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UNIVERSIDADE PAULISTA- UNIP ALAIN GUTEMBERG CAIADO DA SILVA RA: N35864-5 SISTEMA DE TRATAMENTO DE ÁGUA E ESGOTO MANAUS 2022 ALAIN GUTEMBERG CAIADO DA SILVA RA: N35864-5 SISTEMA DE TRATAMENTO DE ÁGUA E ESGOTO Trabalho solicitado para obtenção de nota na disciplina de Sistema de Tratamento de Água e Esgoto, curso de Engenharia Civil, Universidade Paulista- UNIP. Orientador: Prof. Abrahão Neto MANAUS 2022 LISTA DE FIGURAS Figura 1 - Etapas do tratamento de água..................................................................8 Figura 2 - Processo do tratamento de esgoto.............................................................9 Figura 3 – Quantidade de água potável.....................................................................11 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO............................................................................................5 1.1 Histórico do sistema de tratamento de esgoto......................................5 1.2 Surgimento do saneamento no Brasil....................................................6 2 DESENVOLVIMENTO................................................................................7 2.1 Etapas do tratamento de água.................................................................7 2.2 Tratamento de esgoto...............................................................................8 2.3 Doenças causadas por água contaminada.............................................9 2.3.1 Doenças causadas por parasitas.................................................................9 2.3.2 Doenças causadas por vírus......................................................................10 2.3.3 Doenças causadas por bactérias...............................................................10 2.4 DIA MUNDIAL DA ÁGUA..........................................................................10 2.5 Parâmetros de qualidade da água..........................................................11 2.5.1 Parâmetros Físicos....................................................................................12 2.5.1.1 Temperatura...............................................................................................12 2.5.1.2 Sabor e odor..............................................................................................12 2.5.1.3 Cor.............................................................................................................12 2.5.1.4 Turbidez.....................................................................................................12 2.5.1.5 Sólidos.......................................................................................................12 2.5.1.6 Condutividade Elétrica...............................................................................13 2.5.2 Parâmetros Químicos................................................................................13 2.5.2.1 PH (potencial hidrogeniônico)....................................................................13 2.5.2.2 Alcalinidade................................................................................................13 2.5.2.3 Dureza.......................................................................................................14 2.5.2.4 Cloretos ....................................................................................................14 2.5.2.5 Ferro e manganês.....................................................................................14 2.5.2.6 Nitrogênio..................................................................................................15 2.5.2.7 Fósforo......................................................................................................15 2.5.2.8 Fluoretos...................................................................................................15 2.5.2.9 Oxigênio Dissolvido (OD) .........................................................................15 2.5.2.10 Matéria Orgânica.......................................................................................16 2.5.2.11 Componentes Inorgânicos ........................................................................16 2.5.2.12 Componentes orgânicos.............................................................................17 2.5.3 Parâmetros