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Processos de tratamento e reuso de esgotos Guia do profissional em treinamento Nível 2 E sg o ta m e n to s a n it á ri o Promoção Rede Nacional de Capacitação e Extensão Tecnológica em Saneamento Ambiental – ReCESA Realização Núcleo Regional Nordeste – NURENE Instituições integrantes do NURENE Universidade Federal da Bahia (líder) | Universidade Federal do Ceará | Universidade Federal da Paraíba | Universidade Federal de Pernambuco Financiamento Financiadora de Estudos e Projetos do Ministério da Ciência e Tecnologia I Fundação Nacional de Saúde do Ministério da Saúde I Secretaria Nacional de Saneamento Ambiental do Ministério das Cidades Apoio organizacional Programa de Modernização do Setor de Saneamento – PMSS Comitê gestor da ReCESA Comitê consultivo da ReCESA - Ministério das Cidades; - Ministério da Ciência e Tecnologia; - Ministério do Meio Ambiente; - Ministério da Educação; - Ministério da Integração Nacional; - Ministério da Saúde; - Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico Social (BNDES); - Caixa Econômica Federal (CAIXA). Parceiros do NURENE - ARCE – Agência Reguladora de Serviços Públicos Delegados do Estado do Ceará - Cagece – Companhia de Água e Esgoto do Ceará - Cagepa – Companhia de Água e Esgotos da Paraíba - CEFET Cariri – Centro Federal de Educação Tecnológica do Cariri/CE - CENTEC Cariri – Faculdade de Tecnologia CENTEC do Cariri/CE - Cerb – Companhia de Engenharia Rural da Bahia - Compesa – Companhia Pernambucana de Saneamento - Conder – Companhia de Desenvolvimento Urbano do Estado da Bahia - EMASA – Empresa Municipal de Águas e Saneamento de Itabuna/BA - Embasa – Empresa Baiana de Águas e Saneamento - Emlur – Empresa Municipal de Limpeza Urbana de João Pessoa - Emlurb / Fortaleza – Empresa Municipal de Limpeza e Urbanização de Fortaleza - Emlurb / Recife – Empresa de Manutenção e Limpeza Urbana do Recife - Limpurb – Empresa de Limpeza Urbana de Salvador - SAAE – Serviço Autônomo de Água e Esgoto do Município de Alagoinhas/BA - SANEAR – Autarquia de Saneamento do Recife - SECTMA – Secretaria de Ciência, Tecnologia e Meio Ambiente do Estado de Pernambuco - SEDUR – Secretaria de Desenvolvimento Urbano da Bahia - SEINF – Secretaria Municipal de Desenvolvimento Urbano e Infra-Estrutura de Fortaleza - SEMAM / Fortaleza – Secretaria Municipal de Meio Ambiente e Controle Urbano - SEMAM / João Pessoa – Secretaria Executiva de Meio Ambiente - SENAC / PE – Serviço Nacional de Aprendizagem Comercial de Pernambuco - SENAI / CE – Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial do Ceará - SENAI / PE – Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial de Pernambuco - SEPLAN – Secretaria de Planejamento de João Pessoa - SUDEMA – Superintendência de Administração do Meio Ambiente do Estado da Paraíba - UECE – Universidade Estadual do Ceará - UFMA – Universidade Federal do Maranhão - UNICAP – Universidade Católica de Pernambuco - UPE – Universidade de Pernambuco - Associação Brasileira de Captação e Manejo de Água de Chuva – ABCMAC - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental – ABES - Associação Brasileira de Recursos Hídricos – ABRH - Associação Brasileira de Resíduos Sólidos e Limpeza Pública – ABLP - Associação das Empresas de Saneamento Básico Estaduais – AESBE - Associação Nacional dos Serviços Municipais de Saneamento – ASSEMAE - Conselho de Dirigentes dos Centros Federais de Educação Tecnológica – CONCEFET - Conselho Federal de Engenharia, Arquitetura e Agronomia – CONFEA - Federação de Órgão para a Assistência Social e Educacional – FASE - Federação Nacional dos Urbanitários – FNU - Fórum Nacional de Comitês de Bacias Hidrográficas – FNCBHS - Fórum Nacional de Pró-Reitores de Extensão das Universidades Públicas Brasileiras – FORPROEX - Fórum Nacional Lixo e Cidadania – LeP - Frente Nacional pelo Saneamento Ambiental – FNSA - Instituto Brasileiro de Administração Municipal – IBAM - Organização Pan-Americana de Saúde – OPAS - Programa Nacional de Conservação de Energia – PROCEL - Rede Brasileira de Capacitação em Recursos Hídricos – Cap-Net Brasil Processos de tratamento e reuso de esgotos Guia do profissional em treinamento Nível 2 E sg o ta m e n to s a n it á ri o Catalogação da Fonte: Coordenação Geral do NURENE Profª. Drª. Viviana Maria Zanta Organização do guia Professor André Bezerra dos Santos Créditos André Macedo Faço | Elisângela Maria Rodrigues Rocha Fernando José da Silva Araújo | Gilson Barbosa Athayde Júnior Marcos Erick Rodrigues da Silva | Neyliane Costa de Souza Paula Loureiro Paulo | Renato Carrhá Leitão Sandra Tédde Santaella | Soraia Tavares de Souza Gradvohl Suetônio Mota Marcos von Sperling | Silvio Roberto Magalhães Orrico Hugo Vítor Dourado de Almeida Central de Produção de Material Didático Patrícia Campos Borja | Alessandra Gomes Lopes Sampaio Silva Projeto Gráfico Marco Severo | Rachel Barreto | Romero Ronconi Impressão Fast Design É permitida a reprodução total ou parcial desta publicação, desde que citada a fonte. EXX Esgotamento sanitário: processos de tratamento e reuso de esgotos: guia do profissional em treinamento: nível 2 / Secretaria Nacional de Saneamento Ambiental (org). – Salvador: ReCESA, 2008. 179 p. Nota: Realização do NURENE – Núcleo Regional Nordeste; coordenação de Viviana Maria Zanta, José Fernando Thomé Jucá, Heber Pimentel Gomes e Marco Aurélio Holanda de Castro. 1. Saneamento e saúde. 2. Qualidade da água – fundamentos. 3. Tecnologias de tratamento – operações, processos e graus. 4. Soluções individuais para destino e tratamento de esgotos domésticos. 5. Estações de tratamento de esgotos – concepção e arranjos. 6. Tratamento preliminar. 7. Tratamento primário. 8. Tratamento anaeróbio. 9. Lagoas de estabilização. 10. Tratamento aeróbio – noções. 11. Águas servidas e lodo – manejo e reuso. 12. Legislação aplicada. I. Brasil. Secretaria Nacional de Saneamento Ambiental. II. Núcleo Regional Nordeste. CDD – XXX.X Apresentação da ReCESAApresentação da ReCESAApresentação da ReCESAApresentação da ReCESA A criação do Ministério das Cidades Ministério das Cidades Ministério das Cidades Ministério das Cidades no Governo do Presidente Luiz Inácio Lula da Silva, em 2003, permitiu que os imensos desafios urbanos passassem a ser encarados como política de Estado. Nesse contexto, a Secretaria Nacional de Secretaria Nacional de Secretaria Nacional de Secretaria Nacional de Saneamento Ambiental Saneamento Ambiental Saneamento Ambiental Saneamento Ambiental (SNSA) inaugurou um paradigma que inscreve o saneamento como política pública, com dimensão urbana e ambiental, promotora de desenvolvimento e redução das desigualdades sociais. Uma concepção de saneamento em que a técnica e a tecnologia são colocadas a favor da prestação de um serviço público e essencial. A missão da SNSA ganhou maior relevância e efetividade com a agenda do saneamento para o quadriênio 2007- 2010, haja vista a decisão do Governo Federal de destinar, dos recursos reservados ao Programa de Aceleração do Crescimento (PAC), 40 bilhões de reaispara investimentos em saneamento. Nesse novo cenário, a SNSA conduz ações de capacitação como um dos instrumentos estratégicos para a modificação de paradigmas, o alcance de melhorias de desempenho e da qualidade na prestação dos serviços e a integração de políticas setoriais. O projeto de estruturação da Rede Rede Rede Rede de Capacitação e de Capacitação e de Capacitação e de Capacitação e Extensão Tecnológica em Saneamento Extensão Tecnológica em Saneamento Extensão Tecnológica em Saneamento Extensão Tecnológica em Saneamento Ambiental Ambiental Ambiental Ambiental –––– ReCESA ReCESA ReCESA ReCESA constitui importante iniciativa nessa direção. A ReCESA tem o propósito de reunir um conjunto de instituições e entidades com o objetivo de coordenar o desenvolvimento de propostas pedagógicas e de material didático, bem como promover ações de intercâmbio e de extensão tecnológica que levem em consideração as peculiaridades regionais e as diferentes políticas, técnicas e tecnologias visando capacitar profissionais para a operação, manutenção e gestão dos sistemas e serviços de saneamento. Para a estruturação da ReCESA foram formados Núcleos Regionais e um Comitê Gestor, em nível nacional. Por fim, cabe destacar que este projeto tem sido bastante desafiador para todos nós: um grupo predominantemente formado por profissionais da área de engenharia que compreendeu a necessidade de agregar outros olhares e saberes, ainda que para isso tenha sido necessário "contornar todos os meandros do rio, antes de chegar ao seu curso principal". Comitê GeComitê GeComitê GeComitê Gestor da ReCESA stor da ReCESA stor da ReCESA stor da ReCESA NURENENURENENURENENURENE O Núcleo Regional Nordeste (NURENE) tem por objetivo o desenvolvimento de atividades de capacitação de