Tratamento de Água e Efluentes

José Iveraldo Guimarães

Trata Tra tam mento de Ágguas e Euentes Á

Tr Tratam tamento de Ág Águas e Euentes

José Iveraldo Guimarães

Trat Tratam amen ento to de Água Águass e Eue Euent ntes es

Natal/RN 2014

presidente PROF. PAULO DE PAULA diretor geral PROF. EDUARDO BENEVIDES diretora acadêmica PROFA. LEIDEANA BACURAU diretora de produção de projeto PROFA. JUREMA DANTAS FICHA TÉCNICA

gestão de produção de materiais didáticos PROFA. LEIDEANA BACURAU coordenação de design instrucional PROFA. ANDRÉA CÉSAR PEDROSA projeto gráco ADAUTO HARLEY SILVA

diagramação MAURIFRAN GALVÃO designer instrucional ITSUO MACÊDO OKASHITA revisão de língua portuguesa ANA AMÉLIA AGRA LOPES revisão das normas da ABNT LUÍS CAVALCANTE FONSECA JÚNIOR ilustração RAFAEL EUFRÁSIO DE OLIVEIRA Catalogação da Publicação na Fonte (CIP). Ficha Catalográca elaborada por Luís Cavalcante Fonseca Júnior - CRB 15/726. G963t

Guimarães, José Iveraldo. Tratamento de águas e euentes / José Iveraldo Guimarães ; edição e revisão do Institut Instituto o Tecnológico Brasileiro (ITB). – Natal, RN : 2015. 191 p. : il. color.

ISBN 978-85-68100-43-1 Inclui referências

1. Tratamento de água. 2. Distribuição de água. 3. Esgoto sanitário. I. Instituto Tecnológico Brasileiro. II.Título.

RN/ITB/LCFJ

CDU 616

“A água de boa qualidade é como a saúde ou a liberdade: só tem valor quando acaba.”

(Guimarães Rosa)

Índice iconográco Atividades

Vocabulário

Importante

Mídias

Curiosidade

Querendo mais?

Você conhece?

Internet

Diálogos

O material didático do Sistema de Aprendizado itb propõe ao aluno uma linguagem objetiva, simples e interativa. Deseja “conversar” diretamente, dialogar e interagir, garantir o suporte para o estudante percorrer os passos necessários a s ua aprendizagem. Os ícones são disponibilizados como ferramentas de apoio que direcionam o foco, identicando o tipo de atividade ou material de estudo. Observe-os na descrição a seguir: Curiosidade – Curiosidade – Texto para além da aula, explorando um assunto abordado. São pitadas de conhecimento a mais que o professor pode proporcionar ao aluno. Importante! – Importante! – Destaque dado a uma parte do conteúdo ou a um conceito estudado, que seja considerado muito relevante. Querendo mais – Indicação de uma leitura fora do material de estudo. Vem ao nal da competência, antes do resumo. Vocabulário – Vocabulário – Texto explicativo, normalmente curto, sobre novos termos que são apresentados no decorrer do estudo. Você conhece? – Foto e biograa de uma personalidade conhecida pelas suas obras relacionadas ao objeto de estudo. Atividade – Atividade – Resumo do conteúdo praticado na competência em forma de exercício. Pode ser apresentado ao nal ou ao longo do texto. Mídias – Contém material de estudo auxiliar e sugestões de lmes, entrevistas, artigos, podcast e outros, podendo ser de diversas mídias: vídeo, áudio, texto, nuvem. Internet – Internet – Citação de conteúdo exibido na Internet: sites, blogs, redes sociais. Diálogos – Diálogos – Convite para discussão de assunto pelo p elo chat do ambiente virtual ou redes sociais.

Sumário Apresentação institucional institucional Palavra do professor autor Apresentação das competências competências

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Competência 01 Caracterizar os sistemas de captação e distribuição de água de uma cidade

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A Água O sistema de abastecimento de água A estrutura básica da distribuição de água a partir de sua captação A etapa de captação da água bruta A etapa de adução da água bruta As etapas de reservação, distribuição e estações elevatórias Resumo Autoavaliação

20 22 22 23 25 27 29 30

Competência 02 Caracterizar o processo convencional de tratamento de água Os objetivos do processo convencional de tratamento de águas A escolha do tipo de tratamento da água bruta Determinando e conceituando as etapas do tratamento convencional da água bruta Resumo Autoavaliação

35 36 37 38 43 43

Competência 03 Caracterizar as etapas de coagulação, oculação oculação e decantação no tratamento da água bruta As impurezas presentes na água bruta As partículas sólidas das impurezas da água bruta A origem da cor na água bruta Características Características da turbidez da água bruta A etapa de coagulação no tratamento da água bruta As substâncias coagulantes A etapa de oculação no tratamento da água bruta A etapa de decantação no tratamento da água bruta Destino do lodo sedimentado no tanque coagulador Quanticação dos agentes coaguladores A eciência do sistema decantador Resumo Autoavaliação

45 48 49 49 51 51 54 56 57 58 59 61 62 62

Competência 04 Caracterizar a ltração, desinfecção e inovações tecnológicas no tratamento de água A etapa de ltração do tratamento da água bruta Os sistemas de ltração usados no tratamento da água bruta O sistema de ltração lenta O sistema de ltração rápida O sistema de ltração rápida em função do comportamento hidráulico As características dos sistemas de ltração lenta e rápida

O sistema de desinfecção do tratamento da água bruta As substâncias químicas do sistema de desinfecção do tratamento da água bruta O cloro, o úor e o ozônio usados no tratamento da água bruta A radiação ultravioleta usada no tratamento da água bruta Inovações tecnológicas para tratamento de água Método da Flotoltração Método da desmineralização por troca iônica Método da osmose reversa Resumo Autoavaliação

67 68 69 69 72 74 75 76 76 77 78 81 81 83 84 86 86

Competência 05 Caracterizar o Esgoto Sanitário O esgoto sanitário A constituição física, química e biológica do esgoto sanitário As impurezas de natureza física As impurezas de natureza química As impurezas de natureza biológica A microbiota nos esgotos sanitários Resumo Autoavaliação

91 91 94 95 96 97 97 100 100

Competência 06 Conceituar as etapas do processo convencional de tratamento de esgotos e euentes 105 A instalação de sistemas de tratamento de esgotos A Estação de Tratamento de Esgoto (ETE) A Demanda Biológica (ou bioquímica) de Oxigênio (DBO) As tecnologias para remoção das impurezas do esgoto sanitário Resumo Autoavaliação

106 106 107 108 111 111 111 111

Competência 07 Distinguir o pré-tratamento do processo convencional de tratamento de esgotos O processo de tratamento preliminar O processo de desareamento do tratamento preliminar A caixa de areia do processo de desareamento do tratamento preliminar A remoção do sedimento das caixas de areia Resumo Autoavaliação

115 115 119 120 122 123 124

Competência 08 Caracterizar o Tratamento Primário do Processo Convencional de Tratamento de Esgotos Tratamento Primário do Processo Convencional de Tratamento de Esgotos Estrutura do Decantador Primário Funcionamento do Decantador Primário Processo de Flotação A Flotação ao nível da dimensão das partículas p artículas Resumo

129 129 130 133 137 137 139

Autoavaliação

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Competência 09 Conceituar os tratamentos secundário e terciário do processo convencional de tratamento de esgotos O conceito de tratamento secundário A classicação do tratamento secundário O Reator Anaeróbio de Fluxo Ascendente (RAFA) Tanque de aeração após o reator anaeróbico Decantadores secundários As lagoas de estabilização A lagoa anaeróbia A lagoa facultativa facultativa As características da lagoa facultativa O tratamento terciário terciário A lagoa de maturação O processo de desinfecção na lagoa de maturação Resumo Autoavaliação

143 144 144 145 149 150 151 152 153 154 156 156 159 160 160

Competência 10 Caracterizar o tratamento de emissões gasosas e euentes líquidos industriais A resolução do CONAMA quanto às emissões de poluentes na atmosfera Os poluentes constituintes das emissões Os indicadores de qualidade do ar As técnicas para o tratamento de poluentes atmosféricos As técnicas para o tratamento de poluentes particulados As técnicas para o tratamento de poluentes gasosos Os euentes líquidos industriais Resumo Autoavaliação