Biológicos................................................................................17 2.5.3.1 Coliformes ..................................................................................................17 2.5.3.2 Algas...........................................................................................................17 3 CONCLUSÃO.............................................................................................17 REFERÊNCIAS..........................................................................................19 5 1 INTRODUÇÃO 1.1 Histórico do sistema de tratamento de esgoto Sabemos que o saneamento básico é de extrema importância. Tanto para saúde e bem-estar da humanidade quanto para um país ser considerado desenvolvido. Entretanto, infelizmente bilhões de pessoas no mundo não têm acesso ao mais básico de tudo: abastecimento de água, coleta e tratamento de esgoto. Em termos nacionais, são quase 35 milhões de brasileiros sem acesso ao atendimento de água, 46,9% da população não tem acesso à coleta de esgoto, o que representa quase 100 milhões de pessoas. Já no que diz respeito ao tratamento, apenas 46,3% de todo o volume de esgoto é tratado. Além do mais, diariamente são cerca de 5.715 piscinas olímpicas de esgoto jogadas diariamente na natureza. Mesmo apresentando ainda inúmeros problemas no setor, não significa que os serviços de saneamento básico sejam algo recente, muito pelo contrário, há registros de abastecimento de água, coleta e tratamento de esgoto há milhares anos. Tudo começou na Antiguidade. Na grande Roma, as ruas que apresentavam encanamentos serviam de fonte pública e, com o objetivo de prevenir doenças, separava a água para consumo da população. Na Grécia antiga, havia-se o costume de enterrar as fezes ou deslocarem para um local bem distante de suas casas. O Egito iniciou o controle do fluxo de água do rio Nilo e utilizava tubos de cobre para o palácio do faraó Keóps. A Idade Média, por sua vez, foi um período de 10 séculos sem avanços no saneamento básico. Com a queda de Roma, o conhecimento ficou arquivado em mosteiros religiosos. Só foi revelado algo sobre saneamento em 1425. Assim, os ensinamentos sobre hidráulica, saneamento e a gestão ficaram escondidos durante toda a Idade Média. Nesse período, o gerenciamento de água deixou de ser do governo e passou a ser dos cidadãos. Lixo de todo tipo se acumulava nas ruas, facilitando o aumento de ratos e criando sérios problemas de saúde. Um dos mais 6 graves foi a epidemia da peste bubônica, que só na Europa, causou a morte de cerca de 25 milhões de pessoas. A primeira rede de distribuição de água e captação de esgoto foi construída há aproximadamente 4.000 anos, na Índia. Grandes tubos feitos de argila levavam as águas residuais e os detritos para canais cobertos que corriam pelas ruas e desembocavam nos campos, adubando e regando as colheitas. Em Paris, no final do século XV, a distribuição de água era controlada por canalizações.Em 1664, a distribuição de água canalizada foi incrementada com a fabricação de tubos de ferro fundidos e moldados, por Johan Jordan, na França, sendo instalada no palácio de Versailles. Pouco depois, Johan inventou a bomba centrífuga e em 1775, Joseph Bramah inventou o vaso sanitário na Inglaterra A primeira Estação de Tratamento de Água (ETA) foi construída em Londres em 1829 e tinha a função de coar a água do rio Tâmisa em filtros de areia. A ideia de tratar o esgoto antes de lançá-lo ao meio ambiente, porém, só foi testada pela primeira vez em 1874 na cidade de Windsor, Inglaterra. Porém com a descoberta de que doenças letais da época (como a cólera e a febre tifóide) eram transmitidas pela água, técnicas de filtração e cloração foram mais amplamente estudadas e empregadas, chegando próximas ao que vemos hoje. 1.2 Surgimento do saneamento no Brasil O primeiro registro de saneamento no Brasil ocorreu em 1561, quando o fundador Estácio de Sá mandou escavar o primeiro poço para abastecer o Rio de Janeiro. Em 1620, iniciou-se as obras do aqueduto do Rio Carioca para abastecimento do estado. A obra foi iniciativa de Aires Saldanha e tinha 270 metros de comprimento e 18 metros de altura. Entretanto, ela foi concluída mais de cem anos depois. Em 1723 ela foi entregue à população sendo o primeiro sistema de abastecimento de água no país. No período colonial, ações de saneamento eram feitas de forma individual, resumindo-se à drenagem de terrenos e instalação de 7 chafarizes. Na capital, o primeiro chafariz foi construído em 1744. A partir dos anos 1940, se iniciou o comércio dos serviços de saneamento no Brasil. (TRATA BRASIL). 