profissionais da área de saneamento, em quatro estados da região Nordeste do Brasil: Bahia, Ceará, Paraíba e Pernambuco. O NURENE é coordenado pela Universidade Federal da Bahia (UFBA), tendo como instituições co-executoras a Universidade Federal do Ceará (UFC), a Universidade Federal da Paraíba (UFPB) e a Universidade Federal de Pernambuco (UFPE). O NURENE espera que suas atividades possam contribuir para a alteração do quadro sanitário do Nordeste e, consequentemente, para a melhoria da qualidade de vida da população dessa região marcada pela desigualdade social. Coordenadores Institucionais do NURENECoordenadores Institucionais do NURENECoordenadores Institucionais do NURENECoordenadores Institucionais do NURENE Os Guias Os Guias Os Guias Os Guias A coletânea de materiais didáticos produzidos pelo NURENE é composta de 19 guias que serão utilizados nas Oficinas de Capacitação para profissionais que atuam na área de saneamento. Quatro guias tratam de temas transversais, quatro abordam o manejo das águas pluviais, três estão relacionados aos sistemas de abastecimento de água, três são sobre esgotamento sanitário e cinco versam sobre o manejo dos resíduos sólidos e limpeza pública. O público alvo do NURENE envolve profissionais que atuam na área dos serviços de saneamento e que possuem um grau de escolaridade que varia do semi-alfabetizado ao terceiro grau. Os guias representam um esforço do NURENE no sentido de abordar as temáticas de saneamento segundo uma proposta pedagógica pautada no reconhecimento das práticas atuais e em uma reflexão crítica sobre essas ações para a produção de uma nova prática capaz de contribuir para a promoção de um saneamento de qualidade para todos. Equipe da Central de Produção de Material Didático Equipe da Central de Produção de Material Didático Equipe da Central de Produção de Material Didático Equipe da Central de Produção de Material Didático –––– CPMD CPMD CPMD CPMD Apresentação daApresentação daApresentação daApresentação da área temática área temática área temática área temática Esgotamento sanitárioEsgotamento sanitárioEsgotamento sanitárioEsgotamento sanitário O tema esgoto foi dividido em duas grandes áreas: esgotamento sanitário e tratamento de esgotos. Na parte de esgotamento sanitário, consideraram-se os aspectos relacionados aos fundamentos de projeto, operação e manutenção das diversas partes que compõem o sistema, de forma a proporcionar à audiência uma visão macro do assunto. Na parte do tratamento de esgotos, procurou-se, além de abordar os aspectos de projeto, operação e manutenção de ETEs, atentar sobre a importância do mesmo na questão da saúde pública, além de formas de reuso de esgotos e lodo em irrigação. Finalmente, abordou-se o assunto qualidade de água e controle de poluição de uma maneira simples e objetiva, tentando assim mostrar a enorme importância do assunto aos dois públicos alvos do NURENE. Conselho Editorial Conselho Editorial Conselho Editorial Conselho Editorial de Esgotamento Sanitáriode Esgotamento Sanitáriode Esgotamento Sanitáriode Esgotamento Sanitário Sumário Saneamento e saúde ..................................................................................09 Fundamentos de qualidade da água ...........................................................19 Processos, níveis e tecnologias de tratamento ............................................36 Destino e tratamento dos esgotos domésticos através de soluções individuais .................................................................................................48 Concepção e arranjos de estações de tratamento de esgotos .....................63 Tratamento preliminar de esgotos .............................................................73 Tratamento primário de esgotos ................................................................85 Tratamento anaeróbio de esgotos ..............................................................92 Lagoas de estabilização ............................................................................109 Noções de tratamento aeróbio de esgotos ................................................124 Manejo e reuso de águas servidas ............................................................140 Legislação aplicada ao descarte de esgotos em corpos d’água e reuso de esgotos em irrigação ................................................................................158 Referências ..............................................................................................172 Guia do profissional em treinamento - ReCESAReCESAReCESAReCESA 9 Saneamento e saúde Autores: Suetônio Mota e Márcio Botto Condições de saneamento básico e saúde As ações de saneamento básico compreendem, principalmente, o abastecimento de água potável, o esgotamento sanitário e o manejo adequado das águas pluviais e dos resíduos sólidos. Essas ações integradas são indispensáveis para que várias enfermidades não ocorram em uma comunidade. Muitas doenças são veiculadas a partir de fezes humanas e podem ser transmitidas de uma pessoa doente para uma sadia por meio da água ou pelo contato com o ambiente contaminado por dejetos. O Brasil é um país com profunda desigualdade social, que torna um desafio as ações de promoção da saúde. Infelizmente, ainda é precário, no Brasil, o atendimento à população, por serviços de saneamento básico, especialmente o esgotamento sanitário. Devido ao lançamentode efluentes de esgoto sem tratamento, com elevada carga de poluição, nos recursos hídricos e suas proximidades, a população está sujeita a captar água de poços ou mananciais superficiais, imprópria sanitariamente para consumo humano. De acordo com o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), Pesquisa Nacional por Amostra de Domicílios de 2005, 67% da população da região Nordeste contava com abastecimento de água por rede geral, enquanto este índice alcançava 79% para o Brasil. Essa disparidade regional é mostrada na Figura 1. Figura 1. Figura 1. Figura 1. Figura 1. Domicílios sem abastecimento de água por rede geral no Brasil. 2000. Fo n te : IB G E Es ta tc ar t (2 0 0 4 ), s is te m at iz ad o s p o r Bo tt o ( 2 0 0 6 ). Guia do profissional em treinamento - ReCESAReCESAReCESAReCESA 10 Existe também, uma enorme disparidade nas condições de precariedade de saneamento entres as zonas rurais e urbanas. No Brasil, em 2000, 90% dos domicílios situados na área urbana eram abastecidos por rede geral, no entanto, somente 18% na área rural possuíam esse benefício. Quanto ao esgotamento sanitário, os dados são mais alarmantes. De acordo com os dados levantados pelo IBGE, em 2005, somente 27% da população do Nordeste e 48 % da população do Brasil contavam com esgotamento sanitário por rede geral. A Figura 2 apresenta as condições de esgotamento sanitário para cada estado do Brasil. Esgotamento sanitário adequado nesse mapa significa a destinação dos efluentes para rede coletora pública ou para fossa séptica corretamente executada. Não obstante, o indicador que mais impressiona é a falta de banheiros ou sanitários. Uma em cada quatro casas na região Nordeste não dispõe de um sanitário ou um banheiro, condição básica para destinar adequadamente os resíduos fecais (BOTTO, 2006). Figura 2. Figura 2. Figura 2. Figura 2. Domicílios sem esgotamento sanitário adequado no Brasil. 2000. A inexistência de sistemas adequados para a destinação dos dejetos pode resultar no contato do homem com os mesmos, ocasionando a transmissão de várias doenças. Muitos microrganismos patogênicos estão presentes nas fezes humanas e podem alcançar outras pessoas por diversas maneiras, causando-lhe doenças. A falta de sistemas de coleta, tratamento e destinação final dos esgotos sanitários resulta em formas inadequadas para sua disposição, tais como: lançamento em corpos de água; disposição em terrenos; infiltração no solo e conseqüente poluição da água subterrânea. Com isso, favorece-se o contato, de forma indireta, das pessoas com os dejetos, ocasionando a proliferação de doenças. No Brasil, 17,4% das crianças e adolescentes vivem sem abastecimento de água interna no domicílio. Como conseqüência direta da falta de água tratada, a incidência de doenças relacionadas com a água se torna elevada, ocasionando um excessivo número de óbitos, principalmente de crianças de 0 a 5 anos, por diarréia aguda (OPS/OMS, 2002). Fo n te : IB G E Es ta tc ar t (2 0 0 4 ), s is te m at iz ad o s p o r Bo tt o ( 2 0 0 6 ). Guia do profissional em treinamento - ReCESAReCESAReCESAReCESA 11 Isso ressalta a necessidade da adoção de sistemas adequados para destinação dos resíduos líquidos, especialmente a execução de serviços coletivos de coleta, tratamento e destinação final de esgotos domésticos. O destino adequado dos dejetos humanos do ponto de vista sanitário visa, fundamentalmente, a evitar a poluição do solo e dos mananciais e o contato