminhada aos filtros para filtração. O procedimento de lavagem dos filtros é repetido cerca de quatro vezes ou até a água de lavagem não parecer barrenta. Para a lavagem, a água entra em contrafluxo, revolvendo todo o material e tirando as impurezas que ficam aderidas ao leito filtrante. As figuras seguintes representam esse processo. Figura 54 – Esvaziamento dos filtros para lavagem – ETA Jundiaí Figura 55 – Processo 1 de lavagem dos filtros – ETA Jundiaí 83 ESTUDOS AMBIENTAIS E SANEAMENTO URBANO Figura 56 – Processo 2 de lavagem dos filtros – ETA Jundiaí A figura a seguir destaca a finalização do processo de lavagem dos filtros e pode-se perceber que a água está límpida após repetidas execuções. Figura 57 – Finalização do processo de lavagem dos filtros – ETA Jundiaí 84 Unidade II Desinfecção Após a filtração, adiciona-se cal para corrigir o pH da água e depois é feita a desinfecção por cloro. Com a introdução de cloro nesse processo, ela estará própria para o consumo, garantindo a ausência de bactérias e partículas patogênicas à saúde humana que poderiam provocar epidemias. É importante o controle da qualidade da água durante todo o processo de produção e distribuição. A desinfecção é o processo do tratamento para eliminar os microrganismos patogênicos eventualmente presentes na água. É essencial desinfetar a água para segurança sanitária. Além do cloro, pode-se usar permanganato de potássio, água oxigenada ou ozônio. A cloração é considerada um processo de desinfecção que é aplicável a todas as águas. Por razõeseconômicas e de operação, deve-se adotar em cada caso sempre os processos mais simples. Figura 58 – Aplicação de cloro gasoso Em médias e em grandes instalações, emprega-se o cloro gasoso, obtido em cilindros de aço contendo líquido e gás. Em pequenas instalações, é mais vantajoso aplicar soluções de hipoclorito. O cloro, quando aplicado na água, reage e produz vários compostos com diferentes capacidades de desinfecção. Os compostos que serão formados são: • HOCI: excelente desinfetante, predomina em pH abaixo de 6. • OCI: desinfetante menos ativo, predomina em pH acima de 7,5. • Dicloroamina: bom desinfetante, predomina em pH abaixo de 6. • Monocloroamina: desinfetante pouco ativo, predomina em pH acima de 7,5. Pautando-se no conteúdo exposto, nota-se que é importante fazer a cloração na água em pHs baixos, pois haverá uma eficiência maior. 85 ESTUDOS AMBIENTAIS E SANEAMENTO URBANO Lembrete Existem métodos de cloração da água, devendo-se adotar a solução mais vantajosa do ponto de vista técnico-econômico. Deve-se assegurar a qualidade da água, considerando problemas de cheiro e gosto e o tempo disponível para contato com o desinfetante. Conforme a metodologia, utiliza-se mais ou menos cloro. Os métodos mais usuais, de acordo com a ordem crescente de quantidade e a segurança necessária, são: • cloração simples (processo mais usual); • pré e pós-cloração; • cloração ao ponto de quebra; • supercloração; • amônio-cloração; • cloração com bióxido de cloro. A cloração simples é usada em água de qualidade relativamente boa e normalmente essa é a única etapa do tratamento. A pré-cloração é feita quando a água possui uma carga poluidora e deve ser realizada após a decantação. A chamada cloração ao ponto de quebra é um processo mais seguro, aplicável para água muito poluída e que necessita de altas doses de cloro. Um método muito raro de ser aplicado é a supercloração, usada em água da pior qualidade. Aplica-se uma concentração muito alta de cloro, garantindo um residual de 3 ppm; depois, faz-se a remoção do excesso por meio da aplicação de bissulfito de sódio. A amônio-cloração pode ser adotada para substituir outras formas de cloração que possam produzir mau cheiro e mau gosto devido à interferência com impurezas que reagem desfavoravelmente ao cloro, como os fenóis, que formam clorofenóis. É uma simples opção para substituir o cloro. As concentrações residuais mínimas de cloro a serem mantidas na água são de 0,2 ppm livre por 20 min e combinados (pH 6 a 7) de 1 