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23/11/2016 1 Saneamento Básico 1 Recursos Hídricos Visão Global • Durante séculos a água foi considerada um bem público de quantidade infinita, à disposição do homem por se tratar de um recurso natural auto-sustentável pela sua Capacidade de autodepuração. Porém, o crescimento das Cidades aumentou de tal forma a quantidade de esgotos lançados nos córregos, rios, represas e lagos próximos às aglomerações, que a capacidade de autodepuração desses corpos receptores foi superada pela carga poluidora dos efluentes. • Atualmente, estima-se que um terço da população da Terra viva em áreas com escassez de água por Causa da degradação ou por se tratar de regiões áridas e semi-áridas, como as regiões metropolitanas e as áreas ao norte da África e do Oriente Médio, respectivamente. Como agravante, esses locais possuem alta densidade demográfica; estima- se que em 2025 dois terços da população do planeta vão habitar essas regiões (ONU 1998). 2 23/11/2016 2 Recursos Hídricos Visão Global • A escassez e a poluição dos recursos hídricos têm conseqüências sociais, econômicas e ambientais, uma vez que: • Comprometem o equilíbrio dos ecossistemas, dificultando a conservação da flora e da fauna e a diluição de efluentes • Provocam doenças por causa da má qualidade ou pela falta de água em quantidade suficiente para as necessidades mínimas; • Impedem o desenvolvimento socioeconômico, ao prejudicar as atividades de recreação e pesca e as propostas paisagísticas, o desenvolvimento industrial ao dificultar a geração de energia elétrica, produção de alimentos, navegação e turismo, e o desenvolvimento da agricultura, ao dificultar a produção de cereais, frutas e hortaliças. 3 Recursos Hídricos Visão Global • Essas situações têm provocado conflitos regionais, como os ocorridos entre a Turquia e lraque pelas águas do rio Eufrates; entre Síria, Israel e Jordânia pelas águas do rio Jordão e mananciais das colinas de Golã; entre Brasil Argentina e Paraguai pelas águas do rio Paraná, para geração de energia elétrica. • Por causa desses conflitos a água tem sido chamada de ouro azul do terceiro milênio pelo valor econômico que lhe é atribuído. • A quantidade total dc água do planeta Terra é constante, variando apenas de estado físico e a forma como é encontrada na natureza. Cerca de 75% da superfície do planeta é constituída de água. Dessa proporção, cerca de 97% é salgada e está situada nos oceanos e mares. Outros 2,7% estão em forma de geleiras, neve, Vapor atmosférico e em profundidades inacessíveis, restando 0,3% disponível para aproveitamento. 4 23/11/2016 3 Recursos Hídricos Visão Global • Para consumo humano são utilizados 8% do disponível. Já para agricultura e indústrias são consumidos respectivamente 70 e 22%, em média. • Em situações extremas essas proporções podem chegar a 1% para consumo humano e 99% para agricultura, em países como Madagascar na África, Afeganistão na Ásia e Guiana na América do Sul. • Por outro lado, em países industrializados, como a Finlândia, o consumo nas indústrias é de 85%, na agricultura 3% e 12% para consumo humano (ONU 1998). Como fator agravante a quantidade disponível está distribuída de forma extremamente desigual. Somente três países possuem cerca de 60% dessa quantidade: Brasil, China e Rússia. 5 Recursos Hídricos Visão Global • Representação esquemática do ciclo hidrológico. 6 23/11/2016 4 Recursos Hídricos Visão Global • Considerando que o volume de água disponível nos rios, lagos e no subsolo seja de 44.800 km3 e a população do planeta de 6,60 bilhões de pessoas, a disponibilidade para cada pessoa é de 591 m3 de água. Com consumo médio de 100 litros/habitante/dia, cada pessoa teria água suficiente para se abastecer por dezessete anos. Supondo uma expectativa de vida de setenta anos, pode-se concluir que uma mesma pessoa irá fazer uso da mesma água quatro vezes. Fica evidente, por esse cálculo expedito, a necessidade de tratamento dos efluentes. Estima-se que o consumo per capita de água no mundo na década de 1940 era em torno de 400 m3/habitante/ano. Já na década de 1990, esse valor subiu para 800 m3/habitante/ano (BID 1992). 7 Recursos Hídricos Visão Global • Em algumas regiões do planeta, entretanto, houve redução no consumo doméstico, Como ocorreu na França em 1974 e 1975, e ao longo da década de 1990. Nos dois primeiros casos a causa mais provável foi a crise econômica daqueles anos. Já na década de 1990, as causas encontradas foram outras. Entre elas destacam-se a eliminação de desperdícios nas residências, a modernização dos aparelhos sanitários e o desenvolvimento de tecnologia que possibilita menor consumo de água pelos equipamentos domésticos como as máquinas de lavar louça e roupa. • O aumento da expectativa de vida da população também pode ser considerado outro fator indutor da redução do consumo de água, uma vez que as pessoas mais velhas, em geral tomam mais cuidados e evitam desperdícios. 