de moscas e baratas (vetores) com as fezes, controlando e prevenindo as doenças a eles relacionadas. Do ponto de vista econômico, condições adequadas de saneamento propiciam uma diminuição das despesas com o tratamento de doenças evitáveis, redução do custo do tratamento da água de abastecimento, pela prevenção da poluição dos mananciais e o controle da poluição das praias e dos locais de recreação, com o objetivo de promover o turismo e a preservação da fauna aquática (FUNASA, 2006). Mecanismos de contato com dejetos Várias são as formas das pessoas terem contato com dejetos, como mostrado na Figura 3. As principais destinações dos esgotos domésticos, tratados ou não, são os corpos de água. O lançamento de esgotos na água geralmente contribui para a ocorrência de várias doenças, seja pela sua ingestão, por contato com a pele e mucosas, ou quando a mesma é usada na irrigação ou preparação de alimentos. A disposição não controlada de esgotos no solo pode ser causa de doenças, adquiridas pelo contato das mãos, dos pés ou de outras partes do corpo com o terreno contaminado. A falta de higiene pessoal pode levar à transmissão de doenças pelo contato de pessoa a pessoa (mão x mão) e à contaminação de alimentos por meio da manipulação feita por pessoas que não lavam as mãos após o uso da privada. As moscas e baratas encontram nos dejetos locais para reprodução e para alimentação, podendo causar a contaminação de alimentos e do ambiente, resultando na transmissão de doenças. A carne de animais que se alimentam de fezes pode, também, causar doenças ao ser humano, como, por exemplo, a teníase. Para que as doenças veiculadas a partir de dejetos não ocorram é necessário evitar-se essas diversas vias de transmissão. Muitas doenças são evitadas com a execução de sistemas adequados de coleta, tratamento e destinação para os esgotos sanitários, seja por meio de soluções individuais (fossas), mais indicadas para edificações isoladas, ou seja, áreas de baixa densidade, ou pela implantação de serviços públicos de esgotamento sanitário, soluções mais recomendadas para as áreas urbanas. Além disso, é importante a educação sanitária da população, para que, com a adoção de hábitos higiênicos, evite a contaminação de outras pessoas, dos alimentos e do ambiente. Guia do profissional em treinamento - ReCESAReCESAReCESAReCESA 12 Figura 3.Figura 3.Figura 3.Figura 3. Mecanismos de transmissão de doenças a partir dos dejetos. Dejetos e doenças Várias doenças podem ser transmitidas a partir dos dejetos humanos, por diversos mecanismos de veiculação, como mostrado na Figura 3. O Quadro 1 relaciona algumas doenças veiculadas a partir de dejetos humanos, indicando os seus modos de transmissão. Como se pode constatar nesse quadro, os mecanismos de transmissão de doenças a partir de dejetos são: água, alimentos, mãos sujas, solo, moscas e baratas, carne de animais doentes. A giardíase, por exemplo, tem sua transmissão pela ingestão de cistos maduros, por meio de águas e alimentos poluídos por fezes humanas, os quais podem ser contaminados, também, por cistos veiculados por moscas e baratas; de pessoa a pessoa, por meio de mãos sujas, em locais de aglomeração humana e onde há má higiene das mãos ao alimentar-se. Essa infecção é com facilidade adquirida quando crianças defecam no chão e, brincando com outras crianças, levam as mãos à boca (NEVES, 2000). Quadro 1. Quadro 1. Quadro 1. Quadro 1. Doenças transmitidas a partir de dejetos humanos e seus modos de transmissão DOENÇADOENÇADOENÇADOENÇA MODOS DE TRANSMISSÃOMODOS DE TRANSMISSÃOMODOS DE TRANSMISSÃOMODOS DE TRANSMISSÃO Amebíase Ingestão de água ou de alimentoscontaminados, moscas, mãos sujas Moscas Baratas Ambiente Alimentos Ingestão Carne de Animais Dejetos de p essoa doente Ingestão Irrigação C ontato Mãos Pés descalços Mãos Alimentos Mãos Solo Água Fo n te : A d ap ta d o d e M o ta ( 2 0 0 6 a) . Guia do profissional em treinamento - ReCESAReCESAReCESAReCESA 13 Ancilostomíase Ascaridíase Cólera Diarréias infecciosas Esquistossomose Febre tifóide Febre paratifóide Giardíase Hepatite infecciosa Poliomelite Teníase Contato com o solo contaminado Ingestão de ovos contidos no solo e nos alimentos Ingestão de água ou de alimentos contaminados, mãos sujas, moscas Ingestão de água ou de alimentos contaminados, mãos sujas, moscas Contato da pele ou mucosas com água contaminada Ingestão de água ou de alimentos contaminados, mãos sujas Ingestão de água ou de alimentos contaminados, mãos sujas Mãos contaminadas por fezes contendo cistos; água e alimentos na transmissão indireta Contaminação feco-oral; ingestão de água e alimentos contaminados Indiretamente, por meio da ingestão de água contaminada; as moscas podem funcionar como vetores mecânicos Carne de animais doentes (que se alimentaram de fezes); transferência direta da mão à boca; ingestão de água ou de alimentos contaminados Moraes (2000) indica que a prevalência de Ascaris lumbricoides e Trichuris trichiura é maior em crianças moradoras de bairros sem esgotamento sanitário. Segundo Marques (2003), citando outros autores, vários estudos mostram risco aumentado da diarréia e parasitoses em domicílios sem disposição adequada de dejetos, seja por rede pública ou fossa séptica. A cólera é uma doença que tem nos dejetos a sua origem, sendo uma infecção intestinal aguda causada pelo Vibrio cholerae, que é uma bactéria capaz de produzir uma enterotoxina que causa diarréia. O V. cholerae penetra no organismo humano por ingestão de água ou de alimentos contaminados (transmissão fecal-oral). Uma pessoa infectada elimina o V. cholerae nas fezes por, em média, 7 a 14 dias. A água e os alimentos podem ser contaminados, principalmente, por fezes de pessoas infectadas, com ou sem sintomas. Nos anos de 1996 a 2000 ocorreram 12.284 casos confirmados de cólera no Brasil. A forma mais efetiva de impedir a instalação da cólera em uma localidade é a existência de infra-estrutura de saneamento básico adequada (PEDRO et al., 2007). Fonte: Mota (2006a) Guia do profissional em treinamento - ReCESAReCESAReCESAReCESA 14 Outra enfermidade veiculada a partir de dejetos é a febre tifóide, enfermidade infecciosa potencialmente grave, causada por uma bactéria, a Salmonella typhi. A principal forma de transmissão é a ingestão de água ou de alimentos contaminados com fezes humanas ou, menos freqüentemente, com urina contendo a S. typhi. Mais raramente, pode ser transmitida pelo contato direto (mão-boca) com fezes, urina, secreção respiratória, vômito ou pus provenientes de um indivíduo infectado. De 1996 a 2006 foram confirmados 12.303 casos de febre tifóide no Brasil (CASTIÑEIRA et al., 2007). Nos países em desenvolvimento, a doença diarréica está entre as principais causas de morbi-mortalidade em crianças, sendo ocasionada, predominantemente, pela transmissão feco-oral, veiculada por água e alimentos contaminados por dejetos, devido à falta de um adequado esgotamento sanitário. Um estudo apresentado na Rio+10 pelo Pacific Institute of Oakland, indicou que o número de mortes em decorrência do uso de água de baixa qualidade pode ultrapassar o de mortes causadas pela pandemia global de Aids nas próximas duas décadas. Mesmo se os atuais objetivos das Nações Unidas forem alcançados, ainda assim, 76 milhões de pessoas, a maioria crianças, poderão morrer devido a doenças evitáveis relacionadas com a água, até 2020 (SAÚDE e TECNOLOGIA, 2002). Debate Controle de doenças veiculadas a partir de dejetos De acordo com Heller (1997), é possível afirmar, com segurança, que intervenções em abastecimento de água e em esgotamento sanitário provocam impactos positivos em diversos indicadores de saúde. É necessário, no entanto, o aprofundamento dessa compreensão para situações particularizadas, em termos da natureza da intervenção, do indicador medido, das características sócio-econômicas e culturais da população beneficiada e do efeito interativo das intervenções em saneamento e destas com outras medidas relacionadas à saúde. Você sabia...Você sabia...Você sabia...Você sabia... � A falta de acesso à água e saneamento, mata uma criança a cada 19 segundos, em decorrência de diarréia? � Infecções parasitárias transmitidas pela água ou pelas más condições de saneamento atrasam a aprendizagem de 150 milhões de crianças. Em razão dessas doenças, são registradas 443 milhões de faltas escolares por ano? Fo n te : h tt p :/ /w w w .u n d p .o rg � Você já relacionava a existência de alguma dessas doenças com as deficiências dos sistemas de esgotamento sanitário? Qual delas? Guia do profissional em treinamento - ReCESAReCESAReCESAReCESA 15 Heller (1997) ressalta, também, a grande importância da adoção de hábitos higiênicos para a melhoria das condições de saúde, como medida complementar a implantação das instalações de saneamento. A seguir, são comentadas as diversas medidas preventivas a