ppm por 120 min. A figura a seguir ilustra um esquema básico de uma estação de tratamento de água. 86 Unidade II Represa Reservatório água final (ETA)Cal Cloro Flúor Sulfato de alumínio Cal Cloro 2 1 3 4 5 6 7 8 9 Reservatório dos bairros Distribuição Floculação Decantação Filtração Bombeamento Figura 59 – Estação de tratamento de água Quando se possui água tratada para abastecimento de uma determinada população, é possível usar outros recursos, como a fervura. Quando a água não tem qualidade confiável, a população deverá criar o hábito de fervê-la, para assegurar confiança e evitar surtos epidêmicos. É possível ocorrer o aparecimento de água com altas concentrações de cátions metálicos bivalentes. Estes são capazes de reagir com sabão, criando precipitados e com certos aníons presentes na água, formando crostas. Os principais íons causadores de dureza são cálcio e magnésio, sob forma de carbonatos, bicarbonatos e sulfatos. A dureza é chamada de temporária, quando desaparece com o calor, e permanente, quando não desaparece sob aquecimentos. Domesticamente, reconhece-se que a água é mais dura ou menos dura pela maior ou menor facilidade que se tem de obter, com ela, espuma de sabão. A água dura tem uma série de inconvenientes: • tem sabor ruim; • consome muito sabão para formar espuma e dificulta atividades de higiene; • dá lugar a depósitos perigosos em caldeiras e aquecedores; • deposita sais em equipamentos que são usados no cozimento de alimentos ou no aquecimento de água; • mancha louças. Os processos de remoção de dureza da água são muito caros e difíceis de serem executados. Quando a água possui sais de ferro, poderá manchar a roupa e as pias e corroer as tubulações. O processo aplicado para remover o ferro depende da forma como as impurezas de ferro se apresentam. 87 ESTUDOS AMBIENTAIS E SANEAMENTO URBANO Para água limpa e que possui alta concentração de ferro, como a água de poços e fontes, utiliza-se a simples aeração. Se o ferro estiver presente e junto da matéria orgânica, será necessário executar todo o tratamento. Para água com acidez excessiva, a correção é obtida pelo aumento do pH, com a adição de cal ou carbonatos. Na zona rural, retira-se o excesso de acidez fazendo a água passar por um leito de pedra calcária. Para águas com odor e sabor desagradável, usam-se carvão ativado, filtração lenta e tratamento completo. Em algumas águas subterrâneas, o odor de gás sulfídrico desaparece com a aeração. Fluoretação da água Constatou-se a importância dos sais de flúor na prevenção da cárie dental quando são usados em crianças com até 14 anos. Para os anos seguintes, o uso da fluoretação em água de abastecimento público se tornou um meio eficaz e econômico de controle da cárie dental. As aplicações no abastecimento de água são feitas com dosadores com fluoreto de sódio, o fluossilicato de sódio e o ácido fluossilícico. Os sistemas de abastecimento de água deverão obedecer aos seguintes requisitos mínimos: • ter um abastecimento da água em caráter regular e sem interrupção; • a água distribuída deve atender os padrões de potabilidade; • sistemas de operação e manutenção adequados; • controle regular da água distribuída. A concentração de íon fluoreto varia conforme a média das temperaturas máximas do dia, observadas durante um período mínimo de um ano; recomenda-se acompanhá-las por cinco anos. A concentração ótima de flúor na água é em torno de 1 mg.L-1. 8 TRATAMENTO DE ESGOTOS O Brasil, como muitos países em desenvolvimento, enfrenta acelerados processos de urbanização, com regiões carentes extremamente povoadas e com grande ausência de serviços públicos. Segundo o Plano Nacional de Saneamento Básico (Plansab), existe um déficit na área de esgotamento sanitário para cerca de 51% da população brasileira (que não possuem coleta de esgoto e tampouco tratamento) e 9,6% sem atendimento algum (BRASIL, 2013). Após um levantamento de dados a respeito de esgotamento sanitário, constatou-se que dos 5.564 municípios brasileiros, somente 3.730 forneceram informações sobre o esgotamento sanitário referentes a 2013. Os estados de Minas Gerais e São Paulo apresentam a melhor situação para atender a população urbana com rede coletora de esgoto (SNIS, 2014). 