8 23/11/2016 5 Recursos Hídricos Visão Global • Nos países europeus e nos Estados Unidos as legislações ambientais, com inclusão dc cobrança por volume dc água captada e por carga poluidora lançada nos cursos d'água, provocaram aumento da tarifa e, possivelmente, afetaram o consumo (Barbier e Cambon-Grau 2000). • O consumo médio de cidades com população em torno de 100 mil habitantes, operadas pela Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo (SABESP), em 1990, foi de 19,54 m3/economia/mês e em 2000 foi de 13,54 m3/economia/mês. Várias razões podem ter contribuído para essa queda do consumo. Nesse período, enquanto a variação da tarifa teve tendência crescente, a do salário mínimo foi decrescente. Houve aumento do desemprego e perda do poder aquisitivo dos assalariados. As campanhas feitas para uso racional da água com instalação de equipamentos econômicos em universidades, escolas e restaurantes também podem ter contribuído para essa redução (Martins 2001). 9 Recursos Hídricos Recursos Hídricos no Brasil • O Brasil possui cerca de 11,6% da água doce disponível nos mananciais superficiais do planeta. Essa quantidade, no entanto, está distribuída de forma muito heterogênea, conforme mostra a Tabela seguir. A Região Sudeste, com 42,65% da população do país, possui apenas 6% dos recursos hídricos, enquanto que a Região Norte, com cerca de 6,98 % da população, possui 68,50% dos recursos hídricos. A Região Nordeste é a que possui a menor proporção dos recursos hídricos no Brasil Nela está localizada a região semi-árida brasileira que padece de falta de água nos períodos de estiagem, que se estende por dez a onze meses no ano. O semi-árido atinge todos os estados do Nordeste, inclusive o norte de Minas Gerais, representa 13% do Brasil e abriga 63% da população nordestina. Além da baixa precipitação, a região possui alta evaporação e salinização da água, por causa do alto teor de sódio do solo, tornando a água imprópria para Consumo humano (ECOFORÇA 2001) • . • 10 23/11/2016 6 Recursos Hídricos Recursos Hídricos no Brasil O Ciclo Urbano da Água e a Poluição Difusa 11 Recursos Hídricos Recursos Hídricos no Brasil • Distribuição dos Recursos hídricos, superfície e população do Brasil, por Região, em porcentagem em relação ao total do país 12 Região Recursos Hídricos (%) Superfície (%) População (%) Norte 68,50 45,30 6,98 Centro-Oeste 15,70 18,80 6,41 Sul 6,50 6,80 15,05 Sudeste 6,00 10,80 42,65Nordeste 3,30 18,30 28,91 Total 100,00 100,00 100,00 23/11/2016 7 Recursos Hídricos Recursos Hídricos no Brasil As regiões metropolitanas do Nordeste já passam por situações de grande escassez, tendo que buscar água em bacias hidrográficas Vizinhas, como ocorre no Recife, cuja água para abastecimento é proveniente do Sistema Tapacurá. Em Natal, 35% do abastecimento é feito com água da lagoa Extremoz, distante quinze quilômetros da área urbana, sendo o restante proveniente de manancial subterrâneo. Mesmo nas regiões com disponibilidade de água, as regiões metropolitanas Vêm enfrentando problemas de escassez, devido à poluição dos mananciais próximos às áreas urbanas. Para abastecimento da região metropolitana de São Paulo, cerca de metade da água é captada a cinqüenta quilômetros da área urbana, no Sistema Cantareira. O mesmo ocorre na região metropolitana de Florianópolis, onde 80% da água é captada no Sistema Cubatão/Pilões, a cerca de trinta quilômetros da área urbana. 13 Recursos Hídricos Recursos Hídricos no Brasil Para evitar o desperdício de água e conservar os mananciais, desde 1934 o Brasil possui uma legislação para regulamentação do uso dos recursos hídricos, baseada no Decreto Federal n. 24.643, conhecido como Código de Águas. Esse código já previa a cobrança pelo uso da água conforme a carga poluidora e contemplava vários princípios estabelecidos na Lei n. 9.433 de 08.01.1997, que estabelece a Política Nacional de Recursos Hídricos. Em Virtude da sensação de fartura, entretanto, o Código de Águas nunca foi colocado em prática. As políticas voltadas para a preservação dos recursos hídricos, já implementadas nos países desenvolvidos, são baseadas nos princípios de crime ambiental para os casos de poluição poluidor- pagador e consumidor-pagador. Princípios recepcionados, também, na Política Nacional de Recursos Hídricos – Lei 9.433 de 1997 14 23/11/2016 8 Recursos Hídricos Recursos Hídricos no Brasil • A cobrança do uso dos recursos hídricos tem por objetivo principal reconhecer a água como um bem econômico e dar ao usuário uma indicação do seu valor real incentivar a racionalização do uso, bem como obter recursos financeiros para o financiamento de programas de recuperação e conservação dos recursos hídricos (Thame 2000). • Os valores a serem cobrados serão função do volume retirado e de seu regime de variação no caso das derivações, captações e extrações de água. • já para os esgotos e demais resíduos líquidos ou gasosos, além do volume lançado e seu regime de variação, deverão ser observadas as características físico-químicas, biológicas e de toxicidade. 