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Fisiologia 1 Sistema de Rede de Esgoto Sanitário Eduardo Videla 1ª e di çã o Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 2 DIREÇÃO SUPERIOR Chanceler Joaquim de Oliveira Reitora Marlene Salgado de Oliveira Presidente da Mantenedora Wellington Salgado de Oliveira Pró-Reitor de Planejamento e Finanças Wellington Salgado de Oliveira Pró-Reitor de Organização e Desenvolvimento Jefferson Salgado de Oliveira Pró-Reitor Administrativo Wallace Salgado de Oliveira Pró-Reitora Acadêmica Jaina dos Santos Mello Ferreira Pró-Reitor de Extensão Manuel de Souza Esteves DEPARTAMENTO DE ENSINO A DISTÂNCIA Gerência Nacional do EAD Bruno Mello Ferreira Gestor Acadêmico Diogo Pereira da Silva FICHA TÉCNICA Texto: Eduardo Videla Revisão Ortográfica: Maria Luzia Paiva de Andrade Projeto Gráfico e Editoração: Antonia Machado, Eduardo Bordoni, Fabrício Ramos e Victor Narciso Supervisão de Materiais Instrucionais: Antonia Machado Ilustração: Eduardo Bordoni e Fabrício Ramos Capa: Eduardo Bordoni e Fabrício Ramos COORDENAÇÃO GERAL: Departamento de Ensino a Distância Rua Marechal Deodoro 217, Centro, Niterói, RJ, CEP 24020-420 www.universo.edu.br Ficha catalográfica elaborada pela Biblioteca Universo – Campus Niterói Bibliotecária: Elizabeth Franco Martins – CRB 7/4990 Informamos que é de única e exclusiva responsabilidade do autor a originalidade desta obra, não se r esponsabilizando a ASOEC pelo conteúdo do texto formulado. © Departamento de Ensi no a Dist ância - Universidade Salgado de Oliveira Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta publicação pode ser reproduzida, arquivada ou transmitida de nenhuma forma ou por nenhum meio sem permissão expressa e por escrito da Associação Salgado de Oliveira de Educação e Cultura, mantenedor a da Univer sidade Salgado de Oliveira (UNIVERSO). Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 3 Palavra da Reitora Acompanhando as necessidades de um mundo cada vez mais complexo, exigente e necessitado de aprendizagem contínua, a Universidade Salgado de Oliveira (UNIVERSO) apresenta a UNIVERSO EAD, que reúne os diferentes segmentos do ensino a distância na universidade. Nosso programa foi desenvolvido segundo as diretrizes do MEC e baseado em experiências do gênero bem-sucedidas mundialmente. São inúmeras as vantagens de se estudar a distância e somente por meio dessa modalidade de ensino são sanadas as dificuldades de tempo e espaço presentes nos dias de hoje. O aluno tem a possibilidade de administrar seu próprio tempo e gerenciar seu estudo de acordo com sua disponibilidade, tornando-se responsável pela própria aprendizagem. O ensino a distância complementa os estudos presenciais à medida que permite que alunos e professores, fisicamente distanciados, possam estar a todo momento ligados por ferramentas de interação presentes na Internet através de nossa plataforma. Além disso, nosso material didático foi desenvolvido por professores especializados nessa modalidade de ensino, em que a clareza e objetividade são fundamentais para a perfeita compreensão dos conteúdos. A UNIVERSO tem uma história de sucesso no que diz respeito à educação a distância. Nossa experiência nos remete ao final da década de 80, com o bem- sucedido projeto Novo Saber. Hoje, oferece uma estrutura em constante processo de atualização, ampliando as possibilidades de acesso a cursos de atualização, graduação ou pós-graduação. Reafirmando seu compromisso com a excelência no ensino e compartilhando as novas tendências em educação, a UNIVERSO convida seu alunado a conhecer o programa e usufruir das vantagens que o estudar a distância proporciona. Seja bem-vindo à UNIVERSO EAD! Professora Marlene Salgado de Oliveira Reitora. Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 4 Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 5 Sumário Apresentação da disciplina ............................................................................................. 07 Plano da disciplina ............................................................................................................ 08 Unidade 1 – Qualidade Da Água ................................................................................... 11 Unidade 2 – Vazões e Características dos Esgotos .................................................... 35 Unidade 3 – Fluxo Por Gravidade Em Canais E Tubos Circulares ........................... 71 Unidade 4 – Seções Especiais Para Os Condutos. Materiais Empregados Nas Redes Coletoras De Esgotos........................................................................................................ 111 Unidade 5 – Bombas E Estações Elevatórias............................................................... 135 Unidade 6 – Sistemas De Coleta E Transporte De Esgoto Sanitário...................... 165 Considerações finais ......................................................................................................... 207 Conhecendo o autor ........................................................................................................ 209 Referências .......................................................................................................................... 210 Anexos.................................................................................................................................. 215 Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 6 Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 7 Apresentação da disciplina A disciplina sistema de rede de esgoto sanitário, aqui apresentada, tem por objetivo não apenas possibilitar a capacitação técnica do aluno em relação aos diferentes tipos de sua aplicação, mas, acima de tudo, permitir a construção do conhecimento acerca dos aspectos econômicos e sociais envolvidos e relacionados diretamente à ausência, em muitas regiões, de uma gestão pública atuante e eficaz. Atualmente, no Brasil, temos apenas 48,6% da população com acesso a um sistema de rede de esgoto sanitário, significando que mais de noventa e sete milhões de pessoas não têm acesso a esse serviço. Da mesma forma, estudos realizados apontam que mais de 3,5 milhões de pessoas despejam irregularmente o esgoto em corpos d’água, mesmo tendo acesso a redes coletoras. O panorama acima apresentado pressupõe dois pontos principais a serem estudados: O primeiro se refere à ampliação e melhoria dos sistemas de redes de esgotos sanitários, os quais estão vinculados à adoção de políticas públicas comprometidas com o bem-estar social. Já o segundo ponto é relacionado à conscientização, por parte da população, dos impactos negativos significativos que ações de despejo irregular de esgotos podem causar. O grande desafio dos gestores ambientais é exatamente este, que é o de adotar estratégias que atendam, ao mesmo tempo, a necessidade técnica e a educação ambiental. Esse constitui o principal paradigma da disciplina aqui apresentada, fomentando a discussão e viabilizando a este novo profissional de Engenharia Ambiental o acesso a novas e eficazes ferramentas de atuação. Nosso intuito é, por fim, através desta disciplina, orientar o aluno em sua formação técnica e cidadã, para que, ao final, possa visualizar novos caminhos e perspectivas tanto na elaboração de projetos de sistemas de redes de esgotos sanitários eficazes, quanto na plena participação em ações que visem à melhoria da qualidade de vida, o bem-estar social e a preservação ambiental. Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 8 Plano da Disciplina Unidade 1 –Qualidade da Água Nesta primeira unidade, estudaremos quais são os parâmetros físicos, químicos e biológicos utilizados para a certificação da qualidade da água, bem como se procede a interpretação de resultados de determinações analíticas. Estudaremos, igualmente, algumas legislações referentes ao tema. Objetivo da Unidade: Conhecer os parâmetros físicos, químicos e biológicos utilizados para a certificação da qualidade da água, assim como seus resultados e suas determinações analíticas, além de identificar as legislações pertinentes ao tema. Unidade 2 – Vazões e Características dos Esgotos Nesta segunda unidade, estudaremos todos os itens relacionados às vazões e características dos esgotos, tais como: A classificação e composição dos esgotos domésticos, o conceito de poluição, as características físicas, químicas e biológicas dos despejos de esgotos, os importantes contaminantes, as doenças de veiculação hídrica, as contribuições per capita, a relação entre água e esgoto, as variações nas vazões de esgoto, os conceitos de vazão de projeto e vazão de sustentação, as perdas e infiltrações e a concentração do esgoto. Objetivo da Unidade: Conhecer todos os itens relacionados às vazões e características dos esgotos e sua importância para a elaboração de um projeto de sistema de rede de esgoto sanitário atualizado e eficaz. Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 9 Unidade 3 – Fluxo por Gravidade em Canais e Tubos Circulares A terceira unidade apresenta o funcionamento e o comportamento do fluxo por gravidade em canais e tubos circulares. Nesta terceira unidade, estão contemplados os tópicos sobre escoamento do esgoto, a solução hidráulica de escoamento, as leis gerais, a linha piezométrica, as perdas de carga por atrito e localizadas, a fórmula de Chézy, as fórmulas para o cálculo do coeficiente de Chézy, Ganguillet-Kutter, Bazin e Manning, os padrões para redes de esgotos sanitários segundo a NBR 9649 (Elaboração de Projetos de Redes de Esgotos Sanitários), o limite de velocidade e variação de tirantes e a conceituação de galeria de águas pluviais. Objetivo da Unidade: Conhecer como se apresenta o fluxo por gravidade em canais e tubos circulares em função de leis e características das redes, aplicando as fórmulas de cálculo específicas e em conformidade com a padronização técnica brasileira. Unidade 4 – Seções Especiais para os Condutos. Materiais Empregados nas Redes Coletoras de Esgotos A quarta unidade contempla as seções especiais para os condutos e os materiais empregados nas redes coletoras de esgotos. Estudaremos os conceitos de seções retangulares, ovoides, em forma de ferradura e elíptica, quais suas aplicações e critérios para projetos e as obras de lançamento final. Objetivo da Unidade: Conhecer conceitos de seções especiais para condutos, aplicações e uso, critérios técnicos para elaboração de projetos, obras de lançamento final e materiais empregados nas redes coletoras de esgotos. Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 10 Unidade 5 – Bombas e Estações Elevatórias Nesta quinta unidade estudaremos bombas e estações elevatórias elencando aspectos técnicos, características e operação. A unidade engloba: Classificação de bombas centrífugas (grandeza e características), seleção das bombas centrífugas, quais são as curvas características das tubulações e das bombas centrífugas, pontos de trabalho das bombas centrífugas, conceituação e operacionalização de estações elevatórias e poços de sucção. Objetivo da Unidade: Conhecer as características e especificidades de bombas e estações elevatórias, conceitual e operacionalmente. Unidade 6 – Sistemas de Coleta e Transporte de Esgoto Sanitário A sexta e última unidade demonstra como funcionam os sistemas de coleta e transporte de esgoto sanitário. Nela estudaremos as plantas e dados necessários aos projetos, os traçados de rede, os tipos de traçados, o roteiro do projeto, a planilha de cálculo, o dimensionamento de uma rede coletora de esgotos, como são feitas as valas, quais os procedimentos para as escavações manuais e mecânicas, os rendimentos, os tipos de escoramentos, o reaterro, as sondagens e o esgotamento. Objetivo da Unidade: Conhecer o funcionamento de um sistema de coleta e transporte de esgoto sanitário no âmbito de seu projeto, suas características e aplicações, de modo que, ao final da unidade, o aluno obtenha as competências necessárias para aplicabilidade prática do sistema. Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 11 1 Qualidade Da Água Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 12 Bem-Vindo à primeira unidade! Nela estudaremos quais são os parâmetros físicos, químicos e biológicos utilizados para a certificação da qualidade da água, assim como se procede a interpretação de resultados e determinações analíticas. Estudaremos igualmente algumas legislações referentes ao tema. Objetivo da Unidade: Conhecer os parâmetros físicos, químicos e biológicos utilizados para a certificação da qualidade da água, assim como seus resultados e suas determinações analíticas e identificar as legislações pertinentes ao tema. Plano da Unidade: Parâmetros físicos, químicos e biológicos de qualidade da água. Interpretação de resultados de determinações analíticas; Lei nº 11.445/2007 da Presidência da República; Resolução CONAMA nº 357/2005 do Ministério do Meio Ambiente; Portaria nº 518/2004 do Ministério da Saúde. Bons estudos! Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 13 1 - Parâmetros físicos, químicos e biológicos de qualidade da água. Interpretação de resultados de determinações analíticas. A água é um recurso natural finito de grande valor social e econômico. É essencial para as atividades humanas, seja para uso em processos produtivos, seja para abastecimento urbano, entretanto, a crescente degradação de corpos d’água e mananciais compromete sua qualidade, sendo necessária uma análise qualitativa para certificar que se encontra dentro dos padrões internacionais recomendados. Essa análise é baseada em parâmetros físicos, químicos e biológicos, os quais possibilitam demonstrar a presença de agentes contaminantes ou orgânicos para que sejam aplicadas as técnicas de correção e se tenha, ao final do processo, a potabilidade da água. No Brasil, a Portaria n° 2.914, de 12 de dezembro de 2011, dispõe sobre os procedimentos de controle e de vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade. Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 14 A tabela abaixo mostra o padrão microbiológico da água para o consumo humano (Tabela 1.1) Tipo de água Parâmetro VMP(1) Água para consumo humano Escherichia coli(2) Ausência em 100 mL Água tratada Na saída do tratamento Coliformes totais (3) Ausência em 100 mL No sistema de distribuição (reserva- tórios e rede) Escherichia coli Ausência em 100 mL Coliformes totais(4) Sistemas ou soluções alternativas coletivas que abastecem menos de 20.000 habitantes. Apenas uma amostra, entre as amostras examinadas no mês, poderá apresentar resultado positivo. Sistemas ou soluções alternativas coletivas que abastecem a partir de 20.000 habitantes. Ausência em 100mL em 95% das amostras examinadas no mês. Notas: (1)Valor máximo permitido. (2)Indicador de contaminação fecal. (3)Indicador de eficiência de tratamento. (4)Indicador de integridade do sistema de distribuição(reservatório e rede) Fonte: Portaria n° 518 do Ministério da Saúde (2004) 1.1 - Parâmetros Físicos: 1.1.1 - Turbidez – Dificuldade de transmissão da luz através da água devido, essencialmente, aos materiais sólidos dissolvidos. Indicam a ocorrência de partículas de rocha, argila e silte (origem natural), resíduos industriais ou mesmo dejetos de esgotos domésticos (origem antropogênica). 1.1.2 - Cor - A capacidade de absorção de determinadas radiações de forma visível é denominada cor. Não há como atribuí-la a constituintes exclusivos, mesmo que algumas delas em corpos d’água naturais possam ser indicativos de contaminantes. Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 15 A análise em laboratório é feita por comparação, utilizando-se um padrão standard à base de cloruro de cobalto – CI2CO e cloroplatinato de potássio. Os principais tratamentos para correção da cor são a coagulação e filtração, a adsorção através de carvão ativado ou a cloração. 1.1.3 - Condutividade e Resistividade - A capacidade que a água tem para conduzir eletricidade é chamada de condutividade. Uma água condutiva representa a presença de materiais ionizáveis na mesma e resulta basicamente do movimento dos íons de impurezas presentes. A resistividade é a medida inversa da condutividade, ou seja, quanto maior a resistência menor o número de impurezas presente na água, ou em outras palavras, menor sua condutividade. A análise da condutividade é realizada através de um equipamento chamado condutivímetro. Por certo, a medida da condutividade é uma ótima forma de controle de qualidade da água, entretanto, devem ser analisados três aspectos básicos: Não seja uma contaminação orgânica por substâncias não ionizáveis; Se utilize uma temperatura constante para todas as medições; Seja relativamente constante a composição da água. 1.2 - Parâmetros Químicos: 1.2.1 - PH – Em 1909 o químico Dinamarquês Søren Peter Lauritz Sørensen introduziu o conceito de PH (Potencial Hidrogeniônico). O PH varia de acordo com a composição e a temperatura de cada substância (concentração de metais, sais, etc). A escala para medição do PH varia de 0 a 14 e consideramos o valor 7 como sendo neutro. A acidez máxima é representada pelo valor 0 e a alcalinidade máxima representada pelo valor 14. Sendo assim, consideramos uma substância alcalina (ou básica) se os valores apresentados em sua medição encontram-se entre 7 e 14 e ácida, se os valores encontrados estão entre 0 e 7. Considerando águas naturais, podemos dizer que a grande maioria apresenta PH entre 6 e 8. A medição é realizada de maneira simples com um PHMETRO, entretanto, é necessário que o equipamento esteja devidamente calibrado. Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 16 Também podemos utilizar a metodologia de papéis indicadores, os quais variam sua coloração de acordo com o PH (ácido ou básico). 