88 Unidade II Em São Paulo, a maioria dos municípios possui índice superior a 70% quanto ao atendimento de esgotamento sanitário. Na cidade de Campinas (a maior do interior paulista), 89% da população são atendidos por coleta e afastamento do esgoto. O esgoto sanitário é constituído por águas residuárias de origem doméstica e industrial lançadas na rede coletora juntamente com a água de infiltração (água do subsolo que ali penetra através das tubulações e órgãos acessórios). Se não houver adequada destinação para os esgotos, estes passam a escoar a céu aberto, poluindo o solo e contaminando as águas superficiais e subterrâneas, sendo um perigoso foco de disseminação de doenças. Assim, os resíduos gerados pelas atividades humanas, comerciais e industriais necessitam ser coletados, transportados, tratados e dispostos adequadamente, para não contaminar o meio ambiente. Neste capítulo, serão elencadas algumas técnicas de tratamento dos esgotos sanitários. Define-se como sistemas de esgotamento sanitário como um conjunto de obras e instalações que tem como objetivo a coleta, o transporte, o tratamento e a disposição final da água residuária da comunidade. A implantaçãode sistemas de esgotamento sanitário em uma determinada comunidade tem como principais objetivos: • coletar esgoto de maneira individual ou coletiva; • afastar o esgoto de forma rápida e segura; • tratar todo o esgoto gerado. Quando se investe em saneamento, sobretudo em obras de esgotamento e tratamento de águas residuárias, há melhoria das condições sanitárias locais, conservação dos recursos naturais, redução de focos de poluição e contaminação, redução de problemas estéticos e redução de doenças e epidemias. Se os corpos receptores forem preservados, teremos um manancial com boa qualidade da água. Desse modo, os custos no tratamento de água para abastecimento serão subtraídos. Saiba mais Para saber mais sobre as estações de tratamento de esgoto, consulte: SABESP. Esgoto. [s.d.]. Disponível em: http://site.sabesp.com.br/site/ interna/subHome.aspx?secaoId=48. Acesso em: 18 nov. 2019. A figura a seguir mostra um sistema coletivo de esgotamento sanitário convencional que é constituído de redes coletoras, interceptores, estações elevatórias e estação de tratamento de esgoto. 89 ESTUDOS AMBIENTAIS E SANEAMENTO URBANO Estação de tratamento de esgoto (ETE) Interceptor margem esquerda Redes coletoras Recalque EEE (estação elevatória de esgoto) PV (poço de visita) Ramais prediais Re de T ro nc o Re de T ro nc o Re de T ro nc o Em iss ão Interceptor margem direita Córrego Ri o (c or po re ce pt or ) Figura 60 O tratamento do esgoto tem a finalidade de remover os poluentes da água residual, melhorando a qualidade dos corpos d’água e minimizando a possibilidade de transmissão de doenças. O esquema a seguir apresenta a remoção dos poluentes, e isso é possível em níveis diferentes de tratamento. Por que se deve tratar os esgotos? Remoção dos organismos patogênicos Remoção dos sólidos em suspensão Remoção da matéria orgânica Remoção de nutrientes Figura 61 – Representação esquemática do tratamento 90 Unidade II O tratamento biológico do esgoto sanitário pode ser executado de forma aeróbia ou anaeróbia. Os tratamentos aeróbios utilizam microrganismos que necessitam de oxigênio para sobreviver e degradar a matéria orgânica. No processo anaeróbio, os organismos são capazes de promover a biodigestão de compostos orgânicos a partir de três etapas essenciais: hidrólise, acidogênese (incluindo acetogênese) e metanogênese. Essas etapas consomem pouca energia e transformam um resíduo orgânico em metano (CH4), dióxido de carbono (CO2) e água (H2O). Com a alta do custo da energia no Brasil, em 1970 aumentaram as pesquisas com reatores anaeróbios, ganhando maior credibilidade após a década de 1980. Depois de muitas pesquisas a respeito, concluiu-se