15 Recursos Hídricos Recursos Hídricos no Brasil SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA • A utilização da água para abastecimento da população deve ter prioridade sobre os demais usos dos recursos hídricos. • Do ponto de vista operacional o abastecimento de água pode ser considerado um processo que faz parte do Ciclo do Abastecimento de Água e Esgotamento Sanitário mostrado na Figura 2. • Esse ciclo compreende um conjunto de atividades inter-relacionadas que têm início na Gestão dos Recursos Hídricos para preservação dos mananciais. A água bruta captada é transportada até a Estação de Tratamento de Água (ETA) por uma Adutora de Água Bruta (AAB). Após o processo de tratamento, a água é transportada, por meio de tubulação denominada Adutora de Água Tratada (AAT), até os reservatórios localizados em pontos estratégicos do sistema de abastecimento. 16 23/11/2016 9 Recursos Hídricos Recursos Hídricos no Brasil SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA • A partir desses reservatórios ocorre a distribuição da água tratada por meio de tubulações que formam verdadeiras redes. Para operação eficiente do sistema de distribuição, as redes são divididas em Zonas de pressão. • Cada zona de pressão é constituída por equipamentos especiais que permitem a operação do sistema de abastecimento de maneira independente, mantendo as pressões mínimas necessárias para que a água chegue até as moradias. • Estima-se que 80% da água de abastecimento que chega nas moradias retorne como esgotos provenientes das instalações sanitárias, banheiros, cozinhas e lavanderias em geral. Esses esgotos são recolhidos por meio de redes coletoras e afastados das áreas urbanas por tubulações de maior porte, chamadas interceptores, e também por caminhão do tipo limpa fossa ou outros meios até as Estações de Tratamento de Esgotos (ETE). 17 Recursos Hídricos Recursos Hídricos no Brasil SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA • A ETE é constituída por equipamentos que possibilitam transformar os esgotos em efluentes: – Líquidos, podem ser reutilizados em diversas aplicações – Sólidos denominados biossólidos, que podem ser aplicados como fertilizante ou condicionados do solo, na agricultura; – Gasosos, denominados biogás que podem ser utilizados na geração de energia; • A disposição do efluente líquido tratado nos cursos de água ou no solo constitui a última etapa desse ciclo, em que o manancial recebe de volta a água, que dele foi retirada, em condições diferentes. 18 23/11/2016 10 Recursos Hídricos Ciclo de Abastecimento de Água e Esgotamento Sanitário 19 Fig. 2 Recursos Hídricos Recursos Hídricos no Brasil 20 23/11/2016 11 Recursos Hídricos Ciclo de Abastecimento de Água e Esgotamento Sanitário 21 Recursos Hídricos Ciclo de Abastecimento de Água e Esgotamento Sanitário Produção de Água Tratada • O processo de produção de água tratada constitui a primeira etapa do Ciclo do Abastecimento de Água e Esgotamento Sanitário. O insumo é a água bruta e o produto gerado é a água tratada pronta para consumo humano. O processament0, no entanto, passa por diversas etapas, aqui denominadas: Gestão dos Recursos Hídricos, Adução de Água Bruta, Tratamento de Água Bruta, Adução de Água Tratada e Reservação de Água Tratada. Cada uma dessas etapas, por sua vez, possui componentes, conforme relatado a seguir. Gestão de Recursos Hídricos A gestão de recursos hídricos faz parte do sistema de gestão ambiental, constituindo um conjunto de ações que objetivam a adoção de medidas preventivas e corretivas relacionadas a impactos prejudiciais ao meio ambiente. É um processo que inclui monitoramento e controle das fontes de poluição e da qualidade da água dos mananciais, propondo soluções preventivas e corretivas para a conservação das propriedades físicas, químicas e biológicas do meio ambiente, tendo em vista a proteção da saúde do homem e dos ecossistemas. 22 23/11/2016 12 Recursos Hídricos Ciclo de Abastecimento de Água e Esgotamento Sanitário Produção de Água Tratada Gestão de Recursos Hídricos Além disso, a gestão de recursos hídricos procura propiciar o desenvolvimento de atividades sociais e econômicas em perfeito equilíbrio com a natureza, assumindo atitudes proativas e criativas em relação ao meio ambiente e não se restringindo somente ao atendimento à legislação. Os principais poluentes dos recursos hídricos são os efluentes domésticos e industriais lançados sem tratamento adequado, as chuvas com impurezas da atmosfera ou do solo, o lixo urbano jogado nas vias públicas, os pesticidas e fertilizantes utilizados na agricultura, os detergentes utilizados para remoção de gorduras e os materiais provenientes de erosão causada por desmatamento. Esses poluentes provocam consumo do oxigênio dissolvido na água, eutrofização e contaminação por microrganismos patogênicos. Quando se consegue determinar o local de lançamento dos efluentes diz-se que a fonte é localizada equando não se consegue diz-se que ela é difusa. Exemplos de poluição difusa são as águas provenientes das chuvas que escoam ou se infiltram no solo, encaminhando-se posteriormente para os cursos d’água, e os esgotos clandestinos Lançados nos cursos d'água. 23 Recursos Hídricos Ciclo de Abastecimento de Água e