serem adotadas no controle de doenças veiculadas a partir dos dejetos. Destinação adequada para os esgotos sanitáriosDestinação adequada para os esgotos sanitáriosDestinação adequada para os esgotos sanitáriosDestinação adequada para os esgotos sanitários: A melhor maneira de evitar o contato de pessoas com dejetos é a execução de sistemas adequados de coleta, tratamento e destinação final para os esgotos sanitários. Em regiões isoladas, podem ser usadas as fossas: fossa seca ou ecológica, onde não há água encanada; e fossa séptica, composta de tanque séptico e sumidouro, onde as privadas são providas com descarga de água. Nos centros urbanos com elevada densidade demográfica, a solução mais indicada é a rede coletora pública de esgoto seguida de estação de tratamento de esgoto, onde o mesmo tem suas cargas poluidoras reduzidas antes de ser lançado em algum corpo receptor. No entanto, muitas cidades ou partes delas ainda não dispõem de eficientes sistemas públicos coletores de esgoto, sendo indicado o uso de fossas sépticas, as quais, quando não dimensionadas e executadas de forma adequada podem resultar em problemas de contaminação ambiental (do solo e da água). Em ocupações urbanas ou rurais com baixas densidades populacionais, podem ser executadas soluções individuais para os esgotos, como as fossas sépticas, adotando-se os necessários cuidados para evitar a poluição ambiental. Figura 4. Figura 4. Figura 4. Figura 4. Sistema de abastecimento de água. h tt p :/ /w w w .e d u ca re d e. o rg .b r/ ed u ca /i n d ex .c fm ?p g = o as su n to e. in te rn ae id _t em a= 6 ei d _s u b te m a= 5 ec d _a re a_ at v=5 Sistemas de abastecimento de áSistemas de abastecimento de áSistemas de abastecimento de áSistemas de abastecimento de águaguaguagua: Como demonstrado, muitas doenças estão relacionadas com a água, seja por ingestão ou contato com a mesma. Assim, um sistema de distribuição de água potável à população constitui uma das medidas mais eficazes de controle da transmissão de doenças. A água a ser consumida pela população deve ser, preferencialmente, tratada em estações de tratamento, na qual haja a desinfecção para a eliminação de microrganismos patogênicos. Na ausência de distribuição de água potável pelo serviço público, devem ser adotadas medidas simplificadas, caseiras, de tratamento da água, como o uso de hipoclorito de sódio, a fervura, a desinfecção solar, dentre outras. Guia do profissional em treinamento - ReCESAReCESAReCESAReCESA 16 Proteção dos alimentosProteção dos alimentosProteção dos alimentosProteção dos alimentos: Alimentos ingeridos crus não devem ser irrigados com água que recebeu esgotos. Na preparação de alimentos deve ser usada água de qualidade adequada. Quando houver dúvidas sobre a procedência dos alimentos, os mesmos devem ser bem lavados em água limpa, antes de sua ingestão. Os alimentos devem ser protegidos do acesso de vetores transmissores de doenças, como as moscas e as baratas. Educação SanitáriaEducação SanitáriaEducação SanitáriaEducação Sanitária: O impacto das ações de saneamento básico na incidência de doenças pode variar, dependendo do comportamento da população quanto aos hábitos de higiene. Segundo Marques (2003), para se avançar na redução da morbi-mortalidade por diarréia e da prevalência de parasitoses intestinais, poderão ser necessárias mudanças comportamentais somadas aos investimentos em saneamento básico. Não há dúvidas que uma população que conta com serviços adequados de abastecimento de água e de esgotamento sanitário tem menor risco de adquirir alguns tipos de doenças. No entanto, a implantação desses serviços deve ser acompanhada da educação da população para a adoção de práticas higiênicas, tais como: higiene corporal, incluindo a lavagem das mãos após o uso da privada; evitar o contato do solo com as mãos ou com pés descalços; controle do manuseio dos alimentos; combate a insetos vetores de doenças. O Quadro 2 relaciona a redução de casos de doenças diarréicas com intervenções realizadas na comunidade. Quadro 2. Quadro 2. Quadro 2. Quadro 2. Redução de doenças diarréicas a partir de intervenções na comunidade INTINTINTINTERVENÇÃOERVENÇÃOERVENÇÃOERVENÇÃO REDUÇÃO DE DOENÇAS DIARRÉICASREDUÇÃO DE DOENÇAS DIARRÉICASREDUÇÃO DE DOENÇAS DIARRÉICASREDUÇÃO DE DOENÇAS DIARRÉICAS Higiene (educação sanitária) Qualidade de água melhorada Saneamento melhorado Quantidade de água melhorada 45% 39% 32% 21% VocVocVocVocê sabia...ê sabia...ê sabia...ê sabia... � No mundo, as estimativas apontam para 1,1 bilhão de pessoas sem acesso a água limpa, sendo que, dessas, cerca de duas em cada três vivem com menos de dois dólares por dia? Fo n te : h tt p :/ /w w w .u n d p .o rg Fonte: OMS (2004) Guia do profissional em treinamento - ReCESAReCESAReCESAReCESA 17 EDUCAÇÃOEDUCAÇÃOEDUCAÇÃOEDUCAÇÃO SANITÁRIASANITÁRIASANITÁRIASANITÁRIA ESGOTAMENTOESGOTAMENTOESGOTAMENTOESGOTAMENTO SANITÁRIOSANITÁRIOSANITÁRIOSANITÁRIO Considerações finais Pode-se afirmar que o controle da transmissão de doenças a partir de esgotos sanitários depende, basicamente, das ações constantes do trinômio indicado na Figura 5. Figura 5. Figura 5. Figura 5. Figura 5. Ações para o controle de doenças veiculadas a partir de dejetos Para que não ocorram doenças transmissíveis por microrganismos patogênicos presentes em esgotos sanitários (nas fezes humanas), em uma comunidade, são indispensáveis as seguintes ações: − implantação de sistema de abastecimento de água potável. − execução de rede coletora e de estação de tratamento de esgoto sanitário. − educação da população para a adoção de hábitos de higiene pessoal e do ambiente. Para refletir Exercícios propostos 1. Explique a relação existente entre saneamento e saúde pública. 2. Enumere as principais formas que um agente patogênico pode chegar ao homem. 3. Descreva as principais medidas de controle de doenças. ABASTECIMENTOABASTECIMENTOABASTECIMENTOABASTECIMENTO DE ÁGUA POTÁVDE ÁGUA POTÁVDE ÁGUA POTÁVDE ÁGUA POTÁVELELELEL � Você consegue compreender as relações entre o nível de atendimento dos serviços de saneamento e a qualidade de vida das pessoas? � De quais maneiras você imagina que a falta de um sistema adequado de coleta e tratamento de esgoto sanitário pode afetar a qualidade de vida das pessoas? Fo n te : h tt p :/ /w w w .u n d p .o rg Guia do profissional em treinamento - ReCESAReCESAReCESAReCESA 18 4. Pesquise sobre a situação do saneamento em sua cidade, em termos de abastecimento de água, esgotamento sanitário e resíduos sólidos. Guia do profissional em treinamento - ReCESAReCESAReCESAReCESA 19 Fundamentos de qualidade da água Autores: Soraia Tavares de Souza Gradvohl, Neyliane Costa de Souza e André Bezerra dos Santos Poluição e contaminação das águas A poluição das águas é principalmente resultante da adição de substâncias que alteram a natureza do corpo hídrico e prejudicam os usos subseqüentes (VON SPERLING, 2005). Esse conceito é relativo, já que indica que a água pode ser considerada poluída para certo uso e, ao mesmo tempo, não poluída para outra finalidade. Tal fato decorre das próprias características apresentadas pela água, que são definidas conforme o uso a que será dado, por exemplo: a água para abastecimento humano deve apresentar características bem mais restritivas do que para a atividade de navegação. As finalidades, bem como suas características inerentes, são definidas e regulamentadas conforme as classes de enquadramento dos corpos hídricos, que atualmente seguem a Resolução No 357/2005 do CONAMA (Conselho Nacional do Meio Ambiente). O homem contribui direta e indiretamente para a poluição e lançamento de poluentes através de emissões pontuais (carga poluidora de forma concentrada) ou difusas (carga poluidora dispersa, de forma distribuída). As principais fontes de poluição encontram-se listadas no Quadro 3. Quadro 3. Quadro 3. Quadro 3. Quadro 3. Principais fontes de poluição da água. De águas superficiais � Esgotos domésticos e industriais. � Águas pluviais (carreamento de impurezas no solo, esgotos lançados nas galerias e precipitação de poluentes atmosféricos). � Resíduos sólidos. � Erosão nas margens de mananciais (carreamento do solo) � Pesticidas, fertilizantes, detergentes, etc. De águas subterrâneas � Infiltração de esgotos (sumidouros, valas de infiltração, fossas sépticas, sistemas de tratamento de esgotos e sistemas de irrigação, quando há reuso). � Percolação de chorume (depósitos de resíduos sólidos). � Infiltração de águas poluídas com impurezas, pesticidas, fertilizantes, detergentes, poluentes atmosféricos, etc. � Vazamentos de tubulações e depósitossubterrâneos. � Injeção de esgotos no subsolo. � Intrusão salina (próximo ao mar). � Outras fontes: cemitérios, minas, depósitos de materiais radioativos, etc. Fonte: Adaptado de Mota (2006a). Guia do profissional em treinamento - ReCESAReCESAReCESAReCESA 20 