Referências Conheça o autor

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Apre Ap rese sent ntaç ação ão in inst stitituc ucio iona nall O Instituto Tecnológico Brasileiro ( itb) foi construído a partir do sonho de educadores e empreendedores reconhecidos no cenário educacional pelas suas contribuições no desenvolvimento econômico e social dos Estados em que atuaram, em prol de uma educação de qualidade nos níveis básico e superior, nas modalidades presencial e a distância. Esta experiência volta-se para a educação prossional, sensível ao cenário de desenvolvimento econômico nacional, que necessita de pessoas devidamente qualicadas para ocuparem vagas de trabalho e garantirem suporte ao contínuo crescimento do setor produtivo da nação. O Sistema itb de Aprendizado Prossional privilegia o desenvolvimento do estudante a partir de competências prossionais requeridas pelo mundo do trabalho. Está direcionado a você, interessado na construção de uma formação técnica que lhe proporcione rapidamente concorrer aos crescentes postos de trabalho. No Sistema itb de Aprendizado Prossional o estudante encontra uma linguagem clara e objetiva, presente no livro didático, nos slides de aula, no Ambiente Virtual de Aprendizagem e nas videoaulas. Neste material didático, um verdadeiro diálogo estimula a leitura, o projeto gráco permite um estudo com leveza e a iconograa utilizada lembra as modernas comunicações das redes sociais, tão acessadas nos dias atuais. O itb pretende estar com você neste novo percurso de qualicação prossional, contribuindo decisivamente para a ampliação de sua empregabilidade. Por m, navegue no Sistema itb: um estudo prazeroso, prático, interativo e eciente o conduzirá a um posicionamento prossional diferenciado, permitindo-lhe uma atuação cidadã que contribua para o seu desenvolvimento pessoal e do seu país.

s e t n e u f E e s a u g Á e d o t n e m a t a r T

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Palavra do professor autor Olá! Vamos iniciar nossos estudos em Tratamento de Águas e Euentes, e identicaremos as técnicas que atualmente se utilizam no tratamento da água bruta, com o objetivo de obter sua potabilidade; assim como, sobre as técnicas utilizadas para o tratamento de esgotos urbanos e industriais, de maneira que seus euentes possam ser lançados em ma nanciais receptores sem que estes causem qualquer impacto negativo ambiental. Algumas palavras talvez estejam estejam soando diferentes aos seus ouvidos, mas no decorrer dos estudos informarei seus signicados, combinado? Antes, porém, que você inicie o seu aprendizado sobre essas técnicas do tratamento de águas e esgotos, eu preciso falar sobre o papel fundamental que caberá a você como um técnico, no gigantesco esforço que o país faz de levar o saneamento básico para milhões de brasileiros sem acesso a essa vital necessidade humana. Para tanto vou conversar sobre um fato que ocorreu em junho de 2014. 2014. A noite de São João, dia 24 de junho, ainda começava quando o jogo de futebol entre Grécia e Costa do Marm terminou com vitória para os gregos, que festejaram a passagem para as oitavas de nal da Copa do Mundo no Brasil, a sua maneira, quebrando pratos, e mais pratos. Que bom para eles. E o que essa festa tem a ver com o nosso saneamento básico? Nada. Quer dizer, quase nada. É que ao ver a tristeza no rosto dos jogadores da Costa do Marm eu me lembrei de um triste, mas verdadeiro, pronunciamento feito pelo primeiro-ministro daquele país, Daniel Kablan Duncan, na abertura do Congresso da Associação Africana de Água, em sua capital Yamoussoukro, Yamoussoukro, no mês de fevereiro fevereiro deste ano. Ele declarou que cerca de 400 milhões de africanos (50% da população da África) são


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privados do acesso à água potável e ao esgoto tratado, e considerava essa tragédia um imenso obstáculo ao desenvolvimento do continente africano; e confessou que mais de 70 % dos leitos dos hospitais naquele continente estavam ocupados com pessoas acometidas por doenças relacionadas com a qualidade da água, e com a falta de saneamento. Fiquei com pena da África. E aquela lembrança me trouxe outra lembrança: alguns meses antes do pronunciamento do primeiro-ministro primeiro-ministro africano, o presidente executivo do Instituto Trata Brasil (que pesquisa as condições sanitárias do nosso país), o químico industrial Édison Carlos, declarou declarou em entrevista ao IHU On-Line (Instituto Humanitas Unisinos) que mais de cem milhões de brasileiros (50% da população do Brasil) não tinham acesso aos serviços de saneamento básico. De repente eu constatava que não havia nenhuma diferença entre a nossa triste realidade e a realidade triste dos africanos. Fiquei com pena do Brasil. A tragédia está aí. O que fazer então? O que fazer para limpar nossas águas e nossos esgotos e resgatar o nosso país da barbárie? O dinheiro seria a solução? Não. Dinheiro já existe há muito tempo. Bilhões de cifrões para tal nalidade. O que falta, conforme o próprio Édison Carlos, é que o saneamento básico no Brasil seja prioridade número 1 das instituições públicas e, principalmente, da população. E para a operacionalização das tantas estações de tratamento, que obrigatoriamente obrigatoriamente serão implantadas, urge que a nação forme um contingente de técnicos qualicados. E é aí que você se encaixa. O país precisa de você! Ele precisa avidamente de técnicos que saibam operar as estações de tratamento de água (ETAs) e as estações de tratamento de esgotos (ETEs). E ao fazer essa leitura, você começa a se habilitar para ser o técnico tão necessário, tão requerido. Portanto, seja muito bem-vindo!

Apre Ap rese sent ntaç ação ão da dass co comp mpet etên ênci cias as Nosso material é composto por 10 competências, as quais agora serão apresentadas a você. As competências de 1 a 4 lhe darão o aprendizado sobre as técnicas utilizadas no tratamento da água bruta, com o objetivo de se obter sua potabilidade; enquanto que as competências de 5 a 10 levarão o conhecimento técnico sobre como tratar os esgotos urbanos e industriais, de maneira que seus euentes possam ser lançados em mananciais receptores sem que estes causem qualquer impacto negativo ambiental. A seguir vou lhe apresentar de maneira breve, o que vai aprender em cada competência que juntos iremos desenvolver. Na primeira competência você denirá o conceito de água e o sistema de abastecimento, assim como caracterizará a estrutura básica da sua distribuição numa cidade a partir da captação. Aprenderá também, sobre os processos de captação da água bruta com origens subterrânea e supercial, e sobre as etapas de adução, reservação, distribuição e instalação de estações elevatórias. elevatórias. Na segunda competência você irá identicar os objetivos e as características do proces p rocesso convencional de tratamento da água bruta; e determinará a escolha do tipo de tratamento, incluindo o tratamento contra incrustações minerais. E ainda denirá os conceitos das etapas do tratamento convencional, dentre as quais a coagulação e oculação; decantação; ltração; desinfecção e uoretação. Na competência 3, você denirá as características das impurezas presentes na água bruta, e a classicação de suas partículas sólidas; determinará a origem da cor da água e como classicá-la; caracterizará a turbidez e o desenvolvimento do tratamento da água, através das etapas de coagulação, oculação e decantação.


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Na próxima competência você irá caracterizar e conceituar as etapas de ltração do


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tratamento de água bruta, e distinguirá esses sistemas através do estudo do processo construtivo dos ltros lentos e rápidos, sobre os processos de desinfecção; e sobre inova ções tecnológicas. Na quinta competência você vai conceituar conceituar e caracterizar esgoto sanitário e irá determinar a constituição de suas impurezas, de acordo com a natureza física, química e biológica; assim como caracterizar as impurezas de natureza física com potencial de alterar a qualidade das águas, as impurezas de natureza química, classicando-as em substâncias orgânicas e inorgânicas, e as impurezas de natureza biológica, classicando-as em heterotrócas e autotrócas. Aprenderá também a identicar e caracterizar a microbiota das águas residuárias. Na competência 6 você irá determinar se há necessidade de um sistema de tratamento de esgoto numa determinada localidade; conceituará a demanda biológica de oxigênio (DBO), e caracterizará as tecnologias para a remoção das impurezas dos euentes sani tários, e também, as diferentes diferentes tecnologias para desinfectar as águas dos esgotos em etapas denidas do processo convencional do seu tratamento. Na competência 7 você vai operacionalizar o processo de tratamento preliminar dos esgotos, o qual qual contempla inicialmente o sistema de gradeamento. gradeamento. Classicará os tipos de grades de contenção e comprovará a eciência do sistema; operacionalizará o processo de desareamento do tratamento preliminar, caracterizando a caixa de areia, desde seu processo construtivo até a remoção dos seus sedimentos. Na competência 8 você irá conceituar e caracterizar caracterizar o tratamento primário do processo convencional de tratamento tratamento de esgotos; distinguirá a estrutura estrutura física e funcional funcional do decantador primário, e determinará a necessidade de aplicar os processos de oculação e otação. Na nona competência você denirá os tratamentos secundário e terciário do processo convencional de tratamento de esgotos, assim como, classicará o tratamento secundário em sistemas anaeróbico e aeróbico; caracterizará o reator anaeróbico de uxo ascendente (RAFA), o tanque de aeração e o decantador secundário. Irá conceituar e classicar lagoas de estabilização e caracterizará o tratamento terciário, exemplicado com a lagoa de maturação e sobre a eciência dos tipos de tratamento de esgotos. Na nossa décima, e ultima competência, você denirá as técnicas e equipamentos para o tratamento de euentes gasosos, provindos de atividades industriais (fontes xas) e de automotivos; conceituará e classicará os diferentes indicadores de poluição das emissões; assim como caracterizará cada um dos métodos atualmente empregados para a puricação dos poluentes particulados e gasosos. E, por m, distinguirá as tecnologias utilizadas para o tratamento dos euentes líquidos industriais.