Esgotamento Sanitário Produção de Água Tratada Gestão de Recursos Hídricos • As soluções propostas para a conservação e recuperação das condições naturais do meio ambiente são: implantação de sistemas de esgotamento sanitário, coleta e destino adequado do lixo, controle de fertilizantes e pesticidas, regulação do uso do solo e modificação dos processos industriais poluidores. • Para colocar em prática essas medidas, no entanto, é preciso que as ações segam planejadas de forma integrada entre as diversas instituições do governo e da sociedade, como Comitê de Bacia, Consórcio Intermunicipal, Secretarias Municipais e Estaduais do Meio Ambiente, da Educação, de Recursos Hídricos Saneamento e Obras, Polícia Florestal, Organizações Não-Governamentais (ONG) e representantes das comunidades. 24 23/11/2016 13 Recursos Hídricos Ciclo de Abastecimento de Água e Esgotamento Sanitário Produção de Água Tratada Gestão de Recursos Hídricos • Para suporte a essas ações há uma série de instrumentos legais, por exemplo, o Plano Diretor Municipal, a Lei de Proteção de Mananciais, o Código Florestai a Lei de Crimes Ambientais, as Políticas de Recursos Hídricos, e a Política Nacional de Educação Ambiental • Esses instrumentos permitem a fiscalização, de maneira integrada, e o controle de atividades intervenientes no meio ambiente que possam provocar problemas relacionados ao uso e à ocupação do solo, bem como ações de autuação, embargos e aplicação de sanções penais e administrativas aos infratores. 25 Recursos Hídricos Ciclo de Abastecimento de Água e Esgotamento Sanitário Produção de Água Tratada Captação • A captação pode ser feita em mananciais de: – águas superficiais, – subterrâneas ou – meteóricas. • Manancial superficial Os mananciais superficiais podem ser córregos, rios, lagos, represas e todos os meios de captação contenção de águas pluviais. Dependendo da Cota do manancial superficial a Captação pode ser feita com simples tomada de água em barragem de elevação de nível, ou por meio de bombeamento da água a partir de poços de sucção ou flutuadores dispostos na superfície da água. A água captada em mananciais superficiais passa por grades para retenção do material grosseiro, como folhas e pedaços de madeira e animais (ABNT 1990b). 26 23/11/2016 14 Recursos Hídricos Ciclo de Abastecimento de Água e Esgotamento Sanitário Produção de Água Tratada Captação • Manancial subterrâneo • O manancial subterrâneo constitui importante reserva estratégica para suprimento de água. Geralmente essa água não precisa de tratamento para consumo, devido ao processo natural de filtragem do subsolo. Incluem os poços rasos e profundos, as nascentes e as galerias de infiltração. As camadas subterrâneas, que podem conter água, são Chamadas de aqüíferos, sendo formações geológicas com poros ou espaços abertos (fraturas ou fissuras) em seu interior. • A parte superior do aqüífero, que está sob pressão atmosférica como em um reservatório ao ar livre, chama-se lençol freático ou aqüífero livre. A água pode ser extraída por meio de poços rasos, com até vinte metros de profundidade. Essa camada de água possui nível móvel em função dos períodos de estiagem (nível baixo) ou de chuva (nível alto) (FUNASA l999). 27 Recursos Hídricos Ciclo de Abastecimento de Água e Esgotamento Sanitário Produção de Água Tratada Captação • Manancial subterrâneo • Quando o aqüífero está localizado entre duas camadas impermeáveis, como a argila, diz-se que ele está confinado ou em condições artesianas. Esse aqüífero é denominado artesiano e a sua pressão é superior à atmosférica. • A extração da água se dá por meio da perfuração de poço tubular profundo, com profundidades variáveis, dependendo das localidades. • Quando a perfuração atinge a camada artesiana, a água se eleva até o nível do topo do aqüífero, muitas vezes acima da superfície do solo, conforme figura a seguir. 28 23/11/2016 15 Recursos Hídricos Ciclo de Abastecimento de Água e Esgotamento Sanitário 29 Recursos Hídricos Ciclo de Abastecimento de Água e Esgotamento Sanitário Produção de Água Tratada Captação • Manancial subterrâneo • O solo pode ser formado por rochas sedimentares, ígneas ou metamórficas. • As sedimentares constituem os melhores aqüíferos, armazenam cerca de 95% das águas subterrâneas da crosta terrestre, embora correspondam somente a 5 % da crosta. • Calcário, arenito e folhelho são exemplos de rochas sedimentares. O calcário não é muito poroso, mas possui fraturas e fissuras que permitem penetração da água, formando redes de canais que fornecem grandes quantidades de água aos poços. 30 23/11/2016 16 Recursos Hídricos Ciclo de Abastecimento de Água e Esgotamento Sanitário Produção de Água Tratada Captação • Manancial subterrâneo • Os arenitos são sedimentos consolidados que resultam do depósito de areia em ambiente subaquático, quando fraturado e parcialmente cimentados formam excelentes aqüíferos. • Os folhelhos são sedimentos consolidados que resultam do depósito de argila em ambiente subaquático, não constituem aqüíferos, mas podem fornecer água desde. que possuam fraturas ou fissuras (Johnson 1978). • O granito, que permite a passagem da água através das fraturas e fissuras e o basalto, que possui interstícios provocados pela saída de gases da lava na sua formação, são exemplos de rochas ígneas. 