Alguns poluentes estão associados diretamente à transmissão de doenças relacionadas com a água, gerando, portanto, uma preocupação sob o ponto de vista de saúde pública. Quando a poluição existente ocasiona prejuízos à saúde humana diz-se que a água está contaminada. Logo, toda água contaminada é poluída, mas a recíproca não é verdadeira. O grau de poluição de um dado ambiente é avaliado mediante a análise dos parâmetros físico- químicos e biológicos de qualidade de águas, os quais serão detalhados no presente capítulo. Principais parâmetros de qualidade da água Parâmetros FísicosParâmetros FísicosParâmetros FísicosParâmetros Físicos Os parâmetros de qualidade de água são de suma importância para verificação de atendimento aos padrões de potabilidade, balneabilidade, lançamento de esgoto tratado em corpos d’água, reuso de águas em irrigação, piscicultura, indústria, etc. A água pode ser avaliada tanto com relação aos aspectos físico-químicos quanto aos aspectos biológicos. Dentre as características físicas de qualidade da água, são de fácil percepção a cor, turbidez, sólidos, temperatura e odor, os quais são comentados a seguir, baseados em APHA (1998), Metcalf e Eddy (2003), Jordão e Pessoa (2005) e Von Sperling (2005). CorCorCorCor TurbidezTurbidezTurbidezTurbidez A presença de cor na água pode ser resultado de resíduos de origem mineral ou vegetal, causada por substâncias como ferro ou manganês, matérias húmicas, taninos, algas, plantas aquáticas e protozoários, ou por resíduos orgânicos ou inorgânicos de indústrias, tais como produtos de mineração, polpa, papel, etc. Nas estações de tratamento de água e esgoto (que possuam efluentes coloridos), a determinação da cor é imprescindível, por ser um parâmetro operacional de controle da qualidade da água nas diversas etapas do tratamento, servindo como base para a obtenção dos valores ideais das dosagens de produtos químicos quando são utilizados processos de tratamento físico-químicos. A cor pode ser dita verdadeira ou aparente, em que a cor verdadeira é obtida pela centrifugação ou filtração da amostra. . Causada por sólidos em suspensão, tais como partículas inorgânicas como areia, silte e argila, e partículas orgânicas como algas, bactérias, plâncton em geral, etc. Há uma preocupação adicional no que se refere à presença de turbidez nas águas submetidas à desinfecção, já que os sólidos presentes podem abrigar microrganismos, protegendo-os contra a ação do agente desinfetante. Guia do profissional em treinamento - ReCESAReCESAReCESAReCESA 21 SólidosSólidosSólidosSólidos Frações a) Sólidos Totais (ST): resíduo que resta na cápsula após a evaporação em banho-maria de uma porção de amostra e sua posterior secagem em estufa a 103-105°C até peso constante. Também denominado resíduo total. b) Sólidos em Suspensão (ou sólidos suspensos) (SS): porção dos sólidos totais que fica retida em um filtro que propicia a retenção de partículas de diâmetro maior ou igual a 1,2 µm. Também denominado resíduo não filtrável. c) Sólidos Dissolvidos (SD): porção dos sólidos totais que passa pelo filtro, Também denominado resíduo filtrável. É obtido pela diferença entre ST e SS. d) Sólidos Voláteis (SV): porção dos sólidos (sólidos totais, suspensos ou dissolvidos) que se perde após a ignição ou calcinação da amostra a 550-600°C, durante uma hora para sólidos totais ou dissolvidos voláteis ou 15 minutos para sólidos em suspensão voláteis, em forno mufla. Também denominado resíduo volátil. e) Sólidos Fixos (SF): porção dos sólidos (totais, suspensos ou dissolvidos) que resta após a ignição ou calcinação a 550-600°C após uma hora (para sólidos totais ou dissolvidos fixos) ou 15 minutos (para sólidos em suspensão fixos) em forno-mufla. Também denominado resíduo fixo. f) Sólidos Sedimentáveis (SSed): porção dos sólidos em suspensão que se sedimenta sob a ação da gravidade durante um período de uma hora, a partir de um litro de amostra mantida em repouso em um cone Imhoff. TemperaturaTemperaturaTemperaturaTemperatura A temperatura é uma condição ambiental muito importante em diversos estudos relacionados ao monitoramento da qualidade de águas e no tratamento de esgotos, já que interfere diretamente nas taxas de reprodução da biota aquática e nos microrganismos envolvidos no tratamento de esgotos. O aumento da temperatura provoca o aumento da velocidade das reações, em particular as de natureza bioquímica de decomposição de compostos orgânicos. Entretanto, o incremento da temperatura diminui a solubilidade de gases dissolvidos na água, em particular o oxigênio, base para a decomposição aeróbia. No âmbito do saneamento ambiental, sólidos nas águas correspondem a toda matéria que permanece como resíduo, após evaporação, secagem ou calcinação da amostra a uma temperatura pré-estabelecida durante um tempo fixado. Em linhas gerais, as operações de secagem, calcinação e filtração são as que definem as diversas frações de sólidos presentes na água (sólidos totais, em suspensão, dissolvidos, fixos e voláteis). Têm importância nos estudos de controle de poluição das águas naturais e, principalmente, nos estudos de caracterização de esgotos sanitários e de efluentes industriais. As determinações dos níveis de concentração das diversas frações de sólidos resultam em um quadro geral da distribuição das partículas com relação ao tamanho (sólidos em suspensão e dissolvidos) e à natureza (fixos ou minerais e voláteis ou orgânicos). . Guia do profissional em treinamento - ReCESAReCESAReCESAReCESA 22 OdorOdorOdorOdor Parâmetros QuímicosParâmetros QuímicosParâmetros QuímicosParâmetros Químicos São relacionados tanto com os agentes químicos do ar e solo durante o ciclo biogeoquímico, quanto provenientes da poluição antrópica, podendo ser de natureza orgânica ou inorgânica. Os principais parâmetros químicos de qualidade de água são: matéria orgânica (DBO e DQO), pH, alcalinidade, cloretos, amônia, nitrato, nitrito, fósforo total, ortofosfato, sulfato e sulfeto, os quais serão discutidos a seguir, baseados em APHA (1998), Jordão e Pessoa (2005) e Von Sperling (2005). Matéria orgânicaMatéria orgânicaMatéria orgânicaMatéria orgânica Nas águas residuárias, encontra-se presente uma grande variedade de compostos orgânicos, que podem estar suspensos ou dissolvidos. Estes compostos são constituídos de matéria matéria matéria matéria orgânica carbonáceaorgânica carbonáceaorgânica carbonáceaorgânica carbonácea (que tem como base o carbono orgânico) e microrganismos (vivos ou mortos). Dentre os métodos de laboratório mais empregados para quantificar a matéria orgânica num corpo d’água, destacam-se os testes da Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) e Demanda Química de Oxigênio (DQO), ambos baseados na oxidação do material orgânico. Em ambos, a concentração do material orgânico está relacionada ao consumo de oxidante para a oxidação. Asdiferenças essenciais entre os testes estão no oxidante utilizado e nas condições operacionais de cada teste. É fundamental salientar que os compostos orgânicos avaliados no teste podem ser divididos em dois grupos: Matéria orgânica carbonácea:Matéria orgânica carbonácea:Matéria orgânica carbonácea:Matéria orgânica carbonácea: Corresponde à matéria presente no esgoto que pode ser consumida pelos microorganismos em seus processos metabólicos. As principais categorias de matéria orgânica encontrada nos esgotos sanitários são proteínas, carboidratos, gorduras e óleos, além de uréia, fenóis, pesticidas, entre outros (COSSICH, 2006). A água pura não produz sensação de odor nos sentidos humanos. Uma das principais fontes de odor nas águas naturais é a decomposição biológica da matéria orgânica. No meio anaeróbio, isto é, no lodo de fundo de rios e de represas e, em situações críticas, em toda a massa líquida, ocorre a formação do gás sulfídrico, H2S, que apresenta odor típico de ovo podre, de mercaptanas e amônia, esta última ocorrendo também em meio aeróbio. Águas eutrofizadas, isto é, águas em que ocorre a floração excessiva de algas devido à presença de grandes concentrações de nutrientes liberados de compostos orgânicos biodegradados, podem também manifestar odor. Em tratamento de esgotos, compostos odoríferos podem ser gerados em ETEs (Estações de Tratamento de Esgotos) que possuam tratamento anaeróbio como lagoas de estabilização, digestores anaeróbios de fluxo ascendente (DAFAs), fossas sépticas, filtros anaeróbios, etc., sendo algumas vezes o limitante da seleção do tipo de tratamento de esgotos adotado. Guia do profissional em treinamento - ReCESAReCESAReCESAReCESA 23 1. Biodegradáveis: compostos que podem ser oxidados biologicamente pelos microrganismos presentes no meio; 2. Não-biodegradáveis: compostos que não podem ser degradados biologicamente, como alguns tipos de detergentes e de derivados de petróleo, por exemplo. No teste da DBO, detecta-se somente