Competência

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Caracterizar os sistemas de captação e distribuição de água de uma cidade

Caracterizar os sistemas de captação e distribuição de água de uma cidade Eu vou confessar a você que hoje agrei novamente uma demonstração de desperdí cio d’água: uma adutora vazava e a água escorria pela avenida como um rio caudaloso. Um acidente acontecia. É, mas a verdade é que o vazamento se iniciara pela manhã e já era de tardezinha. Sei que esse fato se torna cada vez mais comum e desimportante em nosso mundo, mas não deveria; o que deveria era aumentar a nossa consciência coletiva em relação à importância da água para a vida e a sua raridade no planeta. Não vou lhe esconder que estou inquieto, no mínimo muito preocupado. Não comigo, mas com as gege rações futuras, com os meus e os seus descendentes. O conhecimento c onhecimento que tenho sobre a quantidade de água potável disponível no planeta é que me deixa tão em aição. Mas vou compartilhá-lo com você para dividirmos a preocupação. Você bem sabe que 70% da superfície da Terra está coberta por água. Um Planeta Azul. Azul . Vamos fazer faze r uns cálc c álculos ulos básic b ásicos os no tablet tabl et dessas de ssas minha m inhass inquieta inqu ietaçõe ções. s. Do volu vo lu-me total dessa água, 97,5% 97,5% é salgada (os mares e oceanos) e apenas 2,5% é doce. E agora me diga se eu não tenho com que me preocupar: 68,9% dessa pequena parcela de água doce é formada pelas calotas polares, geleiras e a neve que cobre os cumes das montanhas; 0,9% corresponde à umidade do solo e pântanos; 0,3% aos rios e lala gos (SETTI, 2001) ; ; e os 29,9% 29 ,9% restantes resta ntes são águas á guas doces doce s líquida lí quidas, s, das da s quais qua is 96% 9 6% são sã o águas subterrâneas, conforme demonstrado na imagem a seguir, de custos maiores para exploração do que as superficiais. Sobre esses números sobrevoa sobrevoa a verdade de que esse precioso recurso natural é perigosamente finito, e que nós o estamos des des-truindo com poluições, degradações e desperdícios permanentes. E tudo isso por uma simples simpl es falta fa lta de educa e ducação ção.. Ah! Sim. Já era bem tarde da noite quando passei novamente novamen te pela pe la avenida. O vaza va za-mento continuava...


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Figura 1 – Distribuição da água no planeta Terra Fonte: adaptado de M inistério do Meio Ambiente (2007).

Nessa competência vamos conceituar a água e sistema de abastecimento, assim como caracterizar a estrutura básica da sua distribuição numa cidade a partir da captação. Aprenderá também sobre os processos de captação da água bruta com origens subterrânea e supercial, e sobre as etapas de adução, reservação, distribuição e instalação de estações elevatóri e levatórias. as.

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A Água Ág ua Vamos agora descrever sobre os processos de puricação da água, e seu tratamento para que se torne potável e atenda as nossas necessidades diárias de natureza siológica sioló gica ou de uso nas atividades humanas. E então? Como podemos denir a água de uma manei-

ra bem objetiva? Iremos deni-la como uma substância de estrutura molecular, formada por dois átomos

Insípida: Que não tem gosto; destituído de qualquer sabor. Inodoro: que não tem cheiro, odor.

de hidrogênio e um de oxigênio, formando um óxido de hidrogênio (H2O), a água, essencial para a vida, na qual ocorrem os principais processos bioquímicos, como ensinou Larcher (1995), no seu livro sobre toecologia; líquida e incolor, insípida e inodora. Não será dedemais acrescentar que sua parte par te líquida cobre aproximadamente aproximadamente 70 % da superfície terrestre, sob a forma de lagos, rios e mares. Ilustro a seguir para você, as Ilhas Maurício e sua exibição em forma de uma extraordinária extraordinária cachoeira marinha.

Figura 2 – Água formando uma cachoeira marinha em Maurício Fonte: . Acesso Aces so em: 23 out. 2014.

Gostaria de combinar que não nos deteremos em seus mecanismos de transformação na natureza movendo o seu ciclo desde a evaporação, passando pela precipitação até o seu escoamento; nem tampouco sobre suas propriedades físico-químicas. físico-químicas. Em compensação, você vai aumentar o seu aprendizado sobre os processos utilizados utilizados para sua puricação, os quais fazem parte de um sistema responsável pelo abastecimento de água de uma comunidade.


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Voc V ocêê co conh nhec ece? e? A água seria um mineral? Veja bem, faço essa pergunta, porque os mineralogistas denem mineral como substância que ocorre na natureza no estado sólido, com uma estrutura química bem denida em termos de organização geométrica atômica, e pode ser de ori gem orgânica ou inorgânica. Por esses esses critérios o gelo, que que é água sólida, atenderia aos requisitos impostos pelos estudiosos. Mas, eles não aceitam o fato argumentando que ela se apresenta no estado líquido nas temperaturas e pressões normais do ambiente. Não somos advogados da água, mas e o mercúrio? Por acaso ele também não se apresenta no estado líquido nas condições normais ambientais? Ah! Ele é uma exceção. Bom, vamos deixar essa discussão para os especialista especialistas. s.

O sistema de abastecimento de água Diante do que já conversamos não seria difícil conceituar um sistema de abastecimento de água para o consumo humano, concorda? E poderíamos até ampliar nosso conhecimento pesquisando sobre as denições elaboradas por autores e instituições. Vamos iniciar nossas buscas?


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O que encontrou? Ah! Uma portaria por taria do Ministério da Saúde. Essa Portaria nº 2.914/201 2.914/2011, 1, dispõe sobre os procedimentos p rocedimentos de controle e vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade. E dene sistema de abastecimento de água para consumo humano, como “a instalação composta por um conjunto de obras civis, materiais e equipamentos, desde a zona de captação até as ligações prediais, destinada à produção e ao fornecimento coletivo coletivo de água potável, por meio de rede de distribuição.” (BRASIL, 2011, extraído da internet).

Internet Veja a portaria nº 2.0914/2011, no link .

Os professores Léo Heller e Márcia Casseb (1996, p. 36) em seu trabalho, Abastecimento de Água, registraram que o sistema de abastecimento de água representa “o conjunto de obras, equipamentos e serviços destinados ao abastecimento de água potável de uma comunidade para ns de consumo doméstico, serviços ser viços públicos, consumo industrial e outros usos.”

A estrut es trutura ura básic básicaa da dist distribu ribuição ição de água á gua a partir de sua captação Você já sabe que a água antes de chegar a sua casa para ser usada passa por um processo de puricação, o qual ocorre em uma Estação de Tratamento de Água (ETA), onde se realiza a sua puricação. Mas, ela terá que ser captada em sua fonte, um rio, um lago, uma represa, antes que chegue a essa Estação. Vamos conhecer, então, as etapas que constituem a estrutura básica que possibilita esse seu percurso.

O abastecimento de água de uma cidade se constitui dos sistemas de captação, de adução, tratamento, reservação, distribuição e ligações domiciliares, os quais são muito similares entre si. Você vai me acompanhar numa inspeção que realizaremos pelas etapas que formam um sistema de abastecimento de água através de instalações já em operaopera ção. Lembre-se que embora os sistemas de captação e adução, assim como aqueles pós-tratamentos, não sejam o foco de nossos estudos, creio ser importante que conheça a sua estrutura e o seu processo de funcionamento.

A etapa et apa de capt c aptação ação da água á gua brut brutaa Você me pergunta se tudo começa com a captação da água bruta, essa água sem tratamento que vem dos rios ou de outros recursos hídricos. Claro! E essa água pode ter origem de mananciais subterrâneos ou superciais. A captação de mananciais subterrâneos, de aquíferos, aquíferos, se faz através da perfuração de poços profundos. p rofundos. De um modo geral, esse poço se constitui de um furo na terra com 10 a 30 centímetros de diâmetro; um tubo de revestimento para conter as paredes; uma seção nal (ltro) do tubo de revestimento perfurada por onde a água passa para o tubo e uma camada de material arenoso, um pré-ltro, que preenche o espaço anular entre ent re o poço e seu revestimento, ou ltro; e, evidentemente, uma bomba para a sucção, como ilustrado no desenho esquemático da imagem.