31 Recursos Hídricos Ciclo de Abastecimento de Água e Esgotamento Sanitário Produção de Água Tratada Captação • Manancial subterrâneo • O mármore é um exemplo de rocha metamórfica, que quando fraturado constitui sistemas dc canais e cavernas que armazenam a água. • Os aqüíferos não respeitam limites geográficos, espalhando-se por diversos países e por isso envolvem uma série de questões de solução complexa, como o controle da poluição, que passa a exigir normas internacionais. O aqüífero Guaraní é um exemplo de reserva de água utilizada pelo Brasil, Argentina, Paraguai e Uruguai. Possui uma área equivalente a soma das áreas de Espanha, França e Inglaterra (1,2 milhões de km2) e constitui um recurso natural estratégico de água potável para o Mercosul. 32 23/11/2016 17 Recursos Hídricos Ciclo de Abastecimento de Água e Esgotamento Sanitário Produção de Água Tratada Captação • Poço raso ou freático • Na construção do poço raso ou freático devem-se tomar medidas para evitar a extração de água contaminada. A distância mínima entre o poço e a fossa, do tipo seca, deve ser de quinze metros. Em relação a outros focos de contaminação como chiqueiros, estábulos, valões de esgoto, galerias de infiltração e outros, que possam comprometer o lençol de água que alimenta o poço, a distância mínima deve ser de 45 metros • O poço deve ser devidamente protegido contra infiltração e escoamento de águas da superfície e entrada de objetos contaminados. • Após a construção, a água deve ser desinfetada antes de ser consumida. Os desinfetantes mais utilizados são hipoclorito de cálcio, cloreto de cal e hipoclorito de sódio (água sanitária) (FUNASA 1999). 33 Recursos Hídricos Ciclo de Abastecimento de Água e Esgotamento Sanitário Produção de Água Tratada Captação • Poço tubular profundo • A profundidade do poço tubular profundo depende do aqüífero e normalmentevaria de sessenta a trezentos metros. O diâmetro Varia de 150 a 200 mm e é determinado em função da Vazão a ser extraída (FUNASA 1999). • A perfuração é feita com utilização de equipamento denominado perfuratriz rotativa ou de percussã0. A rotativa é utilizada para solos sedimentares e rocha branda. A de percussão é utilizada para rocha mais dura. • Dependendo do tipo de solo, o poço pode ser revestido com tubos de aço ou cloreto de polivinil - PVC, para evitar desmoronamento ou conta- minaçã0. Pode ainda ser equipado com filtros e às Vezes pré-filtros, na entrada da água do aqüífero para o poço. 34 23/11/2016 18 Recursos Hídricos Ciclo de Abastecimento de Água e Esgotamento Sanitário Produção de Água Tratada Captação • Poço tubular profundo • As características principais do poço tubular profundo são: vazão, nível estático (nível da água no poço sem bombeamento), nível dinâmico (nível durante o bombeamento), profundidade de instalação da bomba (normalmente dez metros abaixo do nível dinâmico) (FUNASA l999, ABNT 1990d). • Galeria de infiltração • As galerias de infiltração geralmente são localizadas nos fundos de vales. A captação se dá por meio de tubos perfurados protegidos por camadas de areia e pedra por onde a água passa antes de chegar aos tubos coletores. A água captada é conduzida para poços onde se acumula e é posteriormente retirada para uso. 35 Recursos Hídricos Ciclo de Abastecimento de Água e Esgotamento Sanitário Produção de Água Tratada Captação • Meteórica • As águas meteóricas são provenientes da chuva, neve ou granizo. A captação se dá por meio de calhas e tubulações instaladas nos telhados e conectadas a cisternas feitas de tambor, alvenaria, plástico ou cimento. As primeiras águas servem para lavagem do telhado e em seguida são coleta- das nas cisternas. • São utilizadas em localidades de grande escassez, principalmente para abastecimento doméstico, depois de cloradas, para garantia de potabilidade. 36 23/11/2016 19 Recursos Hídricos Ciclo de Abastecimento de Água e Esgotamento Sanitário Produção de Água Tratada • Adução • O transporte da água da captação até a estação de tratamento e desta até os reservatórios é feito por adutoras de água bruta e adutoras de água tratada, respectivamente. • As adutoras podem operar como condutos livres ou forçados. São Condutos livres quando operam por gravidade e a água ocupa apenas parte da seção do escoamento, e apresenta assim superfície livre sujeita à pressão atmosférica. Os condutos livres podem ser abertos (canal) ou fechados. Já os condutos forçados são aqueles em que a água ocupa toda a seção de escoamento, com pressão diferente da atmosférica, podendo ser por recalque (bombeament0), no sentido ascendente, ou por gravidade, no sentido descendente. • As adutoras de água bruta possuem dispositivos de inspeção para introdução e retirada de equipamentos de limpeza. 