a fração biodegradável, ou seja, a fração não biodegradável não interfere no teste. Já no teste da DQO, são detectadas ambas as frações biodegradáveis e não biodegradáveis. Assim, para a mesma amostra de esgoto, sempre a DQO será superior à DBO. Considerando-se a importância desses dois testes na análise de qualidade de água, a DQO em função da simplicidade do teste e a DBO por melhor traduzir a possibilidade ou não de processos biológicos de tratamento de esgotos, eles serão mais detalhados a seguir: Demanda Bioquímica de Oxigênio É definida como a quantidade de oxigênio dissolvido (OD) necessária para estabilizar a matéria orgânica através da ação de bactérias aeróbias. Em outras palavras, a DBO é a diferença de OD no início do teste e após um tempo de incubação de cinco dias a 20 ºC. A DBO é expressa em mgO2/L. A DBO possui a capacidade de definir a quantidade de matéria orgânica presente que, por sua vez, determina o grau de poluição de uma água residuária. Atenção!!!Atenção!!!Atenção!!!Atenção!!! Demanda Química de Oxigênio Este parâmetro mede a concentração da matéria orgânica indiretamente pela oxidação da mesma por um agente químico oxidante, em meio ácido. Uma das grandes vantagens sobre a DBO é o tempo de resposta (apenas 2 horas). Além disso, consegue envolver tudo o que é susceptível a demandas de oxigênio, como sais minerais oxidáveis e não somente a demanda satisfeita biologicamente. Outra vantagem é que não está sujeito à interferência da nitrificação, como na DBO. A DQO é também expressa em mgO2/L. Atenção!!!Atenção!!!Atenção!!!Atenção!!! Note que: quanto maior é a DQO do esgoto, maior será o consumo de oxigênio nos corpos d’água e maior o potencial de dano no meio ambiente. A DQO sempre será maior do que a DBO. O que vai aumentar ou diminuir a relação DQO/DBO é a presença do material biodegradável. Quanto menor o valor da relação DQO/DBO, maior a fração de material biodegradável. Note que: quanto maior é a DBO do esgoto, maior será o dano que o mesmo pode causar no ambiente. Guia do profissional em treinamento - ReCESAReCESAReCESAReCESA 24 pH e alcalinidadepH e alcalinidadepH e alcalinidadepH e alcalinidade CondutividadeCondutividadeCondutividadeCondutividade Nitrogênio Nitrogênio Nitrogênio Nitrogênio Um resumo das principais formas de nitrogênio é apresentado no Quadro 4. Quadro 4.Quadro 4.Quadro 4.Quadro 4. Principais formas de nitrogênio presentes nos esgotos. Formas de nitrogênioFormas de nitrogênioFormas de nitrogênioFormas de nitrogênio AbreviaçãoAbreviaçãoAbreviaçãoAbreviação DefiniçãoDefiniçãoDefiniçãoDefinição Amônia livre NH3 NH3 Amônia ionizada NH4+ NH4+ Nitrogênio total amoniacal NTA NH3 + NH4+ Nitrito NO2- NO2- O termo pH expressa a intensidade da condição ácida ou básica de um certo meio. Os esgotos sanitários apresentam-se, de um modo geral, neutros ou ligeiramente alcalinos (pH de 6,7 a 7,5). A determinação do pH é uma das mais comuns e importantes no contexto do tratamento de águas residuárias por processos químicos ou biológicos. Nestas circunstâncias, o pH deve ser mantido em faixas adequadas ao desenvolvimento das reações químicas ou bioquímicas do processo. No tratamento de lodos de ETE’s, especificamente através da digestão anaeróbia, o pH representa um dos principais parâmetros de controle do processo. Alcalinidade é a medida da capacidade do líquido em neutralizar ácidos. Ela é um importante parâmetro físico-químico devido à capacidade de atuar no tamponamento do sistema e evitar a queda do pH que pode levar o processo de tratamento ao colapso. Definida como a medida de sua capacidade de conduzir corrente elétrica sendo dependente do número e do tipo de espécies iônicas nela dispersas. Este parâmetro é geralmente expresso em bmhos/cm ou bS/cm. Águas de abastecimento e águas residuárias domésticas têm geralmente valores de condutividade entre 50 e 1500 bS/cm, sendo a condutividade do esgoto 2-4 vezes superior a da água. Medidas de condutividade são importantes na prática da irrigação, aqüicultura e prevenção de corrosão, especialmente na área do reuso de águas. Dentre os componentes inorgânicos presentes no esgoto, o nitrogênio em sua forma orgânica merece especial atenção nas análises de qualidade de água, não somente por ser um nutriente indispensável para o crescimento dos microrganismos envolvidos no tratamento biológico de esgotos, como também por possibilitar o desenvolvimento de algas e plantas aquáticas (eutrofização) e subseqüente comprometimento da qualidade dos corpos receptores. No meio aquático, o nitrogênio pode-se encontrar nas formas molecular (gasosa), orgânica (dissolvida ou em suspensão), amoniacal como amônia livre (NH3) ou ionizada (NH4+), de nitritos (NO2-) e de nitratos (NO32-). Guia do profissional em treinamento - ReCESAReCESAReCESAReCESA 25 Nitrato NO3- NO3- Nitrogênio total inorgânico NTI NH3 + NH4+ + NO2- + NO3- Nitrogênio total Kjeldahl NTK N orgânico + NH3 + NH4+ Nitrogênio orgânico N orgânico NTK – (NH3 + NH4+) Nitrogênio Total NT N orgânico + NH3 + NH4+ + NO2- + NO3- Pelo fato de o nitrogênio ser um constituinte natural de proteínas, clorofila e muitos outros compostos biológicos, ele é um componente sempre presente nos esgotos sanitários. Nesses, as formas predominantes sãoo orgânico e o amoniacal (cerca de 99% do nitrogênio total). Para o nitrogênio amoniacal, a forma NH3 (amônia livre) é predominante em valores de pH superiores a 11, sendo a forma ionizada NH4+ predominante em pH inferior a 8. Deve-se salientar que a presença de amônia livre, mesmo em pequenas concentrações, é prejudicial aos peixes. O nitrito e nitrato podem ser formados através da oxidação da amônia, em um processo chamado nitrificação, o qual é realizado por bactérias autotróficas (não necessitam de carbono presente na matéria orgânica carbonácea para o seu crescimento, mas o adquire a partir do CO2) na presença de oxigênio. Em outro processo chamado de desnitrificação, o nitrato formado é convertido em gás nitrogênio, o qual é realizado por bactérias heterotróficas (necessitam de carbono presente na matéria orgânica carbonácea) na ausência de oxigênio. A nitrificação, que ocorre em alguns processos de tratamento, consome oxigênio dissolvido e alcalinidade, provocando subseqüente redução do pH, o que, se não for controlado, pode trazer sérios problemas de eficiência da estação. Atenção!!!Atenção!!!Atenção!!!Atenção!!! Nos cursos d’água, a presença de compostos de nitrogênio pode ser um indicador de despejos de esgotos a montante e da “idade” destas ocorrências. Por exemplo, a presença excessiva de nitrogênio amoniacal indicará poluição recente e a predominância de nitratos é um indício de uma descarga mais antiga ou mais distante. Fósforo Total e Ortofosfato Fósforo Total e Ortofosfato Fósforo Total e Ortofosfato Fósforo Total e Ortofosfato Amônia � Nitrito � Nitrato (Nitrificação) Nitrato � Gás nitrogênio (Desnitrificação) Fonte: Metcalf e Eddy (2003). O fósforo, assim como o nitrogênio, é um nutriente essencial para os microrganismos responsáveis pela degradação da matéria orgânica, além de também contribuir para o processo de eutrofização. O fósforo presente nos esgotos sanitários tem origem principalmente da urina humana e do emprego de detergentes, apresentando-se, sobretudo, nas formas inorgânicas de ortofosfato, poli ou pirofosfatos e fósforo orgânico. Os ortofosfatos são diretamente disponíveis para o metabolismo biológico sem necessidade de conversões a formas mais simples. Guia do profissional em treinamento - ReCESAReCESAReCESAReCESA 26 Sulfato e SulfetoSulfato e SulfetoSulfato e SulfetoSulfato e Sulfeto Oxigênio Dissolvido (OD)Oxigênio Dissolvido (OD)Oxigênio Dissolvido (OD)Oxigênio Dissolvido (OD) CloretosCloretosCloretosCloretos Os principais parâmetros químicos de qualidade de água são resumidos no Quadro 5. Quadro 5. Quadro 5. Quadro 5. Quadro 5. Principais parâmetros químicos de qualidade de água. Matéria Orgânica � Proteínas, carboidratos, óleos e graxas, uréia, moléculas orgânicas naturais ou sintéticas. � Quantificação realizada em laboratório: DBO5 - Demanda Bioquímica de Oxigênio DQO - Demanda Química de Oxigênio COT - Carbono Orgânico Total Matéria inorgânica � N e P � são nutrientes que podem levar à eutrofização dos corpos receptores; � Sais � salinização de solos e água; � Chumbo, arsênio, cromo, mercúrio, cianeto, zinco etc. � diferentes níveis tóxicos aos organismos dos ecossistemas. � pH e Alcalinidade � Gases � N2, O2, CO2, H2S, CH4 (mais freqüentes) O oxigênio dissolvido (OD) é de essencial importância para os organismos aeróbios. Durante a estabilização da matéria orgânica, as bactérias fazem uso do oxigênio nos seus processos respiratórios, podendo vir a causar uma redução de sua concentração no meio. Geralmente estão presentes em águas brutas e tratadas em concentração que podem variar de pequenos traços até altas