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Figura 3 – Desenho esquemático de um poço tubular. Fonte: . Acesso em: 24 out. 2014.

Para a perfuração normalmente são utilizados dois métodos: a percussão, a qual consiste na perfuração da rocha com batidas contínuas de uma ferramenta chamada trépano ou broca de lavagem; e a rotativa, que se faz com uma broca em movimento rotatório (veja (veja a ilustração na imagem) ao tempo em que se circula lama no poço.

Trépano: Máquina para sondagens; parte da sonda que ca em contato com a rocha; broca de lavagem.


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Figura 4 – Perfuratriz rotativa Fonte: . Acesso em: 24 out. 2014.

Ativ At ivid idad adee 01 De quais etapas básicas se constitui o abastecimento de água potável de uma cidade? Elabore um croqui mostrando o uxograma do abastecimen to de uma cidade.

Vamos agora direcionar nossos estudos para os sistemas de captação em mananciais superciais. Porém, para captá-la é necessário o atendimento de alguns condicionantes básicos. Por exemplo, com relação à seleção da fonte de abastecimento, quais são as características racterísticas requeridas dessa fonte fonte para que ela proporcione um perfeito abastecimento abastecimento à comunidade? É importante que esse manancial possua uma vazão capaz de suprir às necessidades da comunidade. Além de condições não menos importantes como a sua localização, uma topograa mais adequada e distante de possíveis focos de contaminação. A captação é feita a partir de uma estação de bombeamento, que retira a água bruta da fonte e a envia para a ETA, exemplicada com a estrutura montada no rio Tibagi, no Paraná, vista na imagem. A sucção da água da fonte é realizada a partir par tir de um sistema de bombeamento instalainstalado próximo ao local da captação, a exemplo desse conjunto de bombas da estação do rio Cachoeira, em Ferradas/Bahia, mostrado na imagem.

Figura 5 – Casa de bombas que captam água do rio Cachoeira, em Ferradas/Bahia Fonte: . Acesso em: 24 out. 2014.

E o desenho esquemático da imagem a seguir explicita o sistema de bombeamento em sua porção submersa para você não car com nenhuma dúvida do processo.


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Figura 6 – Desenho esquemático de bombeamento, em porção submersa Fonte: . Acesso Acess o em: 24 out. 2014. 2 014.

A etapa et apa de aduçã a duçãoo da água brut brutaa A água bruta captada é bombeada para uma tubulação de ferro, PVC ou aço, uma adutora, até à estação de tratamento de água, processo conhecido por adução Vamos dar mais clareza aos conceitos de água bruta e adutora, mesmo que você já tenha a compreensão dos termos. A Companhia de Saneamento de Minas Gerais, em seu Glossário do Saneamento, 2013, dene água bruta como aquela que se apresenta na forma natural e disponibilizada em rios, riachos, lagos, lagoas, açudes ou aquíferos, ou seja, antes de sofrer qualquer processo de tratamento; a adutora é um conjunto de condutos destinados a ligar as fontes de abastecimento de água bruta às estações de tratamento de água, situsituadas além das imediações dessas fontes ou os condutos ligando estações de tratamento,

Adução: transporte de água do manancial ao tratamento ou da água tratada ao sistema de distribuição. Fonte: . Acesso em: 27 out. 2014.

situadas nas proximidades dessas fontes a reservatórios distantes que alimentam as redes de distribuição, a exemplo dessa estrutura mostrada na imagem.


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Figura 7 – Adutora de água bruta sendo instalada em Minas Gerais. Fonte: . Acesso em: 24 out. 2014.

Você tem que saber também sobre a importância de análises sico- químicas da água

bruta, de maneira que seja permanente o monitoramento da sua qualidade. Usualmente, os parâmetros ambientais analisados são pH, temperatura, cor, cor, turbidez, alcalinidade, dureza, matéria orgânica, oxigênio dissolvido, dióxido de carbono, ferro e manganês. O objetivo do monitoramento desses parâmetros ambientais é detectar possíveis alterações na água captada.

Importante Com relação ao abastecimento público de água, a cor, embora seja um atributo estético da água, não se relaciona necessariamente com problemas de contaminação, mas é padrão de potabilidade. O valor máximo permitido para a cor aparente é de 15 unidades Hazen (1uH = 1 mg Pt-Co/L), pela Portaria n° 518, de 2004, do Ministério da Saúde. A presença de cor provoca repulsa psicológica pelo consumidor, pela associação com a descarga de esgotos.

Ativ At ivid idad adee 02 Faça uma pesquisa sobre quais tipos de poluições mais comuns alteram a qualidade ambiental das águas brutas em nosso país. Escreva em nosso fórum, de forma resumida, o que você encontrou. e ncontrou.

As etapa e tapass de rese reserr vaçã vação, o, distr d istribui ibuição ção e estações elevatóri elevatórias as


A água bruta coletada em sua fonte é direcionada para a estação de tratamento antes de chegar ao consumidor. Nós vamos conversar mais sobre o sistema de puricação da água bruta em outra competência, quando serão contempladas as técnicas utilizadas nesse tratamento. Por enquanto, vejamos então as etapas da reservação, distribuição distribuição aos pontos de consumo, e estações elevatórias. Depois de tratada, a água é armazenada em reservatórios de distribuição – etapa de reservação – a exemplo desses tanques tanques da Sabesp - Companhia de Saneamento Básico Básico do Estado de São Paulo - mostrados m ostrados na imagem que você observa, para, depois, ser levada até aos reservatórios de bairros, estrategicamente localizados.

Figura 8 – Tanque de reservação de água tratada, da Sabesp, em São Paulo Fonte: . Acesso em: 24 out. 2014

Na etapa de distribuição, a água sai da reservação para o sistema de adutoras. O complexo de adutoras da água tratada é constituído por malhas hidráulicas compostas por tubulações de adução, subadução, redes distribuidoras e ramais prediais como se observa

27 Reservação: armazenamento da água entre o tratamento e o consumo, que objetiva suprir as variações horárias de consumo, garantir a adequada pressurização do sistema de distribuição e reservas de emergência.

na imagem. E pode até possuir outros equipamentos auxiliares, tais como reservatórios de distribuição, estações de bombeamento para regiões mais elevadas, e ainda, outros se necessários para garantir a continuidade da distribuição distribuição da água.


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Figura 9 – Instalação de ramais para água tratada, em via pública/Sorocaba/SP pública/Sorocaba/SP Fonte: . Acesso em: 24 out. 2014.

Em algumas regiões, devido às condições topográcas é necessária a instalação de es-

tações elevatórias para bombear água para locais mais distantes ou mais elevados. Essas elevatórias são instaladas instaladas após as estações de reservação, como o exemplo da estação de Campinas/SP mostrada na imagem.

Figura 10 – Estação elevatória de água tratada, em Campinas/SP Fonte: . g>. Acesso em: 24 out. 2014.

Certamente você entendeu a dinâmica do abastecimento de água de uma comunidade, desde a captação de água bruta até sua chegada, já tratada, ao consumidor nal. Para nalizar quero lhe mostrar esse desenho esquemático da imagem (de autoria da Copasa, Companhia de Saneamento de Minas Gerais), que resume o nosso estudo: a água bruta é captada no rio e bombeada para a estação de tratamento (ETA), (ETA), e daí para a reservação; e sai para a distribuição aos consumidores, através de um sistema de adutoras.


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Figura 11 –Desenho esquemático do abastecimento de água numa comunidade Fonte: . .jpg>. Acesso em: 24 out. 2014.

Mídias Para acrescentar mais informações ao seu aprendizado sugiro que considere o livro do Professor Milton Tomoyuki Tsutiya, Abastecimento de Água, o qual apresenta conceitos fundamentais que servirão para orientar os estudiosos do assunto. Abrange desde a captação da água bruta até a distribuição da água tratada.

Resumo Nesta competência você aprendeu que a água é um óxido de hidrogênio essencial para cona vida, e que sistema de abastecimento de água é uma instalação composta por um con-

junto de obras civis, materiais e equipamentos, desde a zona de captação at é as ligações prediais, destinada à produção e ao fornecimento coletivo de água potável, por meio de rede de distribuição ; e acrescentou ao seu aprendizado o conhecimento sobre a estrutura

básica da distribuição de água numa cidade, a partir da sua captação. Aprendeu ainda sobre os processos de captação da água bruta com origem subterrânea e supercial, e sobre as etapas de adução, reservação e distribuição distribuição da água tratada, com auxílio de equipamentos como as estações elevatórias. elevatórias.