1.2.2 - Dureza – A dureza de uma água indica a presença de sais dissolvidos de magnésio e cálcio. Esta análise tem por objetivo medir a capacidade de uma água produzir incrustrações. A dureza pode interferir tanto em águas de utilização industrial quanto em águas de utilização doméstica. Representa a maior fonte de incrustrações em trocadores de calor, tubulações e caldeiras, por exemplo. Da mesma forma águas consideradas brandas podem não ser indicadas ao consumo humano. Tipos de Dureza da Água: a) Dureza total ou hidrométrica (TH). Essa dureza mede o conteúdo total de íons Ca++ e Mg++. b) Dureza permanente ou não carbonatada. Essa dureza também mede o conteúdo total de íons, mas com a diferença de que mede Ca++ e Mg++ depois de deixar a água em ebulição por trinta minutos, filtrando e recuperando o volume inicial com o uso de água destilada. Não é uma metodologia precisa, uma vez que as condições de ebulição da água podem interferir no processo. c) Dureza não carbonatada ou temporal. Essa dureza está associada a íons CO3 H=, a qual é eliminável através da ebulição, caracterizando-se pela diferença entre a dureza total e a permanente. A desmineralização ou abrandamento é o tratamento para diminuição da dureza. 1.2.3 - Alcalinidade – Medida da capacidade de neutralização de ácidos. Ocorre, principalmente, devido à presença de bicarbonatos, carbonatos e hidróxidos, sendo os compostos mais comuns presentes os hidróxidos de cálcio ou de magnésio, os carbonatos de cálcio ou de magnésio, os bicarbonatos de cálcio ou de magnésio e os bicarbonatos de sódio ou de potássio, assim como os fosfatos e silícios ou alguns outros ácidos que tenham caráter débil*. Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 17 Para análises laboratoriais de medição da alcalinidade utiliza-se ácido sulfúrico. Interessante lembrar que quando uma água para uso industrial apresenta valores muito elevados de alcalinidade, pode originar sérios problemas de formação de depósitos e corrosão em alguns sistemas que a mesma for utilizada. 1.2.4 - Acidez Mineral – A acidez representa a capacidade de neutralização de ácidos. Normalmente, águas em seu estado natural não apresentam acidez, entretanto, águas superficiais podem apresentar ácidos face à contaminação em razão de despejos de mineradoras ou plantas industriais. A acidez da água afeta tubulações ou caldeiras, promovendo a corrosão. Utilizam-se as mesmas unidades de alcalinidade para sua medição, a qual é determinada pela adição de bases. A correção é feita com álcalis. 1.2.5 - Sólidos Dissolvidos – Sólidos dissolvidos ou salinidade total é a medida de quantidade de matéria dissolvida na água. Determinamos os sólidos dissolvidos através da evaporação de determinado volume de água previamente filtrada. Podem ter origem orgânica ou inorgânica, em águas subterrâneas ou superficiais. A Portaria n° 36 do Ministério da Saúde estabelece como padrão de potabilidade 1.000 mg/L de sólidos totais dissolvidos. O CONAMA (Conselho Nacional de Meio Ambiente) define em sua Resolução n° 20 que o valor máximo é de 500 mg/L. Esses valores também são válidos para águas de irrigação tendo em vista que o excesso de sólidos dissolvidos pode gerar graves problemas de salinização do solo. Os sólidos dissolvidos estão ainda relacionados com a condutividade elétrica da água. Lembrete! * Caráter Débil é quando um ácido se ioniza parcialmente, sendo, portanto, a reação reversível. Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 18 Figura 1.1 – Classificação de Sólidos pelo Tamanho Fonte: Introdução ao tratamento de esgoto/www.engenhariaambiental.unir.br 1.2.6 - Sólidos Totais – Sólidos totais são a soma dos sólidos dissolvidos e dos sólidos em suspensão presentes na água. São todas as substâncias que permanecem na cápsula após a total secagem de um determinado volume de amostra de água durante sua análise (NTS 013 - Norma Técnica Interna da SABESP – Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo – NTS 013). 1.2.7 - Sólidos em Suspensão – Todas as substâncias que após filtração e secagem, permaneçam retidas na membrana – fibra de vidro com porosidade 1,2μm (NTS 013 - Norma Técnica Interna da SABESP – Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo – NTS 013). Segundo Carvalho (2008) “Conhecer o comportamento e a quantidades dos sólidos em suspensão é de fundamental importância para estudos de bacias, em relação a projetos hidráulicos, ambientais e usos dos recursos hídricos.”. Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 19 Figura 1.2 – Relacionamento das Análises de Sólidos Fonte: Metcalf & Eddy (1991) 1.2.8 - Coloides – Coloides ou partículas coloidais são impurezas que apresentam diâmetro médio entre 1 e 1.000nm(subunidade do metro, correspondente a 1×10−9 metro, ou seja, um milionésimo de milímetro). Por serem muito pequenas essas partículas não se sedimentam com a ação da gravidade. Nesse caso é necessário acrescentar à água o que chamamos de coagulantes químicos. No Brasil, Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 20 o sulfato de alumínio (Al2(SO4)3) é o mais utilizado. Esses coagulantes são insolúveis na água e ocorre a geração de íons positivos (cátions), os quais atraem as impurezas (coloides) que são carregadas negativamente. Essas etapas do processo de tratamento tem o nome de coagulação e floculação. 1.2.9 - Sulfatos – O sulfato é um dos íons mais abundantes na natureza. É representado pelo ânion SO4-2. Através da dissolução de solos e rochas surge nas águas subterrâneas. Em águas superficiais sua ocorrência é em função de descargas de esgotos domésticos e efluentes industriais. Em águas tratadas, ocorrem devido ao uso de coagulantes como o sulfato de alumínio, sulfato férrico, sulfato ferroso e caparosa clorada. Em águas de abastecimento público o sulfato pode provocar efeitos laxativos se não corretamente controlado. O padrão de potabilidade é fixado em 400 mg/L, em conformidade com a Portaria n° 36 do Ministério da Saúde. 1.2.10 - Cloretos – Da mesma forma que o sulfato, o cloreto surge nas águas subterrâneas através de solos e rochas. Em águas superficiais as descargas de esgotos são fontes importantes de carreamento dos cloretos para as águas superficiais. Cada pessoa expele cerca de 6 g de cloreto diariamente através da urina, tornando os esgotos grandes locais de concentração de cloreto, ultrapassando 15mg/L. Para as águas de abastecimento público, a concentração de cloreto constitui padrão de potabilidade (250 mg/L), em conformidade com a Portaria n° 36 do Ministério da Saúde. O cloreto provoca ainda sabor salgado na água sendo necessário, nesse sentido, realizar seu controle. 1.2.11 - Fosfatos – Geralmente o fosfato forma sais de pouca solubilidade, precipitando facilmente como fosfato calcácico. Quando se corresponde com um ácido débil o fosfato contribui para a alcalinidade das águas. Normalmente não são encontrados nas águas valores acima de 1 ppm, entretanto, pode, devido à utilização de fertilizantes, chegar a algumas dezenas. O fosfato pode também ser crítico na eutrofização das águas superficiais. 1.2.12 - Nitratos – Representa o contaminante inorgânico em águas subterrâneas que causa maior preocupação, ocorrendo normalmente em aquíferos de zonas suburbanas e rurais. Sua origem nesses reservatórios se dá pela utilização de Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 21 fertilizantes com nitrogênio em plantações e cultivo do solo, esgoto humano depositado em sistemas sépticos e deposição atmosférica (BAIRD; CANN, 2011). Deve ser controlado uma vez que o excesso de nitrato na água potável pode causar a síndrome do bebê azul em recém-nascidos e em adultos pode causar câncer de estômago, assim como aumentar a probabilidade de câncer de mama em mulheres (BAIRD; CANN, 2011). 1.2.13 – DBO – A demanda bioquímica de oxigênio é a quantidade de oxigênio necessária para a estabilização da matéria orgânica presente no esgoto. Em um efluente, quanto menor o nível de DBO menor será seu efeito poluidor. O valor da DBO é utilizado na estimativa das matérias orgânicas não apenas dos efluentes, mas também dos recursos hídricos de maneira geral. Em uma estação de tratamento de esgoto é avaliada a necessidade de aeração, que é a oxigenação do efluente, também pelos valores identificados de DBO. Consiste no parâmetro mais utilizado para medição do consumo de oxigênio na água e representa a quantidade de oxigênio consumido pelos peixes e demais organismos aeróbios. 1.2.14 – DQO – A demanda química de oxigênio constitui um parâmetro fundamental para os estudos de caracterização de efluentes industriais e esgotos sanitários. Através da DQO é avaliada a quantidade de oxigênio dissolvido (OD) que é consumido em meio ácido, que leva à degradação da matéria orgânica. As avaliações dos valores de DQO determinam o grau de poluição da água, refletindo nessa análise a quantidade total de componentes oxidáveis como fósforo, detergentes, hidrogênio de hidrocarbonetos ou carbonos. É um dos parâmetros mais expressivos na análise da qualidade da água e tratamento de esgotos sanitários. 1.3 - Parâmetros Biológicos: 1.3.1 - Algas – São responsáveis pela produção de grande parte do oxigênio existente na natureza, entretanto, em relação à qualidade da água podem ocasionar alguns problemas como: Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 22 Aumento do teor da matéria orgânica, produção excessiva de lodo, liberação de inúmeros compostos que podem ser tóxicos ou interferir diretamente no odor e sabor, aumenta a turbidez, dificultando a penetração da luz, quando agrupadas em camadas em superfícies de reservatórios, assim como aderindo às paredes dos mesmos. 