que os sistemas modernos de tratamento anaeróbio apresentaram desempenho superior aos clássicos e, em muitos aspectos, superaram os sistemas aeróbios. De acordo com Von Sperling (1996), os sistemas de tratamento aeróbio possuem as seguintes vantagens: • o efluente tratado é de boa qualidade (atendendo os padrões de lançamento); • tempo de partida mais rápido; • elevada remoção de matéria orgânica e nutrientes; • menos sensível às mudanças climáticas. Entre as desvantagens, o autor cita o seguinte: • complexidade operacional; • elevado nível de mecanização; • consumo energético elevado para promoção da aeração mecanizada; • produção de lodo pouco estabilizado. Como vantagens do sistema anaeróbio, Von Sperling (1996) destaca: • menor consumo energético; • menor produção de lodo; • menor exigência de nutrientes; • produção de metano (potencial fonte de energia); • redução do volume dos reatores e baixa demanda de área; 91 ESTUDOS AMBIENTAIS E SANEAMENTO URBANO • resposta rápida à adição de substrato após longo período sem alimentação; • tolerância a elevadas cargas orgânicas; • simplicidade operacional; • possibilidade de redução de custos. Quanto às desvantagens do sistema anaeróbio, o autor acentua: • tempo de partida mais longo para desenvolvimento de biomassa; • pode requerer a adição de alcalinizante; • pode não alcançar as exigências de padrões de lançamento, necessitando de tratamento complementar aeróbio; • baixa ou nenhuma remoção de nitrogênio e fósforo; • mais sensível a variações de temperatura; • produz gases odoríferos e corrosivos. Por meio desses estudos e sabendo qual a carga poluidora, o padrão de lançamento e a eficiência do tratamento dos esgotos que deve ser alcançado, é possível escolher os vários tipos de processo de tratamento. No Brasil, em quase todas as estações de tratamento o esgoto é tratado até o nível secundário. Em relação ao nível terciário, raras estações chegam até nesse nível. O tratamento preliminar apresentado na figura a seguir destina-se principalmente à remoção de sólidos grosseiros e areia. A remoção dos sólidos grosseiros é feita por meio de grades, que podem ser grossas, médias e finas, dependendo do espaçamento entre as barras; a limpeza das grades pode ser realizada de forma manual ou mecanizada. A remoção da areia contida nos esgotos ocorre por sedimentação em tanques chamados de desarenadores (caixas de areia). Periodicamente, as areias do fundo dos tanques devem ser removidas e essa limpeza é manual ou mecanizada. 92 Unidade II Grade Entrada dos esgotos Fase sólida Fase sólida Caixa de areia Medidor de vazão Saída do tratamento primário Figura 62 – Esquema do tratamento preliminar de esgotos Os esgotos, após passarem pelas unidades de tratamento preliminar, contêm ainda os sólidos em suspensão não grosseiros, os quais podem ser parcialmente removidos em unidades de sedimentação. Nos decantadores primários, os esgotos fluem vagarosamente, permitindo que os sólidos em suspensão, por possuírem uma densidade maior que a do líquido, sedimentem-se gradualmente no fundo. Óleos e graxas, por possuírem uma densidade menor que do líquido, sobem para a superfície dos decantadores, onde são coletados e removidos para posterior tratamento. Esse processo é também chamado de tratamento primário. O objetivo do tratamento secundário de esgotos domésticos é a inclusão de uma etapa biológica, em que a remoção (estabilização) da matéria orgânica é efetuada por reações bioquímicas, realizadas por microrganismos aeróbios ou anaeróbios. A seguir, serão acentuados alguns sistemas de tratamento de esgotos. 