Autoavali Auto avaliação ação 1. Assinale a resposta correta. s e t n e u f E e s a u g Á e d o t n e m a t a r T

a) A água é uma substância que se dene como de estrutura molecular formada por dois

átomos de hidrogênio e um de oxigênio, um óxido de hidrogênio essencial para a vida, na qual ocorrem os principais processos bioquímicos. b) A água é um mineral que ocorre na natureza no estado sólido nas temperaturas e pressões normais do ambiente. c) A água e o mercúrio são minerais em estado liquido. d) A água é um mineral constituído por três átomos de oxigênio.

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2. A denição: a instalação composta por um conjunto de obras civis, materiais e equipa -

mentos, desde a zona de captação até as ligações prediais, destinada à produção e ao fornecimento coletivo de água potável, por meio de rede de distribuição refere-se a: a) Sistema de abastecimento abastecimento de de água para consumo humano. humano. b) Estação elevatória para distribuição de água. c) Sistema de sucção com bombas submersas. d) Sistema de adução.

3. Preencha as lacunas com as respostas corretas. • A________________ se apresenta na forma natural e está disponibilizada em rios, ria chos, lagos, lagoas, açudes ou aquíferos, ou seja, antes de sofrer qualquer processo de tratamento. • Um conjunto de condutos destinados a ligar as fontes de abastecimento de água bruta

às estações de tratamento de água, situadas além das imediações dessas fontes é denominado_______________. • O processo pelo qual a água, depois de tratada, é armazenada em reservatórios de distribuição chama-se________________. chama-se________________. a) água bruta; adutora; reservação. b) água tratada; captação da água; reservação. c) água bruta; reservação; ciclo de tratamento da água. d) água subterrânea; reservação; captação de água bruta.

4. A distribuição de água por uma malha hidráulica composta por tubulações de adução, subadução, redes distribuidoras e ramais prediais está diretamente relacionada a: a) Complexo de adutoras da água tratada. b) Adutora de água bruta. c) Captação de água subterrânea. d) Captação de água bruta.


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5. A função de uma estação elevatória é: a) Enviar água a locais mais distantes ou mais elevados. b) Bombear água para a estação de tratamento (ETA). (ETA). c) Captar águas pluviais. d) Filtrar água bruta.

Competência

02

Caracterizar o processo convencional conv encional de tratamento de água

Caracterizar o processo convencional de tratamento de água A cidade de Anaheim pertence ao condado de Orange Country situado no sul da Califórnia, no velho oeste dos Estados Unidos. Até os anos de 1950 sua principal atividade econômica era o cultivo de laranjas. Um lugar com pouco mais de 200 mil habitantes. Foi ali que ainda na década de 1960 se instalaram os parques da Disneylândia. A população rapidamente triplicou. As pessoas e as laranjas cada vez mais exploravam o lençol de água subterrâneo. Os laranjais sumiram e deram lugar a mais parques temáticos. A população chegou aos três milhões e a exploração do aquífero cou mais intensa. O condado, no meio do deserto, depende daquela água guardada no subsolo. Mas, o estoque foi se reduzindo e a possibilidade de contaminação com as águas do Oceano Pacíco foi aumentando. Urgia uma solução ou seria o m de Orange Country, o m da Disneylândia. E a solução chegou com a construção de uma imensa estação de tratamento de água, uma ETA, a Fábrica de Água 21, mostrada na imagem (ou Estação para Potabilidade de Esgoto) que utiliza dentre outras técnicas, membranas e desinfecção com raios ultravioleta. Ela coleta o esgoto da cidade, purica-o e devolve a água pura de volta para o aquífero que se reenche (MOURA, 2002). Depois, a água retorna das profundezas à superfície tão cristalina que os habitantes e turistas bebem a antiga água de esgoto com muito gosto.

Figura 12 – Estação de tratamento para potabilidade de esgoto, em Orange County, Califórnia Fonte: . Acesso em: 24 out. 2014.


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Nesta competência você conhecerá os objetivos e a caracterização do processo convencional de tratamento da água bruta; e a determinar a escolha do tipo de tratamento incluindo o tratamento contra incrustações minerais. E ainda incrementará o conhecimento sobre os conceitos das etapas do tratamento convencional, dentre as quais a coagulação e oculação; decantação; ltração; desinfecção; e uoretação.

Os objetivos do processo convencional de tratamento de água s e t n e u f E e s a u g Á e d o t n e m a t a r T

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A água bruta já chegou à estação de tratamento (ETA) através da adutora que a trouxe desde a captação, e agora passará por um processo de puricação. Vamos lá, pois temos que acompanhar todo o processo. Mas, antes de entrarmos na estação eu preciso fazer algumas considerações que são importantes como informações básicas. Você saberia dizer quais os objetivos básicos do tratamento da água bruta? Manutenção de condições higiênicas? Exatamente! Nesse processo de higienização ocorre a remoção de bactérias, protozoários, vírus e outros microorganismos; de substâncias nocivas; redução do excesso de impurezas, e dos possíveis teores elevados de compostos orgânicos. No entanto, também existem outras as nalidades que devem ser levadas em consideração. Por exemplo, a preservação dos aspectos estéticos com a remoção dos parâmetros cor, sabor e odor, que eventualmente se façam presentes; ou a redução de perdas econômicas suavizando ou eliminando qualidades corrosivas, turbidez e possíveis concentrações indesejáveis de ferro e manganês. Mas, como esses componentes entram na constituição da água? A presença desses minerais nas rochas e sedimentos explica suas presenças na água bruta. Entretanto, também através da poluição, meu amigo. Nós poluímos os mananciais com substâncias de natureza biológica, física e química; e depois gastamos os nossos próprios recursos nanceiros para retirar esses poluentes da água que queremos beber. E esse ciclo se repete e continuará até chegar o tempo de nos educarmos.

Ativ At ivid idad adee 01 Quais os objetivos básicos do tratamento da água bruta?

A escolh es colhaa do tipo de trat t ratamen amento to da água á gua brut brutaa Na qualidade de um técnico em ambiente você sempre terá em mente, e trabalhará para isso, que a água fornecida à população, obrigatoriamente, deverá ser saudável e de boa qualidade. Para tanto, o seu tratamento será realizado após comprovada a sua necessidade com base em inspeções sanitárias e resultados de análises físico-químicas físico-químicas e biológicas do manancial hídrico (rio, lago, etc.) a ser utilizado como fonte de abastecimento. E é preciso o seu entendimento para o fato de que a complexidade desse tratamento será em função da qualidade da água a ser tratada, claro! Você também não acha isso lógico? Ora, se a água captada não contiver, por exemplo, concentrações de ferro e manganês além dos limites permitidos por lei, porque ter custos com a sua remoção? É por essa razão que diversos tipos de tratamento (do tratamento convencional ao mais simplicado, com ape nas cloração e uoretação) serão aplicados de acordo com a qualidade da água captada.

Curiosidade Os íons de ferr ferroo e manganês em águas destinadas ao abastecimento abastecimento causam depósitos, incrustações e possibilitam o aparecimento de bactérias ferruginosas ferrug inosas nocivas nas redes de abastecimento, além de serem responsáveis pelo aparecimento de gosto e odor, manchas em roupas e aparelhos sanitários e interferir em processos industriais.

Você deve estar me perguntando: sim, mas apenas por curiosidade, e se a água captada contiver concentrações de ferro e manganês além dos limites permitidos por lei? Eu vou lhe responder agora, mas com brevidade, pois em competências posteriores veremos com mais detalhes o tipo de tratamento para remoção dessas substâncias. E você tem razão, a água encontrada na natureza nunca é pura, e comumente apresenta uma diversidade de substâncias dissolvidas, tais como sais e óxidos apresentando solubilidades diferentes, e inuenciadas pela temperatura, concentração e pH. Uma água que possua altas concentrações de ferro e manganês, por exemplo, tem de ser tratada para sua remoção, evitando, assim, consequências indesejáveis com o seu uso, como o aparecimento de odores e colorações. E mais, quando os limites de solubilidade dessas substâncias são ultrapassados ocorre sua precipitação de forma aderente nas superfícies de tubulações e equipamentos, para formar as incrustações e processos corrosivos corrosivos em equipamentos, como se constata na imagem.


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Figura 13 – Incrustações de óxido férrico (esquerda) e manganês (direita), consequentes da água contaminada. Fonte: . 1edb7d9.jpg>. Acesso em: 22 out. 2014.

