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Eng. Vinicius Braga Pelissari Recursos Hídricos Ciências do Ambiente “Nenhum outro mineral possui características físicas e químicas tão compatíveis com os processos biológicos”. É um recurso móvel e renovável; Disponibilidade variável no espaço e no tempo; A água é agente de integração ambiental devido a sua mobilidade transportando substâncias orgânicas e inorgânicas entre os ecossistemas terrestres e destes para os ecossistemas marinhos. Água é Vida Distribuição de Água no Planeta Consumo de Água no Brasil Recursos Hídricos no Brasil Ciclo Hidrológico DEMANDA DE ÁGUA SUPERIOR À QUANTIDADE DISPONÍVEL QUALIDADE DA ÁGUA DISPONÍVEL É INFERIOR AS NECESSIDADES RELATIVA PARA USOS ESPECÍFICOS • ABASTECIMENTO PÚBLICO • DESSEDENTAÇÃO DE ANIMAIS • IRRIGAÇÃO • GERAÇÃO DE ENERGIA • NAVEGAÇÃO Escassez Hídrica Escassez Hídrica Escassez Hídrica Rio Santa Maria da Vitória Disponibilidade x Demanda de Água no ES • Política Nacional de Recursos Hídricos: Lei 9.433 de janeiro de 1997. • Política Estadual de Recursos Hídricos: Lei 5.818 dezembro de 1998. Água É um bem de domínio público: recurso natural limitado, dotado de valor econômico. Gestão de R.Hídricos Deve proporcionar o uso múltiplo das águas; Deve ser descentralizado e participativo. Unidade de Planejamento Bacia Hidrográfica. Política de Recursos Hídricos Instrumentos de Gestão Enquadramento – Outorga – Cobrança Sistema de Informações sobre Recursos Hídricos • Conselho Estadual de Recursos Hídricos – CERH; • Instituto Estadual de Meio Ambiente e Recursos Hídricos - IEMA - Coordenador do Sistema – SEAMA; • Comitê de Bacias Hidrográficas: são órgãos regionais e setoriais deliberativos e normativos de uma bacia hidrográfica. É composto pro representantes do poder públicos, indústrias, comunidades, ONGs, etc..; • Agência de Bacias Hidrográfica; Política de Recursos Hídricos • Uso não consuntivo (NC): Não implica a retirada de água do corpo hídrico. – Energia hidrelétrica; – Navegação; – Harmonia paisagística. – Recreação. • Uso consuntivo (C): Implica na retirada de água do corpo hídrico onde se encontra. – Abastecimento doméstico e industrial; – Agricultura e pecuária; – Corpo receptor (depuração de efluentes). Usos da Água Usos da Água • A qualidade desejada para determinado recurso hídrico vai depender dos usos para os quais o mesmo se destina. • A qualidade da água é avaliada através de diversos parâmetros (características) físicos, químicos e biológicos. • Ph; Turbidez; DBO; DQO; Sólidos Suspensos; Coliformes. • Para cada uso da água, são exigidos limites máximos de impurezas que a mesma pode conter. Estes limites, quando estabelecidos por organismos oficiais, são chamados de padrões/indicadores de qualidade e/ou de lançamentos de efluentes. Resolução CONAMA 357, de 17 de março de 2005 Usos x Qualidade da Água Objetivos da Padronização (Resolução CONAMA 357/2005) • Garantia dos níveis de qualidade da água, de acordo com seus usos preponderantes; • Diminuição dos custos de controle da poluição. Classes das Águas Doce Salinas Salobras • Classe especial Classe especial Classe especial • Classe 1 Classe 1 Classe 1 • Classe 2 Classe 2 Classe 2 • Classe 3 Classe 3 Classe 3 • Classe 4 Enquadramento dos Recursos Hídricos Águas Doces • Classe Especial: abastecimento para consumo humano, com desinfecção; preservação do equilíbrio das comunidades aquáticas e; preservação dos ambientes aquáticos em UC-PI. • Classe 1: abastecimento doméstico (tratamento simplificado); recreação (contato primário); proteção das comunidades aquáticas (terras indígenas) e; irrigação (culturas nobres). Águas Salinas • Classe Especial: preservação do equilíbrio das comunidades aquáticas e; à preservação dos ambientes aquáticos em unidades de conservação de proteção integral. • Classe 1: recreação (contato primário); proteção das comunidades aquáticas e; aqüicultura e à atividade de pesca. Enquadramento dos Recursos Hídricos EXERCÍCIOS 1) Estabeleça uma relação entre distribuição espacial de recurso Hídrico com distribuição temporal de recurso hídrico em nas regiões do Brasil. 2) Explique como pode ser feito um balanço hídrico simplificado. 