1.3.2 - Organismos Patogênicos – Vírus, bactérias, protozoários e vermes. São originados a partir de dejetos de pessoas hospedeiras ou infectadas. Dentre esses, o grupo coliforme é utilizado como indicador biológico de poluição. Existem os coliformes totais e os coliformes fecais. A razão da escolha desse grupo de bactérias como indicador de contaminação da água deve-se aos seguintes fatores: Estão presentes nas fezes de animais de sangue quente, inclusive os seres humanos; Sua presença na água possui uma relação direta com o grau de contaminação fecal; 1.3.2.1 - Coliformes a) Coliformes Totais – Compõe o grupo de bactérias gram-negativas (podendo ser aeróbias ou anaeróbicas*), o que depende do ambiente e da bactéria. b) Coliformes Fecais – Conhecidos como “Termotolerantes” já que suportam temperaturas superiores a 40°C. Normalmente são excretados em grandes quantidades através das fezes. Uma análise microbiológica da água indica a presença de coliformes totais e fecais, estabelecendo parâmetros da ocorrência desses organismos patogênicos. Podem transmitir doenças (através da ingestão de água contaminada) como a febre tifoide, febre paratifoide, cólera e desinteria bacilar. Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 23 Figura 1.3 – Doenças Veiculadas pela Água Doenças Agentes patogênicos Origem Bacteriana Febre tifoide e paratifóide Salmonella typhi Salmonella parathyphi A e B Disenteria bacilar Shigella sp Cólera Vibrio cholerae Gastroenterites agudas e diarréias Escherichia coli enterotóxica Campylobacter Yersínia enterocolítica Salmonella sp Shigella sp Origem Viral Hepatite A e B Vírus da hepatite A e B Poliomielite Vírus da poliomielite Gastroenterites agudas e crônicas Vírus Norwalk Rotavírus Enterovírus Adenovírus Origem Parasitária Disenteria amebiana Entamoeba histolytica Giárdia lâmblia Gastroenterites Cryptosporidium Fonte: Portaria n° 518 do Ministério da Saúde (2004) 1.4 - Interpretação de resultados de determinações analíticas Toda análise de qualidade da água para consumo humano deve seguir rigorosamente as metodologias padronizadas na busca de um resultado preciso e confiável. Os laboratórios de referência devem garantir que não haja discrepâncias entre os valores obtidos e os recomendados pelas agências de vigilância da qualidade da água. Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 24 Os laboratórios de análise de qualidade da água devem ser estruturados para atendimento às demandas, assim como para garantir uma análise atualizada com as necessidades de cada região onte atuam. Os ensaios analíticos são normalmente requisitados por inúmeros motivos. No caso deanálise de qualidade de água os objetivos principais são o estabelecimento do perfil de concentração e do teor médio em um determinado material presente na água ou o grau de contaminação da mesma. Nos dois casos é necessário realizar a coleta de determinada quantidade de amostra e, obviamente, o procedimento para obter cada amostra dependerá do tipo de análise a ser realizada. As amostras são a parte representativa do material original, contendo suas características naturais, sendo assim, a amostra deve ser coletada de modo a preservar todas as suas especificidades as quais mostrarão, depois de analisadas em laboratório, todos os itens presentes tais quais suas concentrações, quantidades e características. Definições da IUPAC – International Union of Pure and Applied Chemistry/União Internacional de Química Pura e aplicada - em relação às amostras: 1.4.1 - Amostra: Uma parcela do material selecionada para representar um corpo maior do material; 1.4.2 - Manuseio de amostra: Se refere à manipulação a que as amostras são expostas durante o processo de amostragem, desde sua seleção a partir do material original até o descarte de todas as amostras e porções de ensaio; 1.4.3 - Subamostra: Se refere a uma parcela da amostra obtida por seleção ou divisão; uma unidade individual do lote aceita como parte da amostra ou; a unidade final da amostragem multifásica; Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 25 1.4.4 - Amostra de laboratório: Material primário entregue ao laboratório; 1.4.5 - Amostra de ensaio: A amostra preparada a partir da amostra de laboratório; 1.4.6 - Preparação da amostra: Isto descreve os procedimentos seguidos para selecionar a porção de ensaio a partir da amostra (ou subamostra) e inclui: processamento no laboratório; mistura (homogeneização); redução; coning & quartering1; riffling2; moagem e trituração; 1.4.7 - Porção de ensaio: Se refere ao material efetivo, pesado ou medido para a análise. Figura 1.4 – Fases do Procedimento para Coleta de Amostras Fonte: OMS, 1998 A interpretação dos resultados de determinação analítica para a qualidade da água é obtida em função das diversas técnicas padronizadas para cada tipo de material e/ou contaminante levando em consideração os valores máximos permitidos pela legislação pertinente. Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 26 2 - Lei nº 11.445, de 05 de janeiro de 2007 - Diretrizes Nacionais para o Saneamento Básico e para a Política Federal de Saneamento Básico. Essa lei tem por objetivo a regulamentação das ações relativas aos serviços públicos de saneamento básico, assim como a garantia do atendimento à população com ausência e/ou deficiência desses serviços. São princípios fundamentais dessa Lei: a) I - universalização do acesso; b) II - integralidade, compreendida como o conjunto de todas as atividades e componentes de cada um dos diversos serviços de saneamento básico, propiciando à população o acesso na conformidade de suas necessidades e maximizando a eficácia das ações e resultados; c) III - abastecimento de água, esgotamento sanitário, limpeza urbana e manejo dos resíduos sólidos realizados de formas adequadas à saúde pública e à proteção do meio ambiente; d) IV - disponibilidade, em todas as áreas urbanas, de serviços de drenagem e de manejo das águas pluviais adequados à saúde pública e à segurança da vida e do patrimônio público e privado; e) V - adoção de métodos, técnicas e processos que considerem as peculiaridades locais e regionais; f) VI - articulação com as políticas de desenvolvimento urbano e regional, de habitação, de combate à pobreza e de sua erradicação, de proteção ambiental, de promoção da saúde e outras de relevante interesse social, voltadas para a melhoria da qualidade de vida, para as quais o saneamento básico seja fator determinante; g) VII - eficiência e sustentabilidade econômica; h) VIII - utilização de tecnologias apropriadas, considerando a capacidade de pagamento dos usuários e a adoção de soluções graduais e progressivas; i) IX - transparência das ações, baseada em sistemas de informações e processos decisórios institucionalizados; j) X - controle social; k) XI - segurança, qualidade e regularidade; l) XII - integração das infraestruturas e serviços com a gestão eficiente dos recursos hídricos. m) XIII - adoção de medidas de fomento à moderação do consumo de água. Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 27 3 - Resolução - CONAMA nº 357, de 17 de março de 2005 - Dispõe sobre a classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes, e dá outras providências. É uma resolução técnica e específica sobre a classificação e o enquadramento dos corpos d’água no âmbito da padronização para lançamento de efluentes. Tendo em vista a crescente poluição hídrica, que diminui a oferta de mananciais de água de qualidade, é necessária a adoção de limites e padrões para a garantia do abastecimento tanto para uso humano quando para atividades industriais. As águas doces são divididas em classes: 1, 2, 3, 4 e especial, as águas salgadas e salobras são divididas em classes: 1, 2, 3 e especial, de acordo com os usos e destinações específicas. O artigo 38 contempla o enquadramento dos corpos d’água definindo que: “O enquadramento dos corpos de água dar-se-á de acordo com as normas e procedimentos definidos pelo Conselho Nacional de Recursos Hídricos - CNRH e Conselhos Estaduais de Recursos Hídricos”. 