2 DESENVOLVIMENTO 2.1 Etapas do tratamento de água A água oferecida à população é submetida a uma série de tratamentos apropriados que vão reduzir a concentração de poluentes até o ponto em que não apresentem riscos para a saúde. Cada etapa do tratamento representa um obstáculo à transmissão de infecções. A primeira dessas etapas é a COAGULAÇÃO, quando a água bruta recebe, logo ao entrar na estação de tratamento, uma dosagem de sulfato de alumínio. Este elemento faz com que as partículas de sujeira iniciem um processo de união. Segue-se a FLOCULAÇÃO, quando, em tanques de concreto, continua o processo de aglutinação das impurezas, na água em movimento. As partículas se transformam em flocos de sujeira. A água entra em outros tanques, onde vai ocorrer a DECANTAÇÃO. As impurezas, que se aglutinaram e formaram flocos, vão se separar da água pela ação da gravidade, indo para o fundo dos tanques ou ficando presas em suas paredes. A próxima etapa é a FILTRAÇÃO, quando a água passa por grandes filtros com camadas de seixos (pedra de rio) e de areia, com granulações diversas e carvão antracitoso (carvão mineral). Aí ficarão retidas as impurezas que passaram pelas fases anteriores. A água neste ponto já é potável, mas para maior proteção contra o risco de infecções de origem hídrica, é feito o processo de DESINFECÇÃO. É a cloração, para eliminar germes nocivos à saúde e garantir a qualidade da água até a torneira do consumidor. Nesse processo pode ser usado o hipoclorito de sódio, cloro gasoso ou dióxido de cloro. O passo seguinte é a FLUORETAÇÃO, quando será adicionado fluossilicato de sódio ou ácido fluorssilícico em dosagens adequadas. A função disso é prevenir e reduzir a incidência de cárie dentária, especialmente nos consumidores de zero a 14 anos de idade, período de formação dos dentes. A última ação nesse processo de tratamento da água é a CORREÇÃO 8 de pH, quando é adicionado cal hidratado ou barrilha leve (carbonato de sódio) para uma neutralização adequada à proteção da tubulação da rede e da residência dos usuários. Entre a entrada da água bruta na ETA e sua saída, já potável, decorrem cerca de 30 minutos. Figura 1 - Etapas do tratamento de água Fonte: Google Imagens, 2022. 2.2 Tratamento de esgoto O tratamento dos esgotos domésticos tem como objetivo, principalmente: remover o material sólido; reduzir a demanda bioquímica de oxigênio; exterminar micro-organismos patogênicos; reduzir as substâncias químicas indesejáveis. As diversas unidades da estação convencional podem ser agrupadas em função das eficiências dos tratamentos que proporciona. Assim temos: • Tratamento preliminar: gradeamento, remoção de gorduras e remoção de areia. • Tratamento primário: tratamento preliminar, decantação, digestão do lodo e secagem do lodo. 9 • Tratamento secundário: tratamento primário, tratamento biológico, decantação secundária e desinfecção. A imagem abaixo exemplificará a processo do tratamento de esgoto: Figura 2 - Processo do tratamento de esgoto Fonte: Google Imagens, 2022. 2.3 Doenças causadas por água contaminada 2.3.1 Doenças causadas por parasitas • Amebíase: O contágio se dá através de água contaminada com cistos provenientes de fezes humanas. • Esquistossomose: O contágio se dá através do contato direto com água onde há larvas provenientes de caramujos contaminados. • Ascaridíase: O contágio se dá com o consumo de água onde há o parasita Áscaris Lumbricoides. • Giardíase: O contágio se dá com o consumo de água onde há o parasita Giárdia Lamblya. 10 2.3.2 Doenças causadas por vírus • Hepatite Viral tipo A e Poliomielite: O contágio se dá ao contato (consumo ou banho) com água contendo urina ou fezes humanas. 