3) Para cada uso da água, são exigidos limites máximos de impurezas que a mesma pode conter. Estes limites, quando estabelecidos por organismos oficiais, são chamados de padrões/indicadores de qualidade e/ou de lançamentos de efluentes. Qual a importância dessa padronização? 4) Explique outorga, enquadramento e cobrança pelo uso da água. Recursos Hídricos Principais Parâmetros • Oxigênio Dissolvido (OD) • Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) • Coliformes Fecais • Temperatura • pH • Nitrogênio Total • Fosfato Total • Turbidez IQA QUALIDADE COR CORRESPONDENTE 80 – 100 Qualidade Ótima 52 – 79 Qualidade Boa 37 – 51 Qualidade Aceitável 20 – 36 Qualidade Ruim 0 -19 Qualidade Péssima IQA QUALIDADE COR CORRESPONDENTE 80 – 100 Qualidade Ótima 52 – 79 Qualidade Boa 37 – 51 Qualidade Aceitável 20 – 36 Qualidade Ruim 0 -19 Qualidade Péssima IQAIQA QUALIDADEQUALIDADE COR CORRESPONDENTE COR CORRESPONDENTE COR CORRESPONDENTE 80 – 10080 – 100 Qualidade ÓtimaQualidade Ótima 52 – 7952 – 79 Qualidade BoaQualidade Boa 37 – 5137 – 51 Qualidade AceitávelQualidade Aceitável 20 – 3620 – 36 Qualidade RuimQualidade Ruim 0 -190 -19 Qualidade PéssimaQualidade Péssima Indicador de Qualidade de Água Indicador de Qualidade de Água Indicadores Físicos Cor: derivada da existência de substâncias em solução (natureza orgânica); Turbidez: propriedade de desviar raios luminosos, é decorrente da presença de material em suspensão na água, finamente divididos ou em estado coloidal, e de organismos microscópicos; Sabor e Odor: associados à presença de poluentes industrias ou outras substâncias indesejáveis, tais como matéria orgânica em decomposição e algas. Indicadores de Qualidade de Água Cor Turbidez Indicadores Biológicos Algas: são de grande importância para o equilíbrio ecológico do meio aquático e de serem responsáveis por parte do oxigênio presente na água. Podem formar uma grande massa orgânica, gerando muito lodo e liberando compostos orgânicos que podem ser tóxicos ou produzir sabor e odor desagradáveis; Microorganismos Patogênicos: são introduzidos na água junto com matéria fecal de esgotos sanitários e dejetos de animais (bactérias; vírus; protozoários). Indicadores de Qualidade de Água Algas Indicadores Químicos Salinidade: conjunto de sais dissolvidos na água (bicarbonatos; cloretos; sulfatos). O teor de cloreto pode ser indicativo de poluição por esgotos domésticos. Detergentes: os não biodegradáveis geram problemas quando lançados na água: sabor ; espuma; problemas nas ETA e ETE. São tóxicos em altos teores; Indicadores de Qualidade de Água Detergentes Poluentes Orgânicos Biodegradáveis A matéria orgânica biodegradável (proteínas, carboidratos e gorduras) lançada na água será degradada pelos organismos decompositores presentes no meio aquático. • Se houver OD dissolvido no meio, a decomposição será feita por bactérias aeróbias, que consomem o oxigênio dissolvido existente na água. Se o consumo de oxigênio for mais intenso que a capacidade do meio para repô-lo, haverá seu esgotamentoe a inviabilização da existência de vida para peixes e outros organismos que depende do oxigênio para respirar; • Se não houver oxigênio dissolvido no meio ocorrerá a decomposição anaeróbica, com a formação de gases como metano e gás sulfídrico. Poluentes Orgânicos Recalcitrantes ou Refratários São compostos orgânicos não biodegradáveis ou sua taxa de biodegradação é muito lenta (defensivos agrícolas, detergentes sintéticos, petróleo). O impacto desses compostos está associado à sua toxidade e não ao consumo de OD. Principais Poluentes da água Metais Todos os metais podem ser solubilizados pela água, podendo gerar danos à saúde em função da quantidade ingerida, devido à sua toxidade, ou de seus potenciais carcinogênicos e mutagênicos (arsênio, bário, cádmio, cromo, chumbo, mercúrio). Nutrientes Excesso de nutrientes nos corpos de água pode levar ao crescimento excessivo de alguns organismos aquáticos, acarretando prejuízo a determinados usos dos recursos hídricos – eutrofização (sais de nitrogênio e fósforo). Organismos Patogênicos • Bactérias – transmitem a leptospirose; cólera; febre