4 - Portaria - MS nº 518, de 25 de março de 2004 do Ministério da Saúde – Norma de Qualidade da Água para Consumo Humano. A Secretaria de Vigilância em Saúde do Ministério da Saúde (SVS/MS) foi instituída em Junho de 2003, assumindo as atribuições do Cenepi (Centro Nacional de Epidemiologia) que até então pertencia à estrutura da Funasa (Fundação Nacional de Saúde). O novo ordenamento apresentado dentro da estrutura do Ministério da Saúde, fez com que algumas Portarias fossem revogadas, entre elas a Portaria MS n° 1.469/2000, passando a vigorar a Portaria MS n° 518, de 25 de março de 2004. As responsabilidades dos produtores de água, que são os sistemas de abastecimento de água e de soluções alternativas, estão estabelecidas nos capítulos e artigos da Portaria MS n° 518/2004. Esses produtores acima mencionados têm a obrigatoriedade de realizar o “controle de qualidade da água”. Da mesma forma, a Portaria estabelece as responsabilidades das autoridades Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 28 sanitárias das diversas instâncias de governo a quem cabe a missão de “vigilância da qualidade da água para consumo humano”. A Portaria também faz referência às responsabilidades dos órgãos de controle ambiental no âmbito do monitoramento e controle das águas brutas de acordo com os diversos usos, inclusive, o de fonte de abastecimento de água destinada ao consumo humano. O artigo 2° da referida Portaria define com clareza a finalidade da mesma: “Art. 2.º Toda a água destinada ao consumo humano deve obedecer ao padrão de potabilidade e está sujeita à vigilância da qualidade da água”. Leitura Complementar! Aprofunde seu conhecimento lendo: Lei nº 11.445, de 05 de janeiro de 2007 - Diretrizes Nacionais para o Saneamento Básico e para a Política Federal de Saneamento Básico. Manual prático de análise de água. 2ª ed. rev. - Brasília: Fundação Nacional de Saúde, 2006. Portaria MS nº 518, de 25 de março de 2004 do Ministério da Saúde – Norma de Qualidade da Água para Consumo Humano. Portaria MS Nº 2.914, de 12 de dezembro de 2011 do Ministério da Saúde - Dispõesobre os procedimentos de controle e de vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade. Resolução CONAMA nº 357, de 17 de março de 2005 - Dispõe sobre a classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes, e dá outras providências. É hora de se avaliar Lembre-se de realizar as atividades desta unidade de estudo. Elas irão ajuda-lo a fixar o conteúdo, além de proporcionar sua autonomia no processo de ensino-aprendizagem. Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 29 Exercícios – Unidade 1 1.Sabendo que a água, um recurso natural e finito de grande valor social e econômico, é essencial para as atividades humanas e processos industriais, sua análise de qualidade deve: a) Verificar os parâmetros físicos, químicos e biológicos, os quais possibilitam demonstrar a presença de agentes contaminantes ou orgânicos para que sejam aplicadas as técnicas de correção e se tenha, ao final do processo, a potabilidade da água. b) Verificar os parâmetros físicos e químicos, os quais possibilitam demonstrar a presença de agentes contaminantes para que sejam aplicadas as técnicas de correção e se tenha, ao final do processo, a potabilidade da água. c) Quantificar os agentes biológicos presentes uma vez que são esses os principais responsáveis pelas doenças transmitidas pela água. d) Quantificar os agentes químicos e biológicos presentes já que formam uma composição químico-biológica responsável pela transmissão de doenças graves. e) Verificar especialmente os parâmetros biológicos, como coliformes totais e fecais, os quais possibilitam demonstrar a presença de agentes orgânicos para que sejam aplicadas as técnicas de correção e se tenha, ao final do processo, a potabilidade da água. 2.É um dos parâmetros químicos utilizados na análise de qualidade da água: a) Cor. b) Condutividade e Resistividade. c) Turbidez. d) Alcalinidade. e) Coliformes Fecais. Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 30 3.Também chamados de “Termotolerantes” já que suportam temperaturas acima de 40° C: a) PH. b) Fosfatos. c) Nitratos. d) Cloretos. e) Coliformes Fecais. 4.Marque a opção em que a definição de amostra pela IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry/União Internacional de Química Pura e aplicada) está correta: a) Uma parcela da amostra obtida por seleção ou divisão; uma unidade individual do lote aceita como parte da amostra ou; a unidade final da amostragem multifásica. b) Uma parcela do material selecionada para representar um corpo maior do material. c) Material efetivo, pesado ou medido para a análise. d) Uma parcela da amostra obtida por seleção; uma unidade do lote aceita como a unidade final da amostragem multifásica. e) Uma parcela do material selecionada para representar um corpo menor do material. 5.Toda análise de qualidade da água para consumo humano deve seguir rigorosamente as metodologias padronizadas a fim de se obter um resultado preciso e confiável. A melhor opção que valida essa afirmação é: a) Os laboratórios de referência devem garantir os resultados a fim de que não haja discrepâncias entre os valores obtidos e os recomendados pelas empresas públicas de saneamento básico, responsáveis pelas análises da qualidade da água nos estados. b) Os laboratórios de referência devem garantir que as amostras cheguem íntegras para que não haja discrepâncias e os resultados possam igualar- se aos valores já analisados anteriormente. Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 31 c) Os laboratórios de referência devem garantir os resultados a fim de que não haja discrepâncias entre os valores obtidos e os recomendados pelas agências de vigilância da qualidade da água. d) Os ensaios analíticos são normalmente requisitados pelos usuários. Nas análises de qualidade de água o objetivo principal é o estabelecimento do perfil do teor médio em um determinado material presente na água. e) Os ensaios analíticos são aleatórios. Tendo em vista a grande demanda e a deficiência de técnicos especializados, há um sorteio mensal que define em que local será realizada a análise de qualidade de água. 6.A Lei nº 11.445, de 05 de janeiro de 2007 tem por objetivo a regulamentação das ações relativas aos serviços públicos de saneamento básico, assim como a garantia do atendimento à população com ausência e/ou deficiência desses serviços. Um dos princípios fundamentais dessa Lei é: a) Plano de contas e mecanismos de informação, auditoria e certificação; b) As metas progressivas de expansão e de qualidade dos serviços e os respectivos prazos; c) A delegação de serviço de saneamento básico não dispensa o cumprimento pelo prestador do respectivo plano de saneamento básico em vigor à época da delegação; d) A consolidação e compatibilização dos planos específicos de cada serviço serão efetuadas pelos respectivos titulares; e) Abastecimento de água, esgotamento sanitário, limpeza urbana e manejo dos resíduos sólidos realizados de formas adequadas à saúde pública e à proteção do meio ambiente. 7.De acordo com a Resolução 357/2005 do CONAMA, as águas doces são divididas em: a) Classes 1, 2, 3, 4 e especial. b) Classes 1, 2, 3 e especial. c) Classes 1, 2 e especial. d) Classes 1, 2 e 3. e) Classes: 1, 2, 3 e 4. Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 32 8.A Secretaria de Vigilância em Saúde do Ministério da Saúde (SVS/MS) foi instituída em Junho de 2003, assumindo as atribuições do: a) SAAE b) Funasa c) Cenepi d) Funesp e) Fundap 9.Qual a importância das portarias 518 e 2.914 do Ministério da Saúde para a garantia da qualidade das águas? ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 33 10.Explique resumidamente qual a importância da análise dos parâmetros físicos, químicos e biológicos para a qualidade da água: ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 34 Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 35 2 Vazões e Características dos Esgotos Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 36 Bem-Vindo à segunda unidade! Nesta segunda unidade, estudaremos todos os itens relacionados às vazões e características dos esgotos, tais como: A classificação e composição dos esgotos domésticos, o conceito de poluição, as características físicas, químicas e biológicas dos despejos de esgotos, os importantes contaminantes, as doenças de veiculação hídrica, as contribuições per capita, a relação entre água e esgoto, as variações nas vazões de esgoto, os conceitos de vazão de projeto e vazão de sustentação, as perdas e infiltrações e a concentração do esgoto. Objetivo da Unidade: Conhecer todos os itens relacionados às vazões e características dos esgotos e sua importância para a elaboração de um projeto de sistema de rede de esgoto sanitário atualizado e eficaz. Plano da Unidade: Classificação; Composição dos esgotos domésticos; Conceito de poluição; Características físicas, químicas e biológicas dos despejos de esgotos; Importantes contaminantes; Doenças de veiculação hídrica; Contribuições per capita; Relação água/esgoto; Variação nas vazões de esgotos; Vazões de projetos; Vazão de sustentação; Perdas e infiltrações; Concentração do esgoto. Bons estudos! Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 37 Classificação Os esgotos são classificados em três categorias: Esgotos sanitários ou domésticos (comum); Esgotos industriais; Esgotos pluviais. Os esgotos domésticos ou sanitários têm origem, principalmente, do lançamento de detritos nas instalações sanitárias de condomínios comerciais, assim como casas e condomínios residenciais, provenientes de cozinhas, lavanderias, descargas de banheiros, ralos de chuveiros, fossas e demais instalações de características domésticas que utilizam água. Podemos definir esgoto sanitário como sendo toda vazão esgotável originada do desempenho de atividades domésticas. O lançamento de efluentes industriais sem controle prévio contamina os corpos d’água, prejudicando a fauna, a flora e o abastecimento de água de comunidades circunvizinhas ao empreendimento. Por outro lado, da mesma forma que o esgoto doméstico, o esgoto industrial apresenta vazão proveniente dos banheiros, ralos de chuveiros, lavatórios e cozinhas industriais. Com frequência, esse tipo de esgoto carrega materiais contaminantes como metais pesados, com potencial corrosivo ou tóxico, como no caso de indústrias químicas, refinarias, oficinas, etc... O esgoto pluvial tem origem na precipitação atmosférica. Águas de chuva que contenham contaminantes são carreadas pelos sistemas de escoamentos públicos e podem atingir da mesma forma que os esgotos domésticos e industriais, corpos d’água e mananciais. Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 38 Figura 2.1 – Esgoto in natura no Rio Pinheiros – São Paulo Fonte: https://www.flickr.com/photos/cbnsp/6948589632 Composição dos esgotos domésticos Segundo Von Sperling (1996) a composição dos esgotos domésticos é de aproximadamente 99,9% de água e 0,1% de sólidos orgânicos e inorgânicos, suspensos e dissolvidos, e microrganismos. Por mais que seja um paradoxo, é exatamente essa pequena fração que torna necessária a realização de tratamento dos esgotos. A matéria orgânica presente encontra-se em processo de decomposição e nela se proliferam os microrganismos. Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 39 Abaixo uma representação gráfica da composição geral do esgoto. Figura 2.2 – Esquema da composição geral do esgoto doméstico Fonte: SANEPAR, 1997 A composição dos esgotos domésticos é basicamente uniforme, constituída, a princípio, por matéria orgânica biodegradável, nutrientes como nitrogênio e fósforo, óleo, detergentes, graxas e microrganismos como bactérias, vírus, etc... (Benetti & Bidone, 1997, p. 855). Conceito de poluição O termo poluição tem origem no latim “poluere” que significa sujar, contaminar, tornar impuro. A poluição representa um dos maiores problemas na atualidade para a sociedade moderna, exigindo grandes desafios para seu controle e minimização dos impactos por ela causados. Há, nesse sentido, um esforço internacional para a consolidação de uma agenda que possa encontrar soluções em curto prazo e, ao mesmo tempo, implantar medidas que possam atenuar os efeitos da poluição sobre as futuras gerações. Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 40 O quadro abaixo apresenta os conceitos legais para poluição. Quadro 2.1 – Conceitos de poluição extraídos de referências legais Referência Conceito BRASIL, LEI FEDERAL nº 6.938, de 31 de agosto de 1981, Política Nacional do Meio Ambiente. Art. 3º, III. Poluição A degradação da qualidade ambiental resultante de atividades que direta ou indiretamente: a) prejudiquem a saúde, a segurança e o bem-estar da população; b) criem condições adversas às atividades sociais e econômicas; c) afetem desfavoravelmente a biota; d) afetem as condições estéticas ou sanitárias do meio ambiente; e) lancem matérias ou energia em desacordo com os padrões ambientais estabelecidos. SÃO PAULO, LEI ESTADUAL nº 9.509, de 20 de março de 1997, Política Estadual do Meio Ambiente. Art. 3º, III. Poluição A degradação da qualidade ambiental resultante de atividades que direta ou indiretamente: a) prejudiquem a saúde, a segurança e o bem-estar da população; b) criem condições adversas às atividades sociais e econômicas; c) afetem desfavoravelmente a biota; d) afetem as condições estéticas ou sanitárias do meio ambiente; e) lancem matérias ou energia em desacordo com os padrões ambientais estabelecidos; f) afetem desfavoravelmente a qualidade de vida. SÃO PAULO, LEI ESTADUAL nº 997, de 31 de maio de 1976, Art. 2º. Poluição A presença, o lançamento ou a liberação, nas águas, no ar ou no solo, de toda e qualquer forma de matéria ou energia, com intensidade, em quantidade, de concentração ou com características em desacordo com as que forem estabelecidas em decorrência desta Lei, ou que tornem ou possam tornar as águas, o ar ou o solo: I – impróprios, nocivos ou ofensivos à saúde; II – inconvenientes ao bem estar público; III – danosos aos materiais, à fauna e à flora; IV – prejudiciais à segurança, ao uso e gozo da propriedade e às atividades normais da comunidade. Fonte: São Paulo, UNESP, Geociências, v. 28, n 2, p. 165-180, 2009. Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 41 Há também alguns conceitos técnicos para poluição como mostramos a seguir:3.1 - IBAMA (2007) – Poluição – Qualquer alteração das propriedades físicas, químicas ou biológicas do meio ambiente, causada por qualquer forma de matéria ou energia resultante das atividades humanas que, direta ou indiretamente, afetam a saúde, a segurança e o bem-estar da população, as atividades sociais e econômicas, a biota, as condições estéticas e sanitárias do meio ambiente e a qualidade dos recursos ambientais. 3.2 - IBGE (2004) – O IBGE faz referência à Lei 6.938/81 Poluição – A degradação da qualidade ambiental resultante de atividades que direta ou indiretamente: a) Prejudiquem a saúde, a segurança e o bem-estar da população; b) Criem condições adversas às atividades sociais e econômicas; c) Afetem desfavoravelmente a biota; d) Afetem as condições estéticas ou sanitárias do meio ambiente; e) Lancem matérias ou energia em desacordo com os padrões ambientais estabelecidos. 3.3 - Luis Henrique Sánchez (p, 464 - 2006) – Poluição – Introdução, no meio ambiente, de qualquer forma de matéria ou energia que possa afetar negativamente o homem ou outros organismos. Conceitos legais e técnicos convergem para um mesmo ponto de reflexão: “As alterações ambientais que elevam os níveis de poluição são resultados diretos das atividades antropogênicas, as quais comprometem os recursos atuais e futuros”. Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 42 4 - Características físicas, químicas e biológicas dos despejos de esgotos. As principais características físicas presentes em despejos de esgotos são a coloração, o odor, a turbidez, a matéria sólida, a variação de esgoto e a temperatura. A coloração indica qual o nível de decomposição do esgoto, fornecendo referências que caracterizam o próprio esgoto. A cor preta, por exemplo, é característica de uma decomposição parcial e de um esgoto velho, da mesma forma que um tom acinzentado indica um estado fresco de esgoto (Jordão & Pessoa, 1995). A turbidez indica em qual estágio o esgoto se encontra. Segundo Von Sperling (1992), esgotos que possuem maior turbidez são mais concentrados ou mais frescos. Em relação ao odor, Jordão e Pessoa (1995) indicam que são três os principais odores: i. Odor razoavelmente suportável, típico do esgoto fresco; ii. Odor insuportável, típico do esgoto velho ou séptico, que provém da formação de gás sulfídrico oriundo da decomposição do lodo contido nos despejos; iii. Odores variados, de produtos podres como de repolho, peixe, legumes; de fezes; de produtos rançosos; de acordo com a predominância de produtos sulfurosos, nitrogenados, ácidos orgânicos, etc. Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 43 A variação de esgoto está relacionada a três fontes distintas (para os esgotos originados em centros urbanos e encaminhados às estações de tratamento), conforme especifica Von Sperling (1996). Esgotos domésticos: oriundos dos domicílios bem como de atividades comerciais e institucionais de uma localidade; Águas de infiltração: ocorrem através de tubos defeituosos, conexões, juntas ou paredes de poços de visita; Despejos industriais: advindo das indústrias é função precípua do tipo e porte da indústria, processo, grau de reciclagem, existência de pré- tratamento dentre outros. A matéria sólida é representada por: Sólidos dissolvidos, coloidais e em suspensão (relacionados à dimensão das partículas); Sólidos flotáveis ou flutuantes, não sedimentáveis e sedimentáveis (relacionados à sedimentabilidade); Sólidos voláteis ou sólidos fixos (relacionados à secagem e à alta temperatura, de 500 a 600 °C); Sólidos em suspensão, dissolvidos e totais (relacionados à secagem e à média temperatura, de 103 a 105°C). Quanto maior a temperatura, maior a velocidade de decomposição do esgoto, tendo em vista as reações ocorridas na matéria orgânica presente. As temperaturas dentro da faixa entre 25 e 35°C são as ideais para a atividade biológica. Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 44 As características químicas relacionadas ao despejo dos esgotos são óleos, proteínas, carboidratos e gorduras (em maior concentração) e pesticidas, fenóis, surfactantes e ureia (em menor concentração). Os carboidratos são as primeiras substâncias a serem atacadas pelas bactérias. A acidez no esgoto é causada principalmente pela degradação bacteriana nos carboidratos, a qual produz ácidos orgânicos. As proteínas por sua vez fornecem enxofre, responsável pelo gás sulfídrico presente nos despejos (SILVA, 2004). Gorduras e óleos são designados matéria graxa (FUNASA, 2004), tem origem nos despejos domésticos e podem causar o entupimento dos filtros em uma estação de tratamento de esgotos uma vez que formam uma camada de escuma. Patógenos (indicadores de poluição) e microrganismos compõem as principais características biológicas relacionadas aos despejos dos esgotos. Segundo Nuvolari (2003), as bactérias, protozoários, vírus, algas e bactérias são os microrganismos mais importantes no esgoto sanitário. Importantes contaminantes Os contaminantes mais importantes do esgoto são os produtos químicos e os microrganismos, os quais acentuam as características físicas, químicas e biológicas dos esgotos, exigindo um sistema de tratamento adequado para que sejam, após o tratamento, lançados nos corpos d’água. A conscientização por parte da população, não lançando diretamente em águas in natura esgotos domésticos ou industriais é a melhor forma de prevenção da degradação do meio ambiente. Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 45 Doenças de veiculação hídrica As principais doenças de veiculação hídrica são: Amebíase, Giardíase, Gastroenterite, Febre tifoide, Cólera, Hepatite infecciosa, Esquistossomose, Ascaridíase (lombrigas), Taeníase (solitária) e Ancilostomíase (amarelão). 6.1 - Amebíase – É uma infecção parasitária que se instala no intestino, A amebíase é comum em locais onde há ausência ou deficiência de saneamento básico. Os alimentos e as águas nesses locais ficam suscetíveis à contaminação por fezes. Os principais sintomas são dores abdominais, diarreia com posterior período de prisão de ventre, febre normalmente baixa e disenteria aguda. 6.2 - Giardíase – Parasitose intestinal causada pelo protozoário Giardia lamblia. É mais frequente em crianças do que em adultos. A contaminação ocorre por meio de mãos contaminadas, alimentos e água contaminada. Em todos os casos ocorre a ingestão dos cistos maduros. Os sintomas são diarreia crônica, fraqueza, cólicas abdominais e em crianças pode causar a morte se não for devidamente tratada. Ocorrem com mais frequência em locais onde as condições de higiene e sanitárias são precárias. 6.3 - Gastroenterite – Inflamação aguda que compromete os órgãos do sistema intestinal. Locais sem tratamento de água, de esgoto, com despejos in natura e sem canalização de água são os mais comuns para ocorrência desta doença. A gastroenterite é acentuada no verão. Seus sintomas são a desidratação, diarreia, enjoo, febre, perda de apetite, dores abdominais, vômitos entre outros. 6.4 - Febre Tifoide – Causada pela bactéria Salmonella typhi, é uma doença infecciosa considerada grave. Provoca o aumento significativo das vísceras, febre constante e alterações intestinais que se não forem tratadas podem levar à morte. A ingestão de alimentos e água contaminados é a principal causa de contágio da doença. Alguns dos sintomas dessa doença são a falta de apetite, manchas rosadas espalhadas pelo tronco do corpo (esplenomegalia), tosse seca, diarreia, dor de cabeça, mal-estar e febre alta.Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 46 Assim como outras doenças de veiculação hídrica a febre tifoide ocorre mais frequentemente em áreas onde não existem sistemas de saneamento básico ou esses são deficitários. 6.5 - Cólera – A doença é causada pela bactéria Vibrio cholerae. É uma doença infectocontagiosa grave transmitida por águas ou alimentos contaminados que acomete o intestino delgado. Todos os anos são registrados aproximadamente entre três a cinco milhões de casos da doença segundo a Organização Mundial da Saúde (OMS), provocando a morte de cerca de cento e vinte mil pessoas. A cólera está diretamente relacionada à ausência de saneamento básico, despejo de esgoto in natura em corpos d’água e pobreza extrema. Os sintomas são diarreia, náuseas e vômitos, boca seca, letargia (perda temporária ou completa da sensibilidade e do movimento por causa fisiológica), sede excessiva, arritmia cardíaca, pressão arterial baixa, cãibras, boca seca, olhos encovados (sumidos por doença ou cansaço) e pele seca. Na maioria dos casos é assintomática e as pessoas acabam nem se dando conta de que estão infectadas e, mesmo quando surgem os primeiros sintomas acabam os confundindo com os de outras doenças. A cólera representa um problema de saúde pública grave, que deve ser combatido e erradicado. Figura 2.3 – Vibrião do Cólera Fonte: www.fisioterapiaparatodos.com 6.6 - Hepatite Infecciosa – Inflamação do fígado ocasionada por vírus da hepatite. Normalmente a pessoa infectada elimina o vírus nas fezes. No Brasil, entre os anos de 2000 e 2011 foram registrados mais de 130 mil casos da doença de acordo com o Ministério da Saúde. Também está diretamente relacionada ao despejo de esgotos in natura em corpos d’água e ausência ou deficiência de sistemas de saneamento básico. Falta de higiene, manipulação e ingestão de alimentos contaminados são da mesma forma causas da transmissão. Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 47 Os principais sintomas são febre baixa, dor muscular, urina escurecida, pele amarelada (icterícia), fadiga, desconforto abdominal, náuseas e vômitos. 6.7 - Esquistossomose – Doença parasitária, transmissível, causada por vermes trematódeos do gênero Schistossoma. Similarmente às outras doenças de veiculação hídricas citadas anteriormente, a esquistossomose é transmitida através do contato com águas contaminadas, as quais possuem as cercarias (Larva bifurcada do Schistosoma mansoni, que por sua vez é um verme achatado do Filo Platelminte e da Classe Trematoda). O ciclo funciona da seguinte forma: As fezes humanas liberam os ovos dos vermes, estes em contato com a água eclodem e liberam larvas (miracídios). Os miracídios infectam caramujos, que são os hospedeiros intermediários (os caramujos vivem em águas doces). Após aproximadamente quatro semanas as larvas (cercarias) abandonam os caramujos e ficam vivendo livremente nas águas naturais. Figura 2.4: Ciclo de Vida da Esquistossomose Fonte: http://www.saudemedicina.com Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 48 Principais sintomas: Calafrios, suores, fraqueza, febre, falta de apetite, diarreia, tosse e dor muscular. Pode causar também sintomas tais como dores de cabeça, tonturas, coceira no ânus, emagrecimento, palpitações e impotência, além do aumento do volume do abdômen. 6.8 - Ascaridíase (lombrigas) – A ascaridíase é uma verminose intestinal causada pelo Ascaris lumbricoides, popularmente conhecida como lombriga e amplamente difundida em todo o Mundo. A ingestão de água ou alimentos contaminados é a principal fonte de contaminação, tendo início um ciclo, sempre com um hospedeiro. A fêmea pode produzir até duzentos mil ovos diariamente e grande parte dos mesmos é eliminada pelas fezes. Ausência de sistemas de saneamento básico, falta de higiene e lançamento de esgotos in natura em corpos d’água são as principais causas da ocorrência. Os principais sintomas são náuseas e vômitos, cólicas, diarreias, dores abdominais e presença dos vermes nas fezes. 6.9 - Taeníase (solitária) – Doença provocada pelos parasitas Taenia solium e Taenia saginata. Os seres humanos são os hospedeiros definitivos e os parasitas se instalam no intestino delgado. Os hospedeiros intermediários são os bovinos e os suínos. Esses por sua vez são infectados pela ingestão de águas contaminadas com os ovos em decorrência da poluição dessas águas por fezes humanas. Quando ingerimos carnes suínas ou bovinas que não são adequadamente tratadas, adquirimos os parasitas, iniciando um novo ciclo. Assim como as demais anteriormente citadas é uma doença de veiculação hídrica devido à ausência de sistemas de saneamento básico, falta de higiene e lançamento de esgotos in natura em corpos d’água. Os principais sintomas da doença são insônia, fadiga, diarreia, náusea, falta de apetite, perda de peso, dores abdominais e de cabeça. 6.10 - Ancilostomíase (amarelão) – Essa doença de veiculação hídrica é também conhecida como amarelão. É causada por vermes nematódeos (nematoides são vermes de simetria bilateral, com corpo bastante alongado, forma cilíndrica e extremidade final afilada) das espécies Ancylostoma duodenale e Necator americanus. Instalam-se no intestino delgado, alimentando-se de sangue e causando anemia. Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 49 A penetração ativa das larvas é a origem da transmissão, a qual pode se dar através da pele (regiões dos pés, mãos, pernas e nádegas), assim como através da ingestão de alimentos contaminados. Os principais sintomas são as lesões na pele (hipersensibilidade com irritação local), lesões pulmonares (tosse e febre, semelhante à pneumonia) e lesões à mucosa intestinal (pequenas hemorragias internas além de quadro evolutivo de anemia que podem ser acompanhadas de cólicas abdominais). Contribuições per capita O volume de esgoto encontra-se diretamente relacionado à quantidade de água consumida, nesse sentido, é primordial um conhecimento dos valores da demanda para a realização de um cálculo preciso dos volumes de despejos de esgotos produzidos. Podemos dizer que per capita é o consumo efetivo de água multiplicado pelo coeficiente de retorno (coeficiente de retorno é a relação entre o volume de esgoto recebido pela ETE e o volume de água efetivamente consumido). Trata-se, portanto, de um valor grandemente variável entre diferentes localidades e depende de aspectos como o clima regional, a oferta ou escassez de recursos e a regularidade de abastecimento, além de outros diversos fatores culturais (TSUTIYA e ALÈM SOBRINHO, 2000). O consumo diário de água é, portanto, um dos principais parâmetros na elaboração de projetos de sistemas de redes de esgotos sanitários, sendo denominado “consumo per capita médio” e representado pela letra “q”. Vários fatores contribuem para que esses valores das médias per capita sejam obtidos e, dados como desenvolvimento social regional, hábitos da população, aspectos geográficos e aspectos econômicos constituem as ferramentas básicas de projetos tanto para abastecimento de águas para consumo humano, quanto para projetos de sistemas de redes de esgotos sanitários. Obviamente esses parâmetros dependem também da infraestrutura pública sanitária dos locais a serem desenvolvidos. Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 50 Uma vez estipulado qual é o consumo per capita de água de determinado local, determina-se o consumo per capita médio dos esgotos, sendo representado pelo produto “c.q”. Habitualmente, é adotado no Brasil um padrão para per capita médio de consumo de água na ordem de cento e cinquenta a duzentos litros diários por habitantes em municípios com atédez mil habitantes (150 a 200 litros diários por habitantes em municípios que tenham até 10.000 habitantes). Municípios com maiores populações tem uma per capita maior. O mínimo estipulado pelas normatizações brasileiras para per capita é de cem litros diários por habitante (100 litros diários por habitante), sendo o mesmo valor atribuído para indicação do consumo médio por populações flutuantes. Tabela 2.1: Contribuição per capita de Esgoto Sanitário Valores medidos de contribuição per capita de esgoto sanitário Autor Local Ano Contribuição per capita (L/hab. x dia)(*) Dario P. Bruno & Milton T. Tsutiya Cardoso, Fernandópolis, Lucélia e Pinhal (Estado de São Paulo) 1983 90 149 103 161 João B. Comparini Cardoso, Indiaporã, Guarani D’Oeste e Pedranópolis (Estado de São Paulo) 1990 106 74 89 103 Lineu R. Alonso, Rodolfo J.C. e Silva Jr. & Francisco J.F. Paracampos São Paulo 1990 207 Milton T. Tsutiya & Orlando Z. Cassettari Tatuí (Estado de São Paulo) 1995 132 (*) Valor médio Fonte: http://www.slideplayer.com.br Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 51 Relação água / esgoto No tópico anterior, abordamos a conceituação de contribuições per capita em um sistema de rede de esgoto sanitário. Sabemos, pois, que per capita é o consumo efetivo de água multiplicado pelo coeficiente de retorno (relação entre o volume de esgoto recebido pela ETE e o volume de água efetivamente consumido). Há, entretanto, uma variação na correlação entre o volume de água consumido e a contribuição dessas para os sistemas de esgotos, uma vez que certas águas utilizadas em certas atividades (lavagens de pisos e jardins, águas de chuva e cisternas de poços, por exemplo,) não são transformadas em vazões de esgotos. Essa variação que existe devido a uma maior ou menor contribuição gera um “desequilíbrio”, apresentando diferentes intensidades e frequências (entre volume de água consumido e volume de esgoto recolhido). A literatura aponta que em média a oscilação volumétrica varia entre 0,60 e 1,30, fração que é definida como coeficiente de retorno ou relação água/esgoto, sendo representada pela letra “c”. De modo geral, um total entre 70 a 90% de todo o volume de água consumida acaba retornando à rede como despejos domésticos. O conhecimento da relação água/esgoto é primordial, nesse contexto, para a elaboração de projetos de sistemas de redes de esgotos sanitários, fornecendo subsídios na análise dos parâmetros regionais, sociais, econômicos e de infraestrutura dos municípios de acordo com o número de habitantes e consumo médio de utilização das águas. Variação nas vazões de esgotos A quantidade de esgoto transportada durante determinado tempo caracteriza a vazão, sendo assim, uma série de fatores podem influenciar nas vazões dos esgotos, vejamos abaixo alguns deles: Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 52 Como foram realizadas as obras em relação à qualidade das mesmas; Se o regime de escoamento é por gravidade ou pressão; As estações do ano e temperaturas, que representam as condições climáticas; Se o sistema de esgoto é separador ou unitário; Composição das canalizações utilizadas, especialmente em relação aos materiais empregados e tipos; Qual o tipo de esgoto que está sendo coletado se é doméstico, industrial ou misto. O volume de esgoto está diretamente relacionado à quantidade de água consumida, desse modo, em locais que o consumo de água é maior teremos uma maior geração de esgotos e sendo o consumo de água menor, teremos uma menor geração de esgotos. A vazão dos esgotos é, portanto, proporcional ao consumo de água, o qual pode variar de sazonalmente, diariamente ou semanalmente, de acordo, obviamente, com a demanda exigida. As variações nas vazões dos esgotos são calculadas utilizando-se o parâmetro de vazão média, uma vez que podem variar ao longo do dia, de acordo com a maior ou menor geração do mesmo, estando essa geração sempre relacionada ao consumo de água, como anteriormente citado. Devemos ainda considerar outros parâmetros para cálculo da variação da vazão e, nesse sentido, além da vazão média, devem ser calculadas as vazões mínimas e máximas para obtenção de um valor real de variação de vazão em um determinado período. Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 53 Os coeficientes utilizados para variação de vazão são: Coeficiente do dia de maior consumo: K1 = 1,2 Coeficiente da hora de maior consumo: K2 = 1,5 Coeficiente da hora de menor consumo: K3 = 0,5 Cálculo da vazão média de esgoto doméstico Qdméd = Pop . QPC . C 1000 (m3/d) Qdméd = Pop . QPC . C 86400 (L/s) Onde: Qdmédio = Vazão doméstica média de esgoto Pop = População C = Coeficiente de retorno – esgoto/água QPC = Quota per capita de água A norma brasileira NBR 9649 (ABNT, 1986), recomenda o valor de C = 0,8 quando inexistem dados locais mais específicos. Lembrete! * 86400 - número de segundos contido em 24 horas, para adaptar q, originalmente em dias. Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 54 Já as vazões máxima e mínima de água podem ser dadas pelas seguintes relações segundo Von Sperling (1996): Qdmáx= Qdméd.K1.K2 = 1,8 Qdméd Qdmin= Qdméd.K3 = 0,5 Qdméd Vazões de projetos As vazões de projetos de esgotos estão relacionadas diretamente com as quantidades volumétricas a serem coletadas ao longo da rede. Os volumes coletados, por sua vez, dependerão de fatores tais como a qualidade do sistema de abastecimento de água, usuários, lançamentos industriais, entre outros, que determinarão o dimensionamento necessário ao sistema. Em projetos de estruturas, assim como em obras destinadas ao transporte e armazenamento de água é fundamental que seja estabelecido o valor da vazão máxima para que a partir daí sejam efetuados os cálculos necessários à adequação dos demais elementos dos projetos. Áreas de galerias pluviais, vertedores de barragens, diâmetro de bueiros, túneis de desvios e obras afins devem ser precisamente calculados em função da máxima vazão a ser atingida. Chamamos a “predeterminação de vazões máximas” o cálculo que tem por finalidade antecipar quais as possibilidades e probabilidades de determinada vazão ocorrer. É exatamente na fase de projeto que a mesma deve ser calculada a partir de parâmetros previamente conhecidos e contemplados no projeto. O referido estudo deve analisar criticamente as probabilidades fundamentando-se em eventos já ocorridos e seu espaço temporal, ou seja, realizar uma pesquisa sobre os eventos anteriores e suas frequências, por exemplo. Sistema de Rede de Esgoto Sanitário 55 Uma rede em determinada região recebeu há quinze anos uma vazão X em função de fortes chuvas, as quais têm a probabilidade de ocorrer a cada dez anos. Talvez essa máxima vazão pode ser igualada ou superada, hipótese que deve ser considerada no cálculo da máxima vazão de projeto. Essas predeterminações permitem, acima de tudo, um projeto de redes eficiente e seguro. A essa probabilidade verificada durante a fase de predeterminação de vazões máximas chamamos de Tempo de Retorno – “Tr” que é definido como o tempo, em anos, que a vazão máxima pode ser igualada ou superada. Calcula-se o Tempo de Retorno da seguinte forma: Tr = 1 1 - (1-K) 1n Onde: K é o risco permissível ou probabilidade de ocorrência da máxima vazão durante os “n” anos da vida útil da obra;
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