8.1 Lagoas facultativas O processo de lagoas facultativas é o mais simples, dependendo apenas de fenômenos naturais. A figura a seguir apresenta o fluxograma típico desse sistema. Grade Entrada dos esgotos Fase sólida Fase sólida Caixa de areia Medidor de vazão Lagoa facultativa Corpo receptor Sol Figura 63 93 ESTUDOS AMBIENTAIS E SANEAMENTO URBANO O esgoto a ser tratado entra por uma extremidade da lagoa e sai pela extremidade oposta. Ao longo desse trecho, a matéria orgânica que está na água fica sedimentada, pois tem uma densidade superior à da água, formando o lodo. Esse lodo, por se encontrar em grandes profundidades, sofre o processo de decomposição por microrganismos anaeróbios. A matéria orgânica que está dissolvida mais a matéria orgânica em suspensão, que possui pequenas dimensões, não sedimentam, ficando dispersas na massa líquida. A decomposição dessa matéria orgânica em suspensão ocorre por meio de bactérias facultativas. Essas bactérias utilizam-se da matéria orgânica como fonte de energia, alcançada através da respiração. O oxigênio necessário para o processo é proveniente das reações de fotossíntese realizada pelas algas. Assim, ocorre um balanço entre a produção e o consumo do oxigênio e do gás carbônico. Re sp ira çã o Fotossíntese Sol EfluenteAfluente Energia luminosa Zona aeróbia Zona facultativa Camada de iodo DBO DBO O2 CO2 CO2 CH4 H2S Zona anaeróbia Bactérias Algas O2 CO2 Figura 64 – Processo natural com decantação Esse processo é natural e a estabilização damatéria orgânica ocorre mais lentamente, exigindo elevado tempo de detenção na lagoa. Pela necessidade da fotossíntese, o sistema de tratamento por lagoas precisa de grandes áreas de exposição para o melhor aproveitamento da energia solar pelas algas, demandando grandes unidades. 94 Unidade II 8.2 Lodos ativados O processo de lodos ativados é bastante usado quando o objetivo é obter uma elevada qualidade do efluente tratado com baixos requisitos de área. O processo de lodo ativado convencional consiste na decomposição da matéria orgânica por microrganismos aeróbios. O princípio básico do processo de lodos ativados é o retorno das bactérias presentes no decantador para o tanque de aeração, o que aumenta a concentração de bactérias nessa unidade. Quanto maior a concentração de bactérias, maior será o consumo de alimento, ou seja, maior será a assimilação da matéria orgânica presente no esgoto bruto. Como ocorre a recirculação dos sólidos, estes permanecem no sistema por muito tempo, garantindo a elevada eficiência do processo de lodos ativados, já que os microrganismos têm tempo suficiente para estabilizar praticamente toda a matéria orgânica dos esgotos. A figura a seguir destaca o fluxograma típico do sistema de lodos ativados convencional. Grade Fase sólida Fase sólida Lodo primário Caixa de areia Medição de vazão Decantador primário Reator Decantador secundário Corpo receptor Lodo de retorno Lodo aeróbio Digestor anaeróbio primário Digestor secundárioAdensador Desidratação (retorna ao início do processo) Transporte Disposição final Drenado (retorna ao início do processo) Sobrenadante (retorna ao início do processo) Sobrenadante (retorna ao início do processo) Figura 65 95 ESTUDOS AMBIENTAIS E SANEAMENTO URBANO No tanque de aeração, como ocorre a entrada contínua de esgotos, ou melhor, alimentos, as bactérias se reproduzem continuamente. Se fosse permitido que a população de bactérias crescesse sem parar, elas tenderiam a atingir concentrações muito altas no tanque de aeração; além disso, o decantador secundário ficaria sobrecarregado, e os sólidos poderiam sedimentar por falta de espaço, saindo com o efluente final. Para que isso não ocorra, é necessário descartar aproximadamente a mesma quantidade de lodo (biomassa) que é aumentada por reprodução. Esse é o lodo biológico excedente, que pode ser extraído diretamente do reator ou da linha de recirculação. O lodo excedente deve passar pelos processos de adensamento, digestão e desidratação. Tabela 3 – Sistemas de tratamento de esgoto versus eficiência Sistema Eficiência média da remoção (%) DBO DQO SS Ntotal Ptotal CF Lagoa facultativa 75-85 65-80 70-80 <60 <35 90-99 Lagoa anaeróbica – lagoa facultativa 75-85 65-80 70-80 <60 <35 90-99 Lagoa aerada facultativa 75-85 65-80 70-80 <30 <35 90-99 Lagoa aerada mistura completa – lagoa sedimentação 75- 85 65-80 80-87 <30 <35 90-99 Lagoa anaeróbia + lagoa facultativa + lagoa de maturação 80-85 70-83 73-83 50-65 >50 99,9-99,999 Infiltração