tifóide, etc.; • Vírus – transmitem hepatite e a poliomelite; • Protozoários – transmitem amebíase e a giardíase; • Helmintos – transmitem esquistossomose e a ascaridíase. Principais Poluentes da água Sólidos em Suspensão Aumentam a turbidez da água, diminuindo sua transparência, o que reduz as taxas de fotossíntese e prejudica a procura por alimento para algumas espécies, levando a desequilíbrios na cadeia alimentar. Sedimentos podem carrear nutrientes, pesticidas e outros tóxicos para o leito dos corpos d’água. Calor A temperatura da água afeta características físicas, químicas e biológicas do meio aquático como densidade, solubilidade, tensão superficial, etc. (bloquear a passagem de peixes migratórios devido à presença de uma barreira de calor com menor concentração de OD. Principais Poluentes da água O processo de autodepuração de um corpo hídrico possui quatro regiões características: i) zona de águas limpas; ii) zona de degradação; iii) zona de degradação ativa e iv) zona de recuperação. Autodepuração de Corpos d’Água • Região anterior ao lançamento de matéria orgânica: região de águas limpas, com elevada concentração de OD e vida aquática superior, isso se não houver poluição anterior; • Zona de degradação: situa-se a jusante do ponto de lançamento do poluente biodegradável, caracterizada pela diminuição de OD, sedimentação de parte do material sólido e aspecto indesejável. Ainda existem peixes que afluem ao local em busca de alimento, quantidade elevada de bactérias e fungos, mas poucas algas; • Zona de decomposição ativa: a concentração de OD atinge o valor mínimo, podendo tornar- se zero em alguns casos. Nessa região a quantidade de bactérias e fungos diminui, havendo também uma redução ou mesmo eliminação da quantidade de organismos aeróbios; •Zona de recuperação: ocorre o aumento na concentração de OD, pois os mecanismos de reaeração acabam predominando sobre os de desoxigenação. O aspecto das águas melhora, havendo uma redução na quantidade de bactérias e fungos e um aumento de peixes e organismos aeróbios. Possibilidade de proliferação de algas; •Zona de águas limpas: a água volta a apresentar condições satisfatórias com relação ao OD, DBO e organismos aeróbios, não significando estar livre de organismos patogênicos. Autodepuração de Corpos d’Água A eutrofização é o enriquecimento das águas com nutrientes necessários ao crescimento da vegetação aquática. É um processo natural dentro da sucessão ecológica dos ecossistemas, quando o ecossistema lacustre tende a transformar-se num ecossistema terrestre utilizando a interação do lago com o meio terrestre que o circunda. É um processo natural de maturação de um ecossistema lacustre. Eutrofização Acelerada - Esgotos domésticos e industriais; - Fertilizantes agrícolas. Principais Nutrientes - Fósforo; - Nitrogênio; - Carbono. Eutrofização Eutrofização Lagoa Eutrofizada Controle da Eutrofização Medidas Preventivas: visam reduzir a carga externa do nutriente limitante. - tratamento de efluentes domésticos e industriais; - redução do uso de fertilizantes; - recomposição de matas ciliares. Medidas Corretivas: atuam sobre os processos de circulação de nutriente no lago e sobre o ecossistema. - aeração da camada inferior dos lagos para manter o fósforo na sua forma insolúvel; - remoção do sedimento de fundo; - redução da biomassa vegetal. Eutrofização Os sistemas de abastecimento de água para fins de consumo humano são constituídos de instalações e equipamentos destinados a fornecer água potável. Os indicadores físicos, químicos e biológicos da água potável deve estar de acordo a Portaria n°36/1990 do Ministério da Saúde, que aprova normas e o padrão de potabilidade da água destinada ao consumo humano. Esta Portaria foi atualizada pela Portaria 1469 de 29 de dezembro de 2000. Abastecimento de água EXERCÍCIOS 1) Quanto aos indicadores de qualidade da água, responda: a - Diferencie cor de turbidez; b - O que indica a grande presença de algas em um corpo hídrico; c - Qual a diferença entre as bactérias aeróbicas e anaeróbica e qual a participação das mesmas em relação a poluição de um corpo hídrico; d - Quais os danos causados por organismos patogênicos. 