2.3.3 Doenças causadas por bactérias • Meningoencefalite: O contágio se dá pelo contato (consumo ou banho) com àguas contaminadas. • Cólera: O contágio se dá com o consumo de água contaminada por fezes ou vômito de algum indivíduo contaminado. • Leptospirose: A água contaminada por urina de ratos é a principal causa da doença, cuja incidência aumenta com chuvas fortes e enchentes. Apresenta maior perigo em águas próximas a depósitos de lixo e em áreas sem esgotamento sanitário. • Febre Tifoide: O contágio se dá pela ingestão de água ou alimentos contaminados (a contaminação de alimentos ocorre ao se lavar alimentos com água contaminada). • Gastroenterites: a ingestão de água ou alimentos contaminados por fezes causam muita variedade de distúrbios gástricos, geralmente associados a fortes diarreias. • Desinteria Bacilar: Uma série de bactérias causam, através da ingestão de água sem tratamento, severas formas de diarreias, formando um quadro de febre, dores e mal-estar geral. (BRASIL ESCOLA). 2.4 DIA MUNDIAL DA ÁGUA Criada pela Organização das Nações Unidas (ONU) durante a Conferência Rio-92, no Rio de Janeiro, em 1992, a data 22 de março é um lembrete anual de que a água é primordial para a sobrevivência dos seres vivos (homens, animais e plantas), mas principalmente da importância de cuidarmos desse recurso tão 11 precioso e escasso. Isso porque apesar de mais de 70% da superfície da Terra ser coberta por água, menos de 1% é própria para consumo. Do total de água disponível no planeta, 97% estão nos mares e oceanos (água salgada) e apenas 3% são água doce. Dessa pequena porcentagem, pouco mais de 2% estão nas geleiras (em estado sólido) e, portanto, menos de 1% está disponível para consumo. Figura 3 – Quantidade de água potável Fonte: World Wildlife Fund, 2020 2.5 Parâmetros de qualidade da água A água contém, geralmente, diversos componentes, os quais provêm do próprio ambiente natural ou foram introduzidos a partir de atividades humanas. Para caracterizar uma água, são determinados diversos parâmetros, os quais representam as suas características físicas, químicas e biológicas. Esses parâmetros são indicadores da qualidade da água e constituem impurezas quando alcançam valores superiores aos estabelecidos para determinado uso. Os principais indicadores de qualidade da água são discutidos a seguir, separados sobos aspectos físicos, químicos e biológicos. 12 2.5.1 Parâmetros Físicos 2.5.1.1 Temperatura Medida da intensidade de calor; é um parâmetro importante, pois, influi em algumas propriedades da água (densidade, viscosidade, oxigênio dissolvido), com reflexos sobre a vida aquática. A temperatura pode variar em função de fontes naturais (energia solar) e fontes antropogênicas (despejos industriais e águas de resfriamento de máquinas). 2.5.1.2 Sabor e odor Resultam de causas naturais (algas; vegetação em decomposição; bactérias; fungos; compostos orgânicos, tais como gás sulfídrico, sulfatos) e artificiais (esgotos domésticos e industriais). O padrão de potabilidade: água completamente inodora. 2.5.1.3 Cor Resulta da existência, na água, de substâncias em solução; pode ser causada pelo ferro ou manganês, pela decomposição da matéria orgânica da água (principalmente vegetais), pelas algas ou pela introdução de esgotos industriais e domésticos. Padrão de potabilidade: intensidade de cor inferior a 5 unidades. 2.5.1.4 Turbidez Presença de matéria em suspensão na água, como argila, silte, substâncias orgânicas finamente divididas, organismos microscópicos e outras partículas. O padrão de potabilidade: turbidez inferior a 1 unidade. 2.5.1.5 Sólidos • Sólidos em suspensão: resíduo que permanece num filtro de asbesto após filtragem da amostra. Podem ser divididos em: • Sólidos sedimentáveis: sedimentam após um período t de repouso da amostra. 13 • Sólidos não sedimentáveis: somente podem ser removidos por processos de coagulação, floculação e decantação. • Sólidos dissolvidos: material que passa através do filtro. Representam a matéria em solução ou em estado coloidal presente na amostra de efluente. 2.5.1.6 Condutividade Elétrica Capacidade que a água possui de conduzir corrente elétrica. Este parâmetro está relacionado com a presença de íons dissolvidos na água, que são partículas carregadas eletricamente quanto maior for a quantidade de íons dissolvidos, maior será a condutividade elétrica na água. 2.5.2 Parâmetros Químicos 2.5.2.1 PH (potencial hidrogeniônico) Representa o equilíbrio entre íons H+ e íons OH; varia de 7 a 14; indica se uma água é ácida (pH inferior a 7), neutra (pH igual a 7) ou alcalina (pH maior do que 7); o pH da água depende de sua origem e características naturais, mas pode ser alterado pela introdução de resíduos; pH baixo torna a água corrosiva; águas com pH elevado tendem a formar incrustações nas tubulações; a vida aquática depende do pH, sendo recomendável a faixa de 6 a 9. 