lenta 90-99 85-95 >93 >75 >85 99,9-99,999 Infiltração rápida 85-98 80-93 >93 >65 >50 99,99-99,999 Escoamento superficial 80-90 75-85 80-93 <65 <35 99-99,9 Wetlands* 80-90 75-85 87-93 <60 <35 99,9-99,99 Tanque séptico + filtro anaeróbio 80-85 70-80 80-90 <60 <35 90-99 Reator Uasb** 60-75 55-70 65-80 <60 <35 ≈90 Uasb + lodos ativos 83-93 75-88 87-93 <60 <35 90-99 Uasb + filtro anaeróbio 75-87 70-80 80-90 <60 <35 90-99 Uasb + filtro biológico percolador de alta carga 80-93 73-88 87-93 <60 <35 90-99 Uasb + biofiltro aerado submerso 83-93 75-88 87-93 <60 <35 90-99 Uasb + flotação por ar dissolvido 83-93 83-90 90-97 <30 75-80 90-99 Uasb + lagoa aerada facultativa 75-85 65-80 70-80 <30 <30 90-99 Uasb + escoamento superficial 77-90 70-85 80-93 <65 <35 99-99,9 Uasb + lagoa de polimento 77-87 70-83 73-83 50-65 >50 99,9-99,999 Lodos ativados convencionais 85-93 80-90 87-93 <60 <35 90-99 Lodos ativados – aeração prolongada 90-97 83-93 87-93 <60 <35 90-99 Filtro biológico percolador de baixa carga 85-93 80-90 87-93 <60 <35 90-99 Filtro biológico percolador de alta carga 80-90 70-87 87-93 <60 <35 90-99 Biodisco 88-95 83-90 87-93 <60 <35 90-99 * Wetlands são sistemas conhecidos por terras úmidas construídas, são sistemas projetados constituídos de lagoas ou canais artificiais rasos. ** Reator Uasb (upflow anaerobic sludge blanket) é conhecido no Brasil como Rafa (reator anaeróbico de fluxo ascendente). Adaptada de: USP (s.d.). 96 Unidade II Resumo Verificou-se a importância do saneamento básico e sua influência direta na qualidade de vida dos seres humanos. Infelizmente, boa parte da população no Brasil ainda não possui esse benefício, o que prejudica principalmente a saúde dos menos favorecidos. Assim como o saneamento básico é necessário para a qualidade de vida, a distribuição e o tratamento de água têm a mesma prioridade. Existem diversas doenças que podem ser transmitidas pela falta de tratamento da água, acarretando problemas no ciclo hidrológico. A água foi subdividida em quatro tipos, para facilitar a distribuição e aplicar o melhor tratamento para cada um, pois, dependendo da destinação do uso da água, o tratamento varia. Foram estudadas as estações de tratamento de esgoto; seus processos variam conforme a quantidade de resíduos despejados na água e os microrganismos. Concluiu-se que todos os processos que interferem direta e indiretamente na qualidade da água são vitais para a saúde dos homens e para o meio ambiente. Exercícios Questão 1. (Enade 2013) As águas residuárias são aquelas que, após utilização, apresentam suas características naturais alteradas. Esses efluentes líquidos são produzidos por indústrias ou são resultantes dos esgotos domésticos urbanos. A devolução das águas residuárias de qualquer fonte poluidora ao meio ambiente deve prever seu tratamento, se necessário. Para verificar a conformidade legal desse tipo de efluente, antes de lançá-lo, são analisados parâmetros, como temperatura, pH, materiais sedimentáveis, DBO5,20 (demanda bioquímica de oxigênio), elementos químicos, entre outros. Disponível em: www.cetesb.sp.gov.br. Acesso em: 20 jul. 2013. O monitoramento do parâmetro DBO5,20 em corpos d’água é importante para: A) Verificar a quantidade de matéria inorgânica consumida em 48 horas. B) Observar a quantidade de matéria orgânica consumida em 48 horas. C) Determinar a demanda de oxigênio dissolvido em 24 horas. 97 ESTUDOS AMBIENTAIS E SANEAMENTO URBANO D) Aferir o grau de eutrofização de um corpo d’água. E) Avaliar a matéria orgânica aerobicamente biodegradável. Resposta correta: alternativa E. Análise das alternativas A) Alternativa incorreta. Justificativa: a DBO5,20 é a quantidade de oxigênio consumido durante um período de cinco dias numa temperatura de incubação de 20 °C. B) Alternativa incorreta. Justificativa: a DBO5,20 é a quantidade de oxigênio consumido durante um período de cinco dias numa temperatura de incubação de 20 °C. C) Alternativa incorreta. Justificativa: a DBO5,20 é a quantidade de oxigênio consumido durante um período de cinco