concentrações, encontrando-se principalmente nas formas de cloretos de sódio, cálcio e magnésio. Concentrações altas de cloretos em esgotos podem restringir o descarte de efluentes em corpos d’água e reuso de águas em irrigação, piscicultura e industrial. Os métodos convencionais de tratamento de água e esgoto não removem cloretos. A presença de sulfeto em águas residuárias se deve, principalmente, à redução do sulfato presente pelas bactérias que atuam nesse processo (BRS – bactérias redutoras de sulfato). Em estações de tratamento de esgotos, a produção e emissão de sulfeto de hidrogênio (H2S) causam odor repulsivo. Em redes coletoras de esgoto construídas em concreto, o sulfeto pode causar corrosão nas paredes devido a sua conversão a ácido sulfúrico (H2SO4). Fonte: Adaptado de Metcalf e Eddy (2003). Guia do profissional em treinamento - ReCESAReCESAReCESAReCESA 27 Debate Características BiológicasCaracterísticas BiológicasCaracterísticas BiológicasCaracterísticas Biológicas Nos esgotos sanitários, há uma imensa variedade de microrganismos, a citar as bactérias, archaea, protozoários, fungos e leveduras, algas, helmintos, etc., cada um com um papel diferente tanto no tratamento de esgotos, quanto nos ciclos biogeoquímicos que se desenvolvem nos corpos d’água em decorrência da chegada de esgotos. Por exemplo, um grupo de microrganismos é responsável pela estabilização da matéria orgânica, outro é responsável pela eliminação de nitrogênio, outro do fósforo e assim sucessivamente. Uma parte desses microrganismos, denominados de aeróbiosaeróbiosaeróbiosaeróbios, somente desempenha as suas funções na presença de oxigênio, em que a outra parte, denominados de anaeróbiosanaeróbiosanaeróbiosanaeróbios, somente realiza trabalho na ausência (ou baixíssimas concentrações) de oxigênio. Existe ainda um terceiro grupo de microrganismos, denominados de facultativosfacultativosfacultativosfacultativos, que conseguem realizar metabolismo tanto na presença como na ausência de oxigênio. Quando existe uma condição anaeróbia, mas existe nitrato, depara-se com uma condição anóxica. Os principais grupos de microrganismos envolvidos no tratamento de esgotos são detalhados no Quadro 6. Outro aspecto de grande relevância em termos da qualidade biológica da água refere-se à possibilidade da transmissão de doenças, sendo os principais patogênicos as bactérias, vírus, protozoários e helmintos. A origem desses patogênicos nos esgotos é predominantemente humana. A detecção de patógenos específicos em corpos d'água seria uma tarefa extremamente difícil, com vista na grande diversidade desses microrganismos e sua baixa concentração na amostra de água. Visando superar tal obstáculo, foi criado o conceito de organismos indicadores de contaminação fecal. Apesar de os organismos indicadores serem predominantemente não patogênicos, eles dão uma satisfatória indicação de quando uma água apresenta contaminação por fezes humanas ou de animais e, por conseguinte, da sua potencialidade para transmitir doenças. Os organismos mais comuns utilizados para tal finalidade são as bactérias do grupo coliforme, podendo ser classificadas como fecais ou termotolerantes e totais. Quadro 6.Quadro 6.Quadro 6.Quadro 6. Principais grupos de microrganismos envolvidos no tratamento biológico de esgotos. MicrorganismoMicrorganismoMicrorganismoMicrorganismo DescriçãoDescriçãoDescriçãoDescrição Bactérias � Procariotos unicelulares � Apresentam-se em várias formas e tamanhos � São os principais responsáveis pela estabilização da matéria orgânica � Algumasbactérias são patogênicas, causando principalmente doenças intestinais � Dos parâmetros físicos e químicos apresentados até agora, qual (ou quais) você acredita ser o mais importante na operação de um sistema de tratamento de esgotos? Guia do profissional em treinamento - ReCESAReCESAReCESAReCESA 28 Archaea � Procariotos unicelulares � Similares às bactérias em formas e tamanho � Parede celular, material celular e composição do RNA são diferentes � Importantes para os processos anaeróbios (produção de metano) � Em condições extremas de temperatura, pH, etc., são normalmente os microrganismos predominantes Fungos e Leveduras � Eucariotos multicelulares, não fotossintéticos � Eucariotos heterotróficos � Maioria é estritamente aeróbio � Possuem também grande importância na estabilização da matéria orgânica, podendo crescer em condições de baixa concentração de nitrogênio e baixos valores de pH � Leveduras são fungos unicelulares Protozoários � Eucariotos unicelulares � Seres aeróbios ou facultativos � Alimentam-se de bactérias, algas e outros microrganismos � São essenciais ao tratamento biológico para a manutenção de um equilíbrio entre os diversos grupos � Alguns são patogênicos Algas � Eucariotos unicelulares ou multicelulares � Autotróficos que realizam fotossíntese � Importantes para o processo de tratamento de esgotos por lagoas de estabilização Vírus � São obrigatoriamente parasitas intracelulares que contêm material genético (DNA ou RNA necessários para sua replicação). � São incapazes de sintetizar compostos, invadindo células (hospedeiros), onde se apossam e redirecionam as atividades celulares para produzir novas partículas virais à custa das células dos hospedeiros Helmintos � Animais superiores � Ovos de helmintos presentes nos esgotos podem causar doenças Conforme Von Sperling (2005), os coliformes termotolerantes (CTer) são um grupo de bactérias presentes no trato intestinal de humanos e animais, compreendendo principalmente o gênero Escherichia. O teste para CTer é feito a uma elevada temperatura, objetivando a supressão de bactérias de origem não fecal. No entanto, mesmo nessas condições, algumas bactérias não fecais ainda conseguem resistir ao aquecimento, o que levou recentemente a se preferir substituir o termo coliforme fecal por coliforme termotolerante, pelo fato de serem bactérias que resistem à elevada temperatura do teste, mas não serem necessariamente fecais. Durante todas as etapas do tratamento há um decaimento, mas a remoção completa dos CTer é muito difícil por processos físicos de sedimentação, necessitando de tratamentos específicos de desinfecção como a cloração, ultravioleta, ozônio etc. A Escherichia Coli é a principal bactéria do grupo coliformes fecais, desenvolvendo-se apenas na flora intestinal dos animais de sangue quente, garantindo, portanto, uma contaminação exclusivamente fecal. Dessa forma, funciona como um indicador de contaminação fecal. Possui grande significância, mas não garante que a Fonte: Adaptado de Metcalf e Eddy (2003) e Von Sperling (2005). Guia do profissional em treinamento - ReCESAReCESAReCESAReCESA 29 contaminação seja de origem humana, já que também pode ser encontrado em outros animais de sangue quente. Para helmintos, como não há indicadores que possam substituí-lo, a presença de seus ovos é determinada diretamente na análise laboratorial através de contagem. Esse parâmetro é importante ao se avaliar o uso da água ou esgotos para irrigação, na qual os trabalhadores podem ter contato direto com água contaminada e os consumidores podem ingerir vegetais crus ou com casca. Tais ovos podem ser removidos pelo processo físico de sedimentação, que ocorre, por exemplo, em lagoas de estabilização, e por filtração. Conseqüências da poluição O lançamento de esgotos em corpos de água ocasiona diversas conseqüências que vão do caráter sanitário e ecológico ao social e econômico, englobando, entre outras coisas: prejuízos aos usos da água (abastecimento humano, indústria, irrigação, pesca, recreação, etc.); transmissão de doenças; desequilíbrios ecológicos com prejuízos aos peixes e outros organismos aquáticos; proliferação excessiva de algas e vegetação aquática; elevação do custo de tratamento da água; degradação da paisagem; desvalorização das propriedades localizadas às margens e impactos diversos na qualidade de vida da população usuária. O Quadro 7 indica algumas conseqüências da poluição, relacionando-as com as alterações e os parâmetros existentes. QuadroQuadroQuadroQuadro 7. 7. 7. 