2.5.2.2 Alcalinidade Causada por sais alcalinos, principalmente de sódio e cálcio; mede a capacidade da água de neutralizar os ácidos; em teores elevados, pode proporcionar sabor desagradável à água, tem influência nos processos de tratamento da água. 14 2.5.2.3 Dureza Resulta da presença, principalmente, de sais alcalinos terrosos (cálcio e magnésio), ou de outros metais bivalentes, em menor intensidade, em teores elevados; causa sabor desagradável e efeitos laxativos; reduz a formação da espuma do sabão, aumentando o seu consumo; provoca incrustações nas tubulações e caldeiras. Classificação das águas, em termos de dureza (em CaC03 ): • Menor que 50 mg/1 CaC03 – água mole • Entre 50 e 150 mg/1 CaC03 – água com dureza moderada • Entre 150 e 300 mg/1 CaC03 – água dura • Maior que 300 mg/1 CaC03 – água muito dura 2.5.2.4 Cloretos Os cloretos, geralmente, provêm da dissolução de minerais ou da intrusão de águas do mar; podem, também, advir dos esgotos domésticos ou industriais; em altas concentrações, conferem sabor salgado à água ou propriedades laxativas. 2.5.2.5 Ferro e manganês Podem originar-se da dissolução de compostos do solo ou de despejos industriais; causam coloração avermelhada à água, no caso do ferro, ou marrom, no caso do manganês, manchando roupas e outros produtos industrializados; conferem sabor metálico à água; as águas ferruginosas favorecem o desenvolvimento das ferrobactérias, que causam maus odores e coloração à água e obstruem as canalizações. 15 2.5.2.6 Nitrogênio O nitrogênio pode estar presente na água sob várias formas: molecular, amônia, nitrito, nitrato; é um elemento indispensável ao crescimento de algas, mas, em excesso, pode ocasionar um exagerado desenvolvimento desses organismos, fenômeno chamado de eutrofização; o nitrato, na água, pode causar a metemoglobinemia; a amônia é tóxica aos peixes; são causas do aumento do nitrogênio na água: esgotos domésticos e industriais, fertilizantes, excrementos de animais. 2.5.2.7 Fósforo Encontra-se na água nas formas de ortofosfato, polifosfato e fósforo orgânico; é essencial para o crescimento de algas, mas, em excesso, causa a eutrofização; suas principais fontes são: dissolução de compostos do solo; decomposição da matéria orgânica, esgotos domésticos e industriais; fertilizantes; detergentes; excrementos de animais. 2.5.2.8 Fluoretos Os fluoretos têm ação benéfica de prevenção da cárie dentária; em concentrações mais elevadas, podem provocar alterações da estrutura óssea ou a fluorose dentária (manchas escuras nos dentes). 2.5.2.9 Oxigênio Dissolvido (OD) É indispensável aos organismos aeróbios; a água, em condições normais, contém oxigênio dissolvido, cujo teor de saturação depende da altitude e da temperatura; águas com baixos teores de oxigênio dissolvido indicam que receberam matéria orgânica; a decomposição da matéria orgânica por bactérias aeróbias é, geralmente, acompanhada pelo consumo e redução do oxigênio dissolvido da água; dependendo da capacidade de autodepuração do manancial, o teor de oxigênio dissolvido pode alcançar valores muito baixos, ou zero, extinguindo-se os organismos aquáticos aeróbios. 16 2.5.2.10 Matéria Orgânica A matéria orgânica da água é necessária aos seres heterótrofos, na sua nutrição, e aos autótrofos, como fonte de sais nutrientes e gás carbônico; em grandes quantidades, no entanto, podem causar alguns problemas, como: cor, odor, turbidez, consumo do oxigênio dissolvido, pelos organismos decompositores. O consumo de oxigênio é um dos problemas mais sérios do aumento do teor de matéria orgânica, pois provoca desequilíbrios ecológicos, podendo causar a extinção dos organismos aeróbios. Geralmente, são utilizados dois indicadores do teor de matéria orgânica na água: Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) e Demanda Química de Oxigênio (DQO). • Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) é a quantidade de oxigênio necessária à oxidação da matéria orgânica por ação de bactérias aeróbias. Representa, portanto, a quantidade de oxigênio que seria necessário fornecer às bactérias aeróbias, para consumirem a matéria orgânica presente em um líquido (água ou esgoto). A DBO é determinada