37 Recursos Hídricos Ciclo de Abastecimento de Água e Esgotamento Sanitário Produção de Água Tratada Adução • Cuidados especiais devem ser tomados na travessia de rodovias, ferrovias, oleodutos, avenidas, rios e córregos. Quando utilizam áreas particulares e públicas são previstas faixas de servidão para proteção das adutoras, com largura Variando de dois a quatro metros, geralmente para tubulações com diâmetros de 400 mm a 1500 mm • Os materiais mais utilizados para diâmetros até 400 mm são ferro fundido, PVC e aço. Para diâmetros maiores são utilizados tubos de aço com paredes de no mínimo 1/4”. Esses materiais devem resistir à pressão interna da água, quando for conduto forçado, bem como à pressão do vácuo e às cargas externas. • Nos pontos baixos as adutoras possuem Válvulas para drenagem da água em caso de manutenção. Nos pontos altos, onde ocorre mudança de declividade, as adutoras possuem ventosas para a eliminação de ar que pode reduzir a Vazão de água aduzida ou mesmo impedir a sua passagem (ABNT 1990a). 38 23/11/2016 20 Recursos Hídricos Ciclo de Abastecimento de Água e Esgotamento Sanitário Produção de Água Tratada Tratamento de Água Bruta • A água não é encontrada pura na natureza. Ao cair na forma de chuva já incorpora impurezas da atmosfera e no escoamento carreia substâncias que alteram ainda mais a sua qualidade. Algumas substâncias são dissolvidas na água e outras ficam em suspensão. Antes do consumo, portanto, a água precisa passar por um processo de adequação das suas características aos padrões de potabilidade estabelecidos pela Portaria 1.469/00 do Ministério da Saúde, que alterou a Portaria 36/90. • Para atingir os padrões de potabilidade são utilizados vários processos que dependem da qualidade e da quantidade da água a ser tratada, bem como das circunstâncias em que se fará o uso da água. 39 Recursos Hídricos Ciclo de Abastecimento de Água e Esgotamento Sanitário Produção de Água Tratada Tratamento de Água Bruta • Fervura • Pequenas quantidades a serem consumidas para beber e preparar ali- mentos podem ser tratadas por meio da fervura. Esse tipo de tratamento é recomendado em casos de surtos epidêmicos ou situações de emergência, em localidades onde a água distribuída não tiver a garantia de potabilidade. • Quando fervida a água passa a ter sabor desagradável porque perde o ar dissolvido nela. Antes de ser bebida, portanto, ela pode ser colocada em contato com o ar, afim de retomar o sabor. 40 23/11/2016 21 Recursos Hídricos Ciclo de Abastecimento de Água e Esgotamento Sanitário Produção de Água Tratada Tratamento de Água Bruta • Sedimentação simples • Consiste em deixar a água em repouso por um período para que as partículas em suspensão sejam depositada no fundo do recipiente por efeito da gravidade. Na sedimentação as partículas podem arrastar também microrganismos presentes na água. • Essa técnica foi utilizada até o início do século XVII quando foi substituída pela filtração primeiramente como forma de proteção da saúde de soldados (Rosen 1994). • Nas captações a técnica da sedimentação é utilizada para retirar areia da água, a fim de proteger tubulação e bombas de desgastes e obstruções. 41 Recursos Hídricos Ciclo de Abastecimento de Água e Esgotamento Sanitário Produção de Água Tratada Tratamento de Água Bruta • Filtração Lenta • A filtração lenta foi utilizada pela primeira vez em 1829, para trata- mento da água do sistema de abastecimento de Londres, que era captada no rio Tâmisa. Consiste em fazer a água passar por camadas de areia e cascalho sobrepostas, com cerca de um metro de espessura na camada de areia e meio metro na camada de cascalho na parte inferior. • Na superfície do leito de areia é formada uma camada gelatinosa pela ação das bactérias nos grãos da areia. Essa camada gelatinosa, por adsorção retém os microrganismos presentes na água. Já as partículas maiores são retidas nos interstícios e nas superfícies dos grãos de areia, por sedimentação. 42 23/11/2016 22 Recursos Hídricos Ciclo de Abastecimento de Água e Esgotamento Sanitário Produção de Água Tratada Tratamento de Água Bruta • Aeração • A água no seu estado natural é formada pela combinação de oxigênio e hidrogênio. Ela pode, no entanto, apresentar gases dissolvidos como nitrogênio, gás carbônico (C02), gás sulfídrico (H2S) e o próprio oxigênio(02), por exemplo. • As águas com elevado teor de CO2 são ácidas e corrosivas. As que possuem H2S são prejudiciais à saúde humana. Já as águas com elevado teor de ferro (Fe) apresentam coloração avermelhada e, quando utilizadas para lavar roupas podem provocar manchas. • Além desses problemas, as águas com essas características possuemgosto desagradável 43 Recursos Hídricos Ciclo de Abastecimento de Água e Esgotamento Sanitário Produção de Água Tratada Tratamento de Água Bruta Aeração • O processo de aeração consiste em fazer a água entrar em contato com o oxigênio da atmosfera, por qualquer meio disponível afim de provocar a troca de gases e substâncias voláteis com o ar, introduzindo oxigênio na água. Especificamente para a redução de teores de ferro, a aeração deve ser seguida de precipitação. A forma mais utilizada para aeração é a queda da água em cascata, por período que variam de um a dois segundos. 