Determinando e conceituando as etapas do tratamento convencional da água bruta Nós entendemos que a escolha do tipo de tratamento de uma água bruta captada em fonte subterrânea ou supercial ocorre em função da qualidade da água a ser puricada. É certo também que iremos trabalhar com algumas técnicas de tratamento aplicadas atualmente, porém quero combinar com você que daremos ênfase ao processo convencional, para que não haja dispersão de entendimento e para que sua dinâmica permaneça muito bem alicerçada. O processo convencional de tratamento da água bruta, de um modo geral, consiste de cinco etapas, as quais seriam a coagulação e oculação; decantação; ltração; desinfecção; e uoretação. Cada dessas etapas será bem estudada por nós, e iniciaremos com a sua conceituação. Comecemos pelo processo de coagulação e oculação, o qual é um dos passos mais importantes do tratamento da água bruta, pois ajuda a remover eventos eventos de turbidez, cor e sabor. Observe que apenas pela apresentação dos vocábulos já poderíamos dení-los com relativa facilidade, mas nem é tão raro encontrarmos suas denições misturando-se entre si. A coagulação é o fenômeno no qual as impurezas presentes na água se agrupam e se neutralizam pela ação de reagentes químicos (coagulantes), para em seguida decantarem , como exemplicado na sequência de desenhos da imagem.

Figura 14 – Sequência do processo de coagulação no processo de tratamento da água Fonte: . oagulantes.jpg>. Acesso em: 27 out. 2014.

E oculação? Como você a deniria? Enquanto na coagulação as partículas apenas se partícu aglutinam, na oculação ocorre uma efetiva produção de ocos, os agregados das partículas nas em suspensão na água, pela ação de outro reagente químico (oculante) . Muitas vezes as palavras não são sucientes para formar uma imagem, para explicitar de forma satisfatória um determinado evento, e por isso mesmo quero lhe mostrar a imagem, com um pequeno experimento sobre o processo da oculação. Assim, com certeza, você terá a compreensão total do fenômeno. No becker da da esquerda ocorrem as reações para efetuar-se a coagulação. Os beckers do centro e da direita mostram a agregação das partículas coaguladas em ocos que se decantam a cada tempo.

Figura 15 – Processos de coagulação, oculação e decantação (esquerda para a direita) Fonte: . mage006.jpg>. Acesso em: 27 out. 2014.

Vamos conceituar o processo de decantação dos ocos formados, mas que na verda de é um conceito de física, o qual se aplica a qualquer mistura de sólidos e líquidos. De qualquer modo, a decantação que ocorre na água bruta após a oculação é um processo de sedimentação da porção mais densa, contendo os óculos, para a parte inferior pela atração da gravidade, como exemplicado na imagem.


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Figura 16 – Processo de decantação de partículas em suspensão em água bruta Fonte: . Acesso em: 27 out. 2014. s e t n e u f E e s a u g Á e d o t n e m a t a r T

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A água decantada é encaminhada às unidades ltrantes onde se efetua a ltração,

terceira etapa do sistema de tratamento da água bruta. É um processo constituído de um meio poroso granular, normalmente areia, de uma ou mais camadas, instalado sobre um sistema de drenagem capaz de reter e remover as impurezas ainda presentes na água coagulada ou oculada produzindo um euente mais limpo. Apesar de estudarmos mais detalhadamente o sistema de ltração em compe-

tência posterior, eu vou lhe adiantar que com relação ao sentido de escoamento e à velocidade com que a água atravessa o leito ltrante, a ltração se classica com relação à taxa de ltração, em lenta e rápida; e de uxo ascendente e de uxo descendente , com relação ao sentido de escoamento. Para você ter a visualização de um sistema de ltração, a imagem a seguir mostra um desenho esquemático, no qual se sobressaem as camadas ltrantes de areia na, grossa, pedrisco e pedra.

Figura 17 – Desenho esquemático mostrando a anatomia de um ltro rápido Fonte: Aquastores (c2014).

Ativ At ivid idad adee 01 Qual a diferença entre coagulação e oculação como etapas do tratamento

da água bruta? Deixe sua resposta em nosso fórum.

Após a água passar pelo sistema de ltração e apresentar resultados de suas análises

que comprovem qualidade ambiental de natureza química e física adequada ao consumo humano, então se inicia a quarta etapa de seu tratamento. A desinfecção é um processo de puricação da água cujo objetivo é a remoção ou destruição (inativação) de microorga nismos patogênicos presentes e capazes de causar várias doenças. A destruição desses microorganismos é realizada através da ação de agentes desinfetantes, sejam produtos químicos ou radiações, como a ultravioleta, exemplicada na imagem, em sistema de puricação da água já ltrada.

Patogênico: que provoca ou pode provocar, provocar, direta ou indiretamente, uma doença.


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Figura 18 – Sistema de puricação da água ltrada por ultravioleta Fonte: . pg>. Acesso em: 27 out. 2014.

A quinta etapa do tratamento da água para consumo humano é a uoretação. À água se adiciona compostos à base de úor, tais como o uossilicato de sódio e o ácido uossi licico, em dosagem média do íon uoreto da ordem de 0,8 mg/l (miligramas por litro), de acordo com a temperatura local. Esse processo é uma medida preventiva de comprovada ecácia que reduz a prevalência da cárie dental, numa signicativa percentagem entre 50

e 65%,em populações expostas desde o nascimento, por um período de aproximadamente aproximadamente 10 anos de ingestão da dose ótima (FUNASA, 2012). 2012).

Curiosidade Os compostos de úor na água e alimentos quando ingeridos sofrem dis sociação iônica em função do ácido clorídrico produzido no estômago. O íon uoreto é absorvido, em grade parte, par te, pela mucosa estomacal para em


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seguida circular no plasma sanguíneo. Após três horas da absorção 70% do úor ingerido é eliminado pela urina; 15% pelas fezes; e 5% pelo suor. Os 10% restantes são assimilados pelo organismo. Essa pequena parcela circulará nos uidos extra e intracelulares xando-se posteriormente nos ossos e dentes em formação. (BUENDIA, 1996).

Na maioria das cidades brasileiras o teor recomendado de úor nas águas deve ser

de 0,7 mg F/l, aceitando-se uma variação de 0,6 a 0,8 mg F/l. Contudo, esse teor ótimo depende, fundamentalmente, das médias das temperaturas máximas anuais registradas em cada localidade.Para implantar-se um sistema de uoretação, dentre o utros requisitos básicos, a escolha do equipamento seria um deles, constituído por bombas dosadoras, dosadores de nível constante, cone de separação e cilindros de separação. Um exemplo que eu posso lhe mostrar, mostrar, apresentado na imagem é o sistema instalado instalado na cidade de Jussara, no Paraná.

Figura 19 – Sistema de uoretação de Jussara/PR Fonte: . Acesso em: 27 out. 2014.

Mídias Para incrementar seu aprendizado sobre o tema sugiro o livro dos Professores Carlos A. Richter e Jose Martiniano de Azevedo Netto, Tratamento de Água: Tecnologia Atualizada, que apresenta os seus conhecimentos e experiências nos projetos de centenas de estações de tratament tratamento, o, acompanhando a evolução da ciência do tratamento de água nas últimas décadas. Oferece ainda algumas inovações técnicas desenvolvidas pelos autores, como a oculação em meio poroso e em malhas ou grades.

Resumo Nesta competência você desenvolveu seu aprendizado sobre a caracterização do processo convencional do tratamento da água bruta, a qual contemplou os objetivos de manutenção de suas condições higiênicas, de preservação dos aspectos estéticos e redução de perdas econômicas; e a determinar a escolha do tipo de tratamento incluindo aquele contra incrustações minerais. E ainda aumentou o seu conhecimento sobre os conceitos das etapas do tratamento convencional, dentre as quais: a coagulação e oculação; decan tação; ltração; desinfecção; e uoretação.

Autoavali Auto avaliação ação 1. A remoção de cor, sabor e odor da água é um dos objetivos de: a) Captação de água bruta. b) Eliminação de qualidades corrosivas da água. c) Tratamento da água bruta. d) Fluoretação.

2. O parâmetro básico para a escolha de um determinado sistema de tratamento de água será: a) Em função da qualidade da água a ser tratada.


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b) Em função da estrutura física da estação de captação. c) Em função da capacidade de suporte do sistema de adução. d) Em função do projeto da ETA.

3. O processo convencional de tratamento da água bruta, de um modo geral, consiste em quais etapas?______________ e _____________; _________________; _________________; ______________; ____________ e _____________. a) coagulação e oculação; uoretação; decantação; desinfecção e ltração. b) coagulação e oculação; desinfecção; uoretação; decantação e ltração s e t n e u f E e s a u g Á e d o t n e m a t a r T

c) coagulação e oculação; decantação; desinfecção; uoretação e ltração. d) coagulação e oculação; decantação; ltração; desinfecção e uoretação.