em laboratório, observando- se o oxigênio consumido em amostras do líquido, durante 5 dias, à temperatura de 20 °C. • Demanda Química de Oxigênio (DQO): é a quantidade de oxigênio necessária à oxidação da matéria orgânica, através de um agente químico. A DQO também é determinada em laboratório, em prazo muito menor do que o teste da DBO. Para o mesmo líquido, a DQO é sempre maior que a DBO. 2.5.2.11 Componentes Inorgânicos alguns componentes inorgânicos da água, entre eles os metais pesados, são tóxicos ao homem: arsênio, cádmio, cromo, chumbo, mercúrio, prata, cobre e zinco; além dos metais, pode-se citar os cianetos; esses componentes, geralmente, são incorporados à água através de despejos industriais ou a partir das atividades agrícolas, de garimpo e de mineração. 17 2.5.2.12 Componentes orgânicos Alguns componentes orgânicos da água são resistentes a degradação biológica, acumulando-se na cadeia alimentar; entre esses,citam-se os agrotóxicos, alguns tipos de detergentes e outros produtos químicos, os quais são tóxicos. 2.5.3 Parâmetros Biológicos 2.5.3.1 Coliformes São indicadores de presença de microrganismos patogênicos na água; os coliformes fecais existem em grande quantidade nas fezes humanas e, quando encontrados na água, significa que ela recebeu esgotos domésticos, podendo conter microrganismos causadores de doenças. 2.5.3.2 Algas As algas desempenham um importante papel no ambiente aquático, sendo responsáveis pela produção de grande pane do oxigênio dissolvido do meio; em grandes quantidades, como resultado do excesso de nutrientes (eutrofização), trazem alguns inconvenientes: sabor e odor; toxidez, turbidez e cor; formação de massas de matéria orgânica que, ao serem decompostas, provocam a redução do oxigênio dissolvido; corrosão; interferência nos processos de tratamento da água: aspecto estético desagradável. 3 CONCLUSÃO O tratamento do esgoto doméstico é muito importante para a preservação do meio ambiente. O esgoto contamina rios, lagos, represas e mares porque possuem excesso de sedimentos e micro-organismos que podem causar doenças, como a esquistossomose, leptospirose, cólera e piodermites. 18 Sendo assim, pode transformar áreas próximas, desequilibrando o ecossistema da região. Rios e praias sofrem processo de assoreamento, que nada mais é do que o aumento de sedimentos (sólidos) em sua base, provocando aumento do nível da água e, consequentemente, enchentes. O esgoto também pode contaminar mananciais e locais que servem como fonte de água potável para a população. Os mais prejudicados são os peixes, espécies inteiras podem ser extintas do local onde o esgoto doméstico é jogado. Além deles, as vegetações aquáticas e ribeirinhas podem acabar morrendo. O mau cheiro também é uma consequência perigosa do esgoto doméstico jogado na natureza. Sendo assim, é muito importante os processos de tratamento de água e esgoto, a separação dos dois nas, para evitar a poluição do meio e a proliferação de doenças. (SANESUL, 2022). 19 REFERÊNCIAS SANESUL. Importância do Tratamento de Esgoto. 2022, Minas Gerais. Disponível em: https://www.sanesul.ms.gov.br/importancia-do-tratamento-de-esgoto. Acesso em: 10/05/2022. TRATA BRASIL. A origem do saneamento básico. 2021, São Paulo. Disponível em: https://tratabrasil.org.br/pt/institucional-blog/a-origem-do-saneamento-basico. Acesso em: 11/05/2022. ESCOLA, Equipe Brasil. "Tratamento de Água e Esgoto"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/geografia/tratamento-de-agua-e-esgoto.htm. Acesso em: 14 de maio de 2022. WFF. Dia Mundial da Água. Disponível em: https://www.wwf.org.br/natureza_brasileira/areas_prioritarias/pantanal/dia_da_agua . Acesso em: 12/05/2022. PORTAL TRATAMENTO DE ÁGUA. Qualidade da água, 2015. São Paulo. Disponível em: https://tratamentodeagua.com.br/artigo/qualidade-da-agua/. Acesso em: 09/05/2022. https://www.sanesul.ms.gov.br/importancia-do-tratamento-de-esgoto https://tratabrasil.org.br/pt/institucional-blog/a-origem-do-saneamento-basico https://brasilescola.uol.com.br/geografia/tratamento-de-agua-e-esgoto.htm https://www.wwf.org.br/natureza_brasileira/areas_prioritarias/pantanal/dia_da_agua https://www.wwf.org.br/natureza_brasileira/areas_prioritarias/pantanal/dia_da_agua https://tratamentodeagua.com.br/artigo/qualidade-da-agua/
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