44 23/11/2016 23 Recursos Hídricos Ciclo de Abastecimento de Água e Esgotamento Sanitário Produção de Água Tratada Radiação ultravioleta • A primeira vez que se observou o poder desinfetante da luz solar foi em 1877. Constatou-se que as radiações de ondas curtas tinham poder de destruir os microrganismos. Atualmente, sabe-se que as ondas com comprimento em torno dc 265 nm (1 nm = 10-9 m) são as que apresentam maior eficiência germicida (Snicker et al 2000). • Em 1910 foi construído o primeiro sistema de desinfecção por ultravioleta (uv) em escala industrial em Marselha na França. Essa tecnologia, entretanto, não teve boa aceitação por causa da complexidade do sistema e do baixo Custo do cloro que também passou a ser aplicado na água para desinfecção (Snicker et al. 2000). • O interesse pelo processo foi retomado na década de 1950. Em 1990 havia aproximadamente 2 mil instalações de sistemas de abastecimento de água usando irradiação UV, nos países europeus. 45 Recursos Hídricos Ciclo de Abastecimento de Água e Esgotamento Sanitário Produção de Água Tratada Irradiação ultravioleta • O processo consiste em fazer incidir sobre uma película de água a energia eletromagnética emitida pela luz ultravioleta. Para boa eficiência, a água deve estar livre de partículas em suspensão ou material orgânico e inorgânico como compostos fenólicos, ácidos húmicos e ferro. Por isso, geralmente a água precisa passar por um pré-tratamento. As aplicações são voltadas especialmente para: • Combate a bactérias em águas subterrâneas, como a Escherichiacoli e as aeromonas; • Aplicação após filtração com uso de carvão ativado; • Substituição da pós-cloração 46 23/11/2016 24 Recursos Hídricos Ciclo de Abastecimento de Água e Esgotamento Sanitário Produção de Água Tratada Ozônio • A capacidade desinfetante do ozónio foi detectada em l886. Em 1891 foram realizados testes na estação de tratamento de água de Martinikenfelde, na Alemanha, que comprovaram a destruição de bactérias com aplicação dessa substância. Na Holanda, em 1893, começou a aplicação em larga escala e na França, em 1897, foi constituída a Compagnie des Eaux et de l’Ozone (Langlais et al. 1991 ). • Durante a Primeira Guerra Mundial as pesquisas de gases venenosos levaram ao desenvolvimento do cloro inexpansivo, o que possibilitou o uso dessa substância como desinfetante. Como o cloro era mais barato, passou a ser utilizado amplamente, inibindo o desenvolvimento do ozônio • Além de desinfetante o ozônio reduz odor e sabor, sendo utilizado também na oxidação do ferro e do manganês para eliminação da cor. Em meados dc 1960 observou-se o poder de coagulação do ozônio. Ele passou então a ser utilizado para controle de turbidez. 47 Recursos Hídricos Ciclo de Abastecimento de Água e Esgotamento Sanitário Produção de Água Tratada Membrana filtrante • O processo de separação por membranas consiste em fazer a água passar por uma membrana mediante a aplicação de pressão externa ou potencial elétric0. É um processo físico. Não ocorrem reações químicas ou biológicas. • O interesse inicial da utilização da membrana foi para dessalinização da água do mar, no início da década de I960, com aplicação da técnica da osmose reversa. Essa técnica consiste em fazer a água passar pela membrana mediante a diferença de densidade existente entre duas soluções aquosas (Hillis e Ennerdale 2001). • Na década de 1980 foram desenvolvidas técnicas, com uso de membranas com poros um pouco maiores, denominadas nanoñltraçà0. Nessa época, essa tecnologia foi utilizada para remoção de dureza em águas subterrâneas na Flórida, nos Estados Unidos, e para remoção de cor de águas provenientes de regiões de turfa na Noruega (Sorgini e Ashe 2001). 48 23/11/2016 25 Recursos Hídricos Ciclo de Abastecimento de Água e Esgotamento Sanitário Produção de Água Tratada Membrana filtrante • O aumento da utilização da membrana filtrante se deu no início da década de 1990, com o desenvolvimento da membrana de separaçã0 de partículas. Dependendo do tamanho dos poros dessas membranas elas podem ser de microfiltração (MF - 0,1 a ,2 μm) e ultrafiltração (UF - l3,2 a 18,1 nm) (Schneider e Tsutiya 2001). • Outra forma de aplicação das membranas filtrantes é a eletrodiálise. Nesse caso, a força motriz do processo de separação é a corrente elétrica. A purificação da água ocorre pela remoção de contaminantes iônicos. • As membranas filtrantes removem material particulado e coloidal assim como contaminantes: • Biológicos: Protozoários (Cryptosporindium, Giardia, Microsporindium), algas, bactérias e vírus. • Abióticos: turbidez, óxido de ferro e manganês, particulados, sílica particulada, etc 49 Recursos Hídricos Ciclo de Abastecimento de Água e Esgotamento Sanitário Produção de Água Tratada Membrana filtrante • As membranas filtrantes têm substituído sistemas Convencionais de tratamento nos países desenvolvidos, tendo em vista os limites mais rígidos estabelecidos pela legislação, quanto à presença de patógenos e de contaminantes químicos na água de abastecimento. • O maior problema do sistema de separação por membrana é a redução da vazão de entrada, em torno de 30%, causada pelos sólidos removidos. • Nos projetos essa redução precisa ser considerada. 