4. O processo de tratamento de água, como medida preventiva, que reduz a prevalência da cárie dental é: a) Floculação. b) Fluoretação.

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c) Decantação. d) Cloração.

5. O processo de puricação da água cujo objetivo é a remoção ou destruição (inativa -

ção) de microorganismos patogênicos presentes e capazes de causar várias doenças denomina-se:

a) Fluoretação. b) Filtração. c) Desinfecção. d) Floculação.

Competência

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Caracterizar as etapas de coagulação, foculação e decantação, no tratamento da água bruta

Caracterizar as etapas de coagulação, foculação foculação e decantação, no tratamento da água bruta Em 1502, enquanto os portugueses desembarcavam na Baía da Guanabara e a chamavam de Rio de Janeiro pensando que se tratava de um rio, Leonardo da Vinci, em Florença observava que a quantidade de água por unidade de tempo escoando em um rio era a mesma em qualquer parte, independentemente da largura, profundidade, inclinação e outros. Nasciam os fundamentos para se medir vazões: um medidor de vazão é todo dispositivo que determina o volume de uido que passa através de uma dada seção de escoamento por unidade de tempo. Quase três séculos depois, em 1791, o físico italiano Giovanni Venturi idealizou o seu tubo de Venturi, somente usado como um medidor de vazão um século após apó s sua invenção, 1887, 1887, pelo engenheiro austríaco Clemens Herschel. Na década de 1920, o cientista americano Ralph Leroy Parshall, baseado nos estudos de Giovanni Venturi, criou um revolucionário medidor de vazões no campo da irrigação. Com o tempo, o medidor de vazões passou a ser conhecido como Calha de Parshall. E deixou de ser apenas um medidor de vazões: atualmente é empregado também como um efetivo misturador de soluções químicas nas estações de tratamento de água, cujo exemplo é apresentado na imagem.

Figura 20 – Exemplo da Calha de Parshall Fontes: 136841/> ; . A/tx_2.JPG>. Acesso em: 27 out. 2014.


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Nesta competência sobre o tratamento de água você aprenderá as características das impurezas presentes na água bruta, e a classicação de suas partículas sólidas; a deter minar a origem da cor da água e sua classicação; sobre a caracterização da turbidez e o desenvolvimento do tratamento da água através das etapas de coagulação, oculação e decantação.

Curiosidade A medição de vazão de uidos sempre esteve presente em nosso dia a dia. Por exemplo, o hidrômetro de uma residência, o marcador de uma bomba


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de combustível, como registraram Cassiolato et al (2008).

As impur i mpurezas ezas pres presente entess na água brut brutaa Quando estudamos o fenômeno da coagulação aprendemos, na sua conceituação, que Aglutinar: fazer aderir ou ligar-se fortemente por algum processo físico ou químico

ela aglutina as impurezas presentes na água, as quais se agrupam, e se neutralizam pela ação de reagentes químicos (coagulantes), para em seguida decantarem. Lembra-se? Pois bem, mas por acaso você não teria curiosidade de saber quais impurezas são essas que estão presentes na água bruta? Evidentemente que sim, até porque, sabendo o que está misturado à água, cará mais claro que tipo de água será tratada, concorda? No entanto, um fato tem que estar bem compreendido entre nós: toda água na natureza é considerada como bruta, não que ela não sirva para nosso consumo, apenas que não foi tratada. Claro que existem mananciais superciais absolutamente impróprios devido à dissolução de detergentes, detergentes, biocidas, detritos orgânicos, vernizes, tintas, agentes patogênicos, componentes que alteram a sua qualidade de acordo com as suas características físicas, químicas e biológicas, como assegurou Von Sperling (1996). E você tem razão em me perguntar que características são essas. Vamos estudá-las então?

Colóide: O termo colóide vem do grego e signica "cola".

As partículas sólidas sob a perspectiva física, conforme suas dimensões apresentam-se em suspensão na água, dissolvidas ou em soluções coloidais sob a perspectiva química são classicadas em orgânicas e inorgânicas; e sob a perspectiva biológica, na forma de microrganismos.

As pa partí rtícu cula lass só sólilida dass da dass im impu pure reza zass da ág água ua br bruta uta Classicamos as partículas sólidas misturadas à água bruta de acordo com o seu tama nho. Mas vamos triturar um pouco mais a identicação dessas partículas. Alguns estudio -

sos consideram os sólidos em solução, as partículas de menores dimensões, aquelas com menos de um nanômetro de diâmetro (um nanômetro (nM) representa a milionésima parte do milímetro); os sólidos em suspensão aquelas com dimensões superiores a 100 nM (nanômetros); e as partículas com dimensões situadas numa faixa intermediária entre 1 e 100 nM seriam os sólidos coloidais. Não quero ser irônico, mas vez em quando os autores querem complicar o simples, tanto que nos resultados das análises de água os colóides são considerados como sólidos dissolvidos e sólidos em suspensão. Nessa discussão, Von Sperling, já citado, entra e considera os termos sólidos ltráveis e sólidos não ltráveis como os mais adequados para classicar as partículas coloidais da água bruta. E é essa classicação simples que adotaremos em nosso trabalho.


Não quero ser irônico, mas de vez em quando os autores querem complicar o simples, tanto

que nos resultados das análises de água, os colóides são considerados como sólidos dissolvidos e sólidos em suspensão. Nessa discussão, Von Sperling (1996), considera os termos sólidos sólidos ltráveis ltráveis e sólidos não ltráveis como os mais adequados para classicar as partículas coloidais da água bruta. E é essa classicação simples que adotaremos em nosso trabalho. Ainda teremos oportunidade, mais adiante, de voltarmos a este tema sobre os colóides. Porém, neste momento, ainda quero dizer a você que nas soluções coloidais as par tículas dispersas estão em movimento constante e aleatório, e não se depositam sob a ação da gravidade. Aí está uma característica fundamental para esses nosso trabalho: se as partículas não sedimentam no fundo de um recipiente, teremos que encontrar um meio de separá-las da água. Pelo que observamos até aqui, estamos constatando que a água bruta é na verdade uma dispersão coloidal, na qual a fase dispersante é líquida (a própria água) e a fase dispersada é sólida (colóide ou impureza). É essa fase sólida dispersada na fase líquida que confere cor, cor, turbidez, sabor e odor à água. Urge, portanto, que nos apressemos a promover essa separação.

Aí está uma característica fundamental para esses nosso trabalho: se as partículas não sedimentam no fundo de um recipiente, teremos que encontrar um meio de separá-las da água.

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Sedimentar: processo de formação ou acumulação de sedimento em camadas, em ambiente aquoso ou aéreo, que inclui a separação de partículas de rocha provenientes do material do qual o sedimento é derivado.

A origem or igem da cor c or na n a água ág ua brut b rutaa


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Matéria Orgânica: uma mistura de compostos em vários estágios de decomposição, os quais resultam da degradação biológica de resíduos de plantas e animais, e da atividade sintética de microrganismos. Fonte: . Acesso em: 27 out. 2014.

Antes de se iniciar o processo de tratamento vou responder ao seu questionamento sobre a origem da cor que colore a água bruta. A presença de signi cativas concentrações de matéria orgânica na água bruta apresenta aspectos negativos, dentre os quais a mudança de cor, a exemplo da água captada, mostrada na imagem. Pode até não parecer, mas ela ocorre do resultado da degradação de substâncias da matéria vegetal.

Figura 21 – Água bruta para tratamento na ETA de Ribeirão Ribeirão da Penha/SP Fonte: . Acesso em: 27 out. 2014

Mas é preciso atenção ao se estudar as colorações da água bruta, pois elas podem confundir-se com a turbidez. Por isso mesmo, logo em seguida vamos fazer referência à turbidez. Tanto assim, para seu conhecimento, que classicaram a cor em verdadeira, quando não se leva em conta a turbidez; e aparente, quando se leva em conta a turbidez. Duas observações ainda devem ser feitas: a primeira é que a cor tem inuência direta na escolha do método de tratamento da água bruta; e a segunda é que o valor do pH desta água tem inuência direta sobre ela.

Curiosidade Pesquisas atuais demonstram que, quase sempre, a cor é proveniente de substâncias orgânicas, as quais após a degradação da matéria vegetal originam diversas outras substâncias, a exemplo dos ácidos húmicos, que são substâncias resultantes de reações químicas, fotoquímicas e microbiológicas e ocorrem durante a degradação da matéria vegetal, como descobriu os professores Tangerino e Di Bernardo (2005). Estamos excetuando aqui qualquer derrame de tinta ou outro poluente similar, até porque estas são substâncias inorgânicas. inorgânicas.