2) Explique como se processa a autodepuração de corpos d’ água. 3) Como ocorre a eutrofização e como ações humanas podem acelerar a eutrofização de corpos d’ água. Recursos Hídricos Componentes de um Sistema de Abastecimento de Água • Manancial: é a fonte de onde se tira a água (quantidade e qualidade); • Captação: equipamentos e instalações para retirar a água do manancial; • Adução: constituída de tubulações sem derivações, que liga a captação ao tratamento ou o tratamento ao reservatório de distribuição. A adução pode ser por gravidade, recalque ou mista; • Tratamento: visa remover impurezas existentes na água, bem como eliminar microrganismos que causem mal a saúde, adequando a água existente no manancial ao Padrão de Potabilidade em Vigor; • Reservatório de Distribuição: empregado para acumular água como o propósito de atender à variação do consumo horário, manter uma pressão mínima ou constante na rede e atender às demandas de emergência, como incêndios; • Rede de Distribuição: leva a água do reservatório aos pontos de consumo. Abastecimento de água Abastecimento de água Manancial – Rio Benevente Captação – Rio Jucu Adutora – Grande Vitória Abastecimento de água Reservatório – Carapina ETA – Vale Esperança Processos Utilizados no Tratamento Convencional da Água Tratamento de Água Processos Utilizados no Tratamento Convencional da Água Tratamento de Água Processos Utilizados no Tratamento Convencional da Água Depois de filtrada a água vai para o tanque de contato, onde recebe os seguintes produtos químicos: Cloro: é usado para desinfecção da água, eliminando os organismos patogênicos que podem prejudicar a saúde; Flúor: atua na prevenção da cárie dentária; Cal: utilizado para eliminar a acidez da água. OBS: todo o processo segue um controle diário de qualidade da água, desde o momento de capitação no manancial, quando chega e sai da ETA e também nas extremidades das redes. - Amostras de água são coletadas para análises físico-químicas e bacteriológicas. Tratamento de Água Processos noSistema de Tratamento de Efluentes/Esgotos •Águas Residuárias ou Servidas: são as águas provenientes das residências, estabelecimentos comerciais e industrias (coletor primário); • Esgotamento das Águas Servidas: canalização dos efluentes por meio de tubulações de pequeno diâmetro (coletor secundário); • Coletor Tronco: canalização de maior diâmetro, que recebe os efluentes dos coletores secundários; • Interceptor: conduto de grande diâmetro destinado a levar os efluentes até a ETE; • Estação de Tratamento (ETE): destinada ao tratamento dos efluentes; • Emissário: disposição final, que tem finalidade de conduzir a água residuária (tratada) da ETE até o corpo receptor. Tratamento de Efluente / Esgoto Tratamento Preliminar • remoção de sólidos grosseiros, gorduras e areias. Tratamento Primário • decantação e flotação; • digestão e secagem do lodo. Tratamento Secundário • lodos ativados; • lagoas de estabilização Tratamento Avançado • remoção de nutrientes. Tratamento de Efluente / Esgoto Processos no Sistema de Tratamento de Efluentes/Esgotos • Demanda Biológica de Oxigênio: oxigênio necessário para degradar a matéria orgânica (MO), ou seja, oxigênio requerido pelas bactérias no consumo dos compostos de carbono despejados em um corpo hídrico; • Demanda Química de Oxigênio: processo de oxidação total da MO na presença de ácidos e agentes oxidantes; • Coliformes: são microorganismos que servem de parâmetro para o cálculo do grau de contaminação das águas; • Tratamento Aeróbio: a MO é decomposta por bactérias aeróbias que necessitam de oxigênio para sobreviver; • Tratamento Anaeróbio: as bactérias que decompõem a MO sobrevivem na ausência de oxigênio; • Tratamento Facultativo: aeróbio na superfície e anaeróbio no fundo da lagoa. Tratamento de Efluente / Esgoto EXERCÍCIOS 1) Descreve as etapas de um tratamento de água e qual o seu objetivo. 2) Descreva as etapas de um tratamento de esgoto e qual o seu objetivo. 3) Diferencie os tratamentos de esgoto aeróbio, anaeróbio e facultativo. Recursos Hídricos
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