7. Principais agentes poluidores e suas conseqüências. Poluente (alteração)Poluente (alteração)Poluente (alteração)Poluente (alteração) ConseqüênciasConseqüênciasConseqüênciasConseqüências Elevação da temperatura � Alterações nas reações químicas e biológicas � Elevação da ação tóxica de elementos e compostos químicos � Redução de teor de OD (ruim para a vida aquática aeróbia) � Diminuição da viscosidade da água (afundamento de organismos) Mudanças no pH � Corrosão � Efeitos sobre flora e fauna � Prejuízos para uso na agricultura � Aumento da toxidez de alguns compostos � Influência nos processos de tratamento Sólidos � Soterramento de animais e ovos de peixes � Aumento da turbidez da água (diminuição da atividade fotossintética) � Adsorção de poluentes (proteção de patogênicos) � Depósitos de lodo � Problemas estéticos � Salinidade (inorgânicos dissolvidos) � Toxicidade (inorgânicos dissolvidos) Matéria orgânica biodegradável � Redução de OD � Mortandade de peixes � Maus odores (decomposição anaeróbia) Matéria orgânica � Toxicidade (vários) Guia do profissional em treinamento - ReCESAReCESAReCESAReCESA 30 não-biodegradável � Espumas (detergentes) � Redução da transferência de oxigênio (detergentes) � Não-biodegradabilidade � Maus odores (fenóis) � Redução da tensão superficial � Redução da viscosidade � Danos à fauna � Sabor Nutrientes � Crescimento excessivo de algas (eutrofização: sabor, odor, toxidez, corrosão, redução da penetração da luz solar, redução de OD, danos à vida aquática, prejuízos à recreação e à navegação, entupimentos, danos às bombas e turbinas, aspecto estético ruim) � Toxicidade aos peixes (amônia) � Doença em recém-nascidos (nitratos) � Poluição de águas subterrâneas Microrganismos patogênicos � Doenças ao ser humano Metais pesados e outros compostos tóxicos � Toxicidade � Inibição do tratamento biológico � Problemas de disposição de lodo para a agricultura � Contaminação da água subterrânea � Danos à saúde humana e aos organismos aquáticos Corantes � Cor � Redução da transparência (diminuição da atividade fotossintética) � Prejuízos aos usos (manchas) Substâncias radioativas � Danos à saúde humana � Danos aos animais Depuração em corpos d’água Todo corpo d’água possui condições de recuperar-se naturalmente após o recebimento de uma carga poluidora orgânica, fenômeno este denominado de autodepuraçãoautodepuraçãoautodepuraçãoautodepuração. A autodepuração desenvolve-se ao longo do tempo, podendo ser dividida em zonas de acordo com a dimensão longitudinal do curso d’água que recebe a matéria orgânica, sejam elas: zona de degradação, zona de decomposição ativa, zona de recuperação e, por fim, zona de águas limpas. Cada zona apresenta características e comportamentos distintos com relação à matéria orgânica, ao OD, ao nitrogênio, aos organismos presentes e até mesmoao aspecto estético. O Quadro 8 ilustra as várias zonas de autodepuração e suas principais características. A forma mais comum de analisar a autodepuração é através da Curva de Depleção de Oxigênio. A Figura 6 indica o comportamento do OD, da DBO e das bactérias aeróbias em um curso d’água qualquer durante o processo de autodepuração. Fonte: Adaptado de Von Sperling (2005). Guia do profissional em treinamento - ReCESAReCESAReCESAReCESA 31 Mota (2006a) apresenta alguns fenômenos físicos, químicos e biológicos que podem contribuir para a autodepuração em um curso d’água, e aqui encontram-se detalhados, tais como: � Fenômenos físicos: - diluição: um dos mais importantes já que quanto maior a vazão do curso d’água em relação à vazão do esgoto, maior será a sua capacidade em autodepurar-se, ou seja, de recuperar-se. Para regiões semi-áridas, que possuem muitos rios intermitentes, esse fenômeno é de pouca importância; - turbulência: a absorção de oxigênio da atmosfera cresce com o aumento da turbulência; - sedimentação: faz com que a demanda de oxigênio seja menor devido à maior deposição de matéria orgânica no fundo; - temperatura: influencia na concentração de saturação do oxigênio dissolvido e nas atividades biológicas; - luz solar: possui ação germicida e é fonte de energia no processo de fotossíntese; � Fenômenos químicos: - reações de oxidação: respiração e nitrificação; - reações de redução: fotossíntese e desnitrificação; � Fenômenos biológicos: - predatismo: destruição de organismos patogênicos por outros organismos; - aglutinação: junção de partículas arrastadas para o fundo; - produção de antibióticos e toxinas: substâncias produzidas por microrganismos que têm esse tipo de ação sobre bactérias patogênicas. Quadro 8. Quadro 8. Quadro 8. Quadro 8. Zonas da autodepuração e suas características. ZonaZonaZonaZona CaracterísticasCaracterísticasCaracterísticasCaracterísticas Zona de degradação � Tem início logo após o lançamento de esgotos � Alta concentração de matéria orgânica em estágio complexo � Estética: aparência turva com formação de bancos de lodo (condições anaeróbias e geração de gás sulfídrico que causa odor desagradável) � Elevado consumo de oxigênio para estabilizar a matéria orgânica � Início da proliferação bacteriana com predominância de formas aeróbias � Aumento no teor de gás carbônico (subroduto da respiração) � Diminuição do pH (formação de ácido carbônico) � Compostos nitrogenados em teores elevados � Sensível diminuição do número de espécies de seres vivos, mas com espécies mais adaptadas com mais indivíduos � Grande quantidade de patogênicos se o esgoto for doméstico � Há protozoários (alimentam-se de bactérias) e fungos (alimentam-se de matéria orgânica) � Presença rara de algas e elevada turbidez � Evasão de crustáceos, moluscos, peixes, etc. Zona de decomposição ativa � Início de reorganização do ecossistema � Microrganismos atuando na decomposição da matéria orgânica � Estado mais deteriorado da qualidade da água Guia do profissional em treinamento - ReCESAReCESAReCESAReCESA 32 � Coloração acentuada e depósitos de lodo no fundo � Menor concentração de OD (condições de anaerobiose) � Vida anaeróbia predomina sobre a aeróbia � Bactérias reduzem-se (falta de alimento, luz, floculação, adsorção e precipitação) � Maior parte do nitrogênio na forma de amônia (oxidando a nitrito no final desta zona) � Número de patogênicos diminui (não resistentes às novas condições ambientais) � Número de protozoários cresce � Macrofauna ainda com espécies restritas Zona de recuperação � Água mais clara e aparência melhor � Lodo sedimentado com aparência granular (diminuição na emissão de gases) � Matéria orgânica bem estabilizada (compostos inertes) � Consumo de oxigênio mais reduzido � Aumento no teor de oxigênio (reaeração atmosférica > consumo de OD) � Condições anaeróbias não ocorrem mais � Amônia é convertida a nitritos e nitratos � Fósforo convertido a fosfatos � Desenvolvimento das algas (nutrientes e luz) � Aumento da atividade fotossintética (aumento no teor de oxigênio) � Bactérias e protozoários em número reduzido � Aparecem microcrustáceos, vermes, dinoflagelados, esponjas, musgos e larvas de insetos � Surgem os primeiros peixes, mais tolerantes (cadeia alimentar mais diversificada) Zona de águas limpas � Condições normais de teores de oxigênio, de matéria orgânica e de bactérias (patógenos, provavelmente também) � Aparência semelhante à anterior no ponto de vista da poluição � Predominância dos compostos minerais em formas oxidadas e estáveis � Concentração de OD próxima a de saturação � Maior riqueza em nutrientes � Maior produção de algas � Restabelecimento da cadeia alimentar (grandes crustáceos e vários peixes) � Grande diversidade de espécies � Ecossistema estável (clímax da comunidade) Fonte: Adaptado de Mota (2006) e Von Sperling (2005). Guia do profissional em treinamento - ReCESAReCESAReCESAReCESA 33 Esgoto (matéria orgânica) Rio OD Distância DBO Distância Bact. Aeró- bias Figura 6. Figura 6. Figura 6. Figura 6. OD, DBO e Bactérias Aeróbias nas zonas da autodepuração. A queda dos níveis de oxigênio dissolvido, por conseqüência do processo de respiração dos microrganismos envolvidos na depuraçãodepuraçãodepuraçãodepuração dos esgotos, corresponde à resposta mais nociva da poluição de um corpo d’água em termos ecológicos, cujo impacto estende-se a toda comunidade aquática, onde certas espécies são naturalmente selecionadas em função da redução dos teores de oxigênio. Diante desse fato, o oxigênio dissolvido tem sido tradicionalmente utilizado para a verificação do grau de poluiçãopoluiçãopoluiçãopoluição e de autodepuraçãoautodepuraçãoautodepuraçãoautodepuração em corpos d’água, onde ocorre, na verdade, um balanço entre as fontes de consumo e as fontes de produção de oxigênio. Os principais fenômenos que interagem no balanço de oxigênio dissolvido em um corpo d’água são mostrados no Quadro 9. Zona de Degradação Zona de Decomposição Ativa Zona de Recuperação Zona de Águas Limpas Fo n te : A d ap ta d o d e M o ta ( 2 0 0 6 ) Guia do profissional em treinamento - ReCESAReCESAReCESAReCESA 34 Assim, o conhecimento da autodepuração possui grande importância para que seja mantida a capacidade de tratamento natural de esgotos lançados por parte dos mananciais, de forma a garantir a qualidade destes para os usos a que se destinam. Quadro 9.Quadro 9.Quadro 9.Quadro 9. Principais fenômenos que interagem no balanço de oxigênio dissolvido em um corpo d’água. ProcessoProcessoProcessoProcesso ImpImpImpImpacto no Balanço de ODacto no Balanço de ODacto no Balanço de ODacto no Balanço de OD Respiração aeróbia Decréscimo Digestão anaeróbia Nenhum Fotossíntese Acréscimo Nitrificação Decréscimo Reaeração atmosférica Acréscimo
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