dias, o que equivale a 120 horas, numa temperatura de incubação de 20 °C. D) Alternativa incorreta. Justificativa: de maneira geral, a DBO é a quantidade de oxigênio consumida para depuração de matéria orgânica existente num corpo d’água. E) Alternativa correta. Justificativa: a DBO5,20 é a quantidade de oxigênio consumido durante um período de cinco dias, o que equivale a 120 horas, numa temperatura de incubação de 20 °C. Assim, ela serve para indicar a quantidade de material aerobiamente biodegradável. Questão 2. (Enade 2016, adaptada) O sistema de esgotamento sanitário (SES) é composto de um conjunto de obras, equipamentos e serviços com variadas funções, tais como a coleta, o transporte, o tratamento e a disposição final dos esgotos domésticos, de modo a proteger a saúde pública, atender os padrões legais existentes e proteger o meio ambiente.O tratamento de esgoto sanitário é realizado por meio de operações físicas unitárias e processos químicos e biológicos, agrupados de forma a compor o SES, cujo nível de tratamento dependerá do conjunto adotado. A respeito do SES, avalie as afirmações a seguir. 98 Unidade II I – As operações físicas unitárias são métodos de tratamento nos quais predomina a aplicação de processos físicos, como gradeamento, mistura, sedimentação, flotação e filtração. II – Nos tratamentos de esgoto por processos químicos, a remoção ou conversão de poluentes se faz pela adição de produtos químicos ou por reações químicas, como desinfecção e precipitação. III – Os processos biológicos de tratamento de esgoto dependem das condições em que se realiza a atividade biológica para a remoção de poluentes, como o processo de estabilização da matéria orgânica, no qual os microrganismos convertem a matéria orgânica em gases, água e outros compostos inertes. É correto apenas o que se afirma em: A) I. B) III. C) I e II. D) II e III. E) Todas as afirmativas estão corretas. Resposta correta: alternativa E. Análise das afirmativas I) Afirmativa correta. Justificativa: algumas operações físicas constituem a parte inicial do tratamento do esgoto. Nessa fase, procura-se separar a fase sólida da fase líquida. As operações executadas nas operações físicas são: o gradeamento (grade que retém os sólidos), a mistura, a sedimentação a flotação e a filtração. II) Afirmativa correta. Justificativa: os processos químicos são caracterizados pela adição de elementos químicos que provocam reações a fim de produzir um líquido com pH adequado. Nessa fase, é feita uma aspersão com a finalidade de aumentar a área de contato do líquido com o oxigênio do ar. Além disso, realiza-se a adição de soda cáustica para elevação do pH para 10. Após o ajuste do pH, o efluente vai para uma calha de floculação, onde ocorre a dosagem de floculante com o intuito de promover a floculação e a coagulação dos flocos formados. III) Afirmativa correta. Justificativa: o tratamento biológico destina-se à degradação biológica de compostos carbonáceos nos reatores biológicos. Nesse tratamento, é realizada a redução no nível de poluição pela adição de matéria orgânica. 99 ESTUDOS AMBIENTAIS E SANEAMENTO URBANO FIGURAS E ILUSTRAÇÕES Figura 3 CITY-1517923_960_720.JPG. Disponível em: https://cdn.pixabay.com/photo/2016/07/14/23/07/city- 1517923_960_720.jpg. Acesso em: 29 nov. 2019. Figura 6 BANCO INTERAMERICANO DE DESENVOLVIMENTO (BID). América Latina y el Caribe en 2025. BID, 2014. Adaptada. Figura 7 CROWDED-390840_960_720.JPG. Disponível em: https://cdn.pixabay.com/photo/2014/07/11/23/15/ crowded-390840_960_720.jpg. Acesso em: 29 nov. 2019. Figura 8 BANCO INTERAMERICANO DE DESENVOLVIMENTO (BID). América Latina y el Caribe en 2025. BID, 2014. Adaptada. Figura 10 TRAFFIC-JAM-1703575_960_720.JPG. Disponível em: https://cdn.pixabay.com/ photo/2016/09/29/19/12/traffic-jam-1703575_960_720.jpg. Acesso em: 29 nov. 2019. Figura 11 CONTAMINATION-4286704_960_720.JPG. Disponível em: https://cdn.pixabay.com/ photo/2019/06/20/10/08/contamination-4286704_960_720.jpg. 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