50 23/11/2016 26 Recursos Hídricos Ciclo de Abastecimento de Água e Esgotamento Sanitário Produção de Água Tratada PFOCESSO CONVENCIONAL • O processo convencional de tratamento da água bruta que ocorre em uma ETA é ilustrado na Figura a seguir: 51 Recursos Hídricos Ciclo de Abastecimento de Água e Esgotamento Sanitário Produção de Água Tratada PFOCESSO CONVENCIONAL • O processo convencional de tratamento e os tipos e dosagens de produtos químicos são definidos a partir da análise da água bruta feita em período de estiagem e de chuvas. • Os indicadores para identificação da capacidade de uma ETA são: • Capacidade Nominal: Vazão para a qual a ETA é projetada em condições normais de funcionamento; • Capacidade Máxima: Vazão máxima que pode produzir, mantendo seu efluente dentro dos padrões normais de potabilidade; • Tempo de Funcionamento: tempo para produzir o volume de água necessário para abastecimento da população por um dia. • Para redução do custo marginal de investimentos na construção da ETA, ela pode ser dividida em módulos, prevendo-se ampliações sucessivas que podem ser feitas para atendimento, sem sobrecarga, às necessidades de consumo. 52 23/11/2016 27 Recursos Hídricos Ciclo de Abastecimento de Água e Esgotamento Sanitário Produção de Água Tratada • A seguir são descritas as principais operações que ocorrem em uma ETA que opera com processo convencional. 1. Mistura rápida • Mistura rápida é a operação destinada a dispersar os produtos químicos aplicados na água, na canaleta de entrada dos floculadores. Para que ocorra a mistura a canaleta precisa ter dispositivos hidráulicos que causem turbulência na água.• Os produtos químicos são sais de alumínio e de ferro para coagulação, polieletrólitos para coagulação e floculação, cal hidratada para correção do pH e, em alguns casos, cloro para a pré-cloração. 2. Floculação • Após a aplicação dos produtos químicos ocorrem a coagulação e a floculação. • O objetivo dessa etapa é aglutinar as impurezas contidas na água (elementos e compostos químicos, bactérias, protozoários e plânctons) em partículas maiores denominadas flocos, que serão removidos por sedimentação e/ou filtração. 53 Recursos Hídricos Ciclo de Abastecimento de Água e Esgotamento Sanitário Produção de Água Tratada 2. Floculação O fenômeno da coagulação consiste na formação de flocos, a partir da união química das partículas coloidais o agrupamento dos flocos se chama floculação. Os flocos agrupados passam a ter densidade maior do que a da água, sendo por isso direcionados para o fundo quando a água fica em repouso na fase seguinte do tratamento. A mistura da água para formação dos flocos pode ser feita por meio de agitadores mecânicos, exigindo dispêndio de energia elétrica, ou por meio de chicanas de madeira que provocam desvios na trajetória da água, de maneira a provocar maior contato entre as partículas. 3. Decantação Consiste no processo de retenção dos agrupamentos de flocos formados na etapa da floculação. Nessa etapa do tratamento, procura-se evitar ao máximo a turbulência na água para que haja deposição das partículas sólidas suspensas. A decantação é utilizada para águas com muita turbidez e cor. 54 23/11/2016 28 Recursos Hídricos Ciclo de Abastecimento de Água e Esgotamento Sanitário Produção de Água Tratada 3. Decantação Os decantadores podem ser do tipo: Escoamento horizontal a água entra no decantador por Cima e se desloca no sentido longitudinal com baixa velocidade, a fim de possibilitar a decantação dos flocos e evitar que o lodo depositado no fundo seja arrastado. O comprimento desse tipo de decantador é grande em relação às outras dimensões; Escoamento vertical a água entra por baixo do decantador e é encaminhada para a superfície do decantador. A profundidade é relativamente grande e a velocidade ascendente da água deve ser limitada para evitar o arrastamento de partículas. Conforme as condições de funcionamento os decantadores ainda podem ser Clássíco ou convencional: recebe a água floculada c ocorre apenas a sedimentação; Contato sólido: numa mesma unidade é feita a mistura dos produtos químicos, a coagulação, a floculação e a decantação; Escoamento laminar o decantador possui dispositivo para aumentar a eficiência da remoção dos flocos, como placas inclinadas ou tubos. 55 Recursos Hídricos Ciclo de Abastecimento de Água e Esgotamento Sanitário Produção de Água Tratada 3. Decantação Os decantadores tem quatro partes: • Zona de entrada: entrada da água com anteparos suficientes para reduzir a velocidade da água; • Zona de sedimentação: com baixa velocidade a água passa pelo tanque de sedimentação propriamente dito. Essa zona indica o volume necessário do tanque de sedimentação; • Zona de lodo: recebe o material sedimentado; • Zona de saída: possibilita o escoamento com baixa velocidade do efluente devidamente isento de material suspenso. 56
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