Característicass da turbidez da água bruta Característica Como eu deniria turbidez? Deixe-me ver: de uma maneira bem simplicada, como um parâmetro físico que é medido pela quanticação da interferência à passagem da luz pro -

vocada pelas partículas em suspensão na água (geralmente visíveis a olho nu), ocasionando a reexão e a absorção da luz. Agora sou eu que lhe l he pergunto: de quais fatores depende a turbidez para ser mais ou menos intensa? Granulometria das partículas? Correto, ou seja, quanto maiores as partículas, menor será a turbidez, mas também depende da concentração das partículas. A verdade é que a turbidez assume grande importância no tratamento da água bruta, porque se ela apresentar teores acima dos limites aceitáveis reduzirá reduzirá a eciência do processo de puricação puri cação da água, além de alterar o seu sabor e odor. Esses teores são expressos em NTU, Unidades Nefelométricas de Turbidez, ou em uT, Unidades de Turbidez. Por exemplo, a portaria do ministério da saúde 518/2004 determina que a água destinada ao consumo humano não pode ultrapassar o valor limite de 5uT.

A turbidez assume grande importância no tratamento da água bruta, porque se ela apresentar teores acima dos limites aceitáveis findará por reduzir a eficiência do processo de purificação da água, além de alterar o seu sabor e odor.


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Ativ At ivid idad adee 01 Faça uma pesquisa sobre turbidez dando ênfase a sua caracterização e às metodologias metodologi as de medição. Deixe sua resposta em nosso fórum!

A et etap apaa de co coag agul ulaç ação ão no tr traata tam men ento to da águ guaa bru ruta ta Quando conceituamos o processo de coagulação como etapa de puricação do trata -

mento de água bruta, dissemos que ele aglutina suas impurezas pela ação de reagentes químicos ou coagulantes. Logo em seguida conceituamos a etapa de oculação, dizendo que enquanto a coagulação apenas agrupava as micropartículas, a oculação produzia agregados dessas partículas em suspensão na água (os ocos), para consequente decantação. Agora chegou a hora de praticarmos essas conceituações, e você vai compartilhar

do acompanhamento desse tratamento. A água bruta, captada e bombeada, chega à estação para passar por sua primeira etapa de puricação, ou seja, sej a, a coagulação. Vou tomar como exemplo dessa entrada de água, a Calha de Parshall da ETA de Bebedouro, em São Paulo. Calma, que vou explicar sobre esse equipamento. A Calha de Parshall é um dispositivo medidor de vazão de água na forma de um canal aberto com dimensões padronizadas: a água é forçada por uma garganta relativamente estreita, estreita, sendo que o nível da água antes dela é o indicativo da vazão a ser medida, independendo do nível da água após a garganta.


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Curiosidade O medidor Parshall, como também é conhecido, foi desenvolvido pelo engenheiro Ralph L. Parshall, na década de 1920, nos Estados Unidos, inicialmente para aplicações em irrigações. Atualmente, é um dispositivo usado para medição de vazão em canais abertos de líquidos uindo por gravidade, muito utilizado nas estações de tratamento de água para exercer duas importantes funções: medir de forma contínua as vazões de entrada e sasaída de água; e atuar como misturador rápido, facilitando facilitando a dispersão dos coagulantes na água, durante o processo de coagulação.

Ativ At ivid idad adee 02 Faça uma pesquisa sobre a origem e o desenvolvimento desenvolvimento da Calha de Parshall e disponibilize o resultado no fórum.

Para complementar seu aprendizado concluo que o coagulante é adicionado à água bruta quando ela se encontra em condições adequadas de pH. Você sabe que 7 é o pH neutro? Abaixo desse valor a água se torna ácida e acima se torna alcalina ou básica. Como os coagulantes são substâncias ácidas, sua mistura tende a acidicar a água exigindo uma correção, o que se realiza com a adição de hidróxidos ou óxidos de cálcio (a cal), os quais são lançados antes da aplicação daqueles coagulantes.


Figura 22 – ÁCalha de Parshall com dosadores de cal (hidróxidos) e coagulantes Fonte: . al.jpg>. Acesso em: 27 out. 2014.

Os coagulantes são misturados e dispersados na água bruta rapidamente e uniformemente de tal maneira que cada litro de água a ser tratada receba aproximadamente a mesma quantidade de reagente no menor tempo possível, já que o coagulante se hidrolisa (quebra da molécula da água) e começa a se polimerizar, ou seja, a se multiplicarem fração de segundos após o seu lançamento na água. Para que ocorra essa mistura instantânea, a Calha de Parshall fornece as condições necessárias ao promover um turbilhonamento da água com o seu ressalto hidráulico (fenômeno que ocorre quando a corrente corrente líquida passa do regime regime rápido para o tranquilo) tranquilo) como mostrado na imagem. Ali acontece a coagulação química que reduz turbidez, colóides, bactérias, cor, cor, ferro, e manganês oxidados e alguma dureza.

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Polimerização: é a união de moléculas de um dado composto denominado monômero) para formar um novo composto designado por polímero.


Figura 23 – Misturador dos coagulantes no ressalto da Calha Fonte: . saneamento/parshal0.jpg>. Acesso em: 27 out. 2014.

Você deve estar se questionando se apenas a Calha de Parshall seria usada como compartimento de coagulação não é verdade? A resposta é não. O processo básico de mistura é similar em todas as ETAs, porém os reservatórios podem ser bem distintos, a exemplo deste de uma ETA de Minas Gerais, apresentado na imagem a seguir. seguir.

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Figura 24 – Tanque misturador de coagulantes em Minas Gerais. Fonte: . Acesso em: 27 out. 2014.

As subst s ubstânci âncias as coagu c oagulant lantes es Vamos agora conhecer quais as substâncias coagulantes utilizadas e como a mistura se processa quimicamente. Mas saiba que esses coagulantes não atuam sozinhos; eles são acompanhados de substâncias auxiliares na aglutinação das impurezas da água. Vamos

classicá-las em três tipos de reagentes: os coagulantes propriamente ditos , na forma de

compostos de ferro ou de alumínio, que produzem p roduzem hidróxidos, os quais englobam as partículas coloidais; os coadjuvantes, na forma de compostos de sílica, por exemplo, que dão origem a núcleos densos para os ocos; e os alcalinizantes, que fornecem a alcalinidade necessária para a coagulação e posterior oculação. Não custa repetir que naquele turbilhonamento, no compartimento de mistura, acontecem as reações químicas que vão formar os ocos de partículas. Saiba você, que essas partículas de impurezas presentes na água bruta apresentam geralmente carga elétrica supercial negativa, impedindo que se aproximem uma das outras. Elas se repelem, mas a coagulação acaba com essa intriga. Quando o coagulante sulfato de alumínio, por exemplo, entra no tanque de mistura geram partículas elétricas positivas que promovem a atração dos colóides, como exemplicado na imagem. Porém os ocos formados, bem como as impurezas ainda dispersas, não têm peso suciente para se sedimentarem. A água com seus conglomerados coloidais uem do sistema coagulador para outros compartimentos no qual essas partículas ganharão peso.

Sílica: composto oxigenado (SiO2) do silício encontrado em minerais, areias e silicatos.


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Figura 25 – Reação e atração entre as par tículas coloidais. Fonte: . Acesso em: 27 out. 2014.

Os agentes químicos coaguladores são insolúveis na água. O sulfato de alumínio (Al(OH)3) é um bom exemplo de coagulante, coagulante, cujas reações químicas químicas que ocorrem durante durante o processo de coagulação podem ser demonstradas da seguinte maneira: Quando o sulfato é lançado na água imediatamente geram partículas atômicas eletrica-

mente positivas, os íons positivos, ou cátions, como se vê na equação 01. Al2(SO4)3 → 2 Al 3+ + 3 SO42-

(equação 01)

O sulfato na água se decompõe e surgem os íons positivos de alumínio (Al3+) +).. Uma pequena quantidade desses íons positivos neutraliza as impurezas de carga negativa presentes na água e a quantidade restante restante reage com o íon hidroxila hidroxila (OH-) da água, formando o hidróxido de alumínio, de acordo com a equação 02. Al2(SO 4)3 + 6 H 2O → 2 Al(OH)3 + 6 H+ + 3 SO 42- (equação 02)


Observe que o sulfato Al2(SO4)3 reage com a água e forma moléculas de hidróxido de alumínio (Al(OH)3), o qual se apresenta como um colóide eletricamente positivo e que neutraliza os colóides eletricamente negativos componentes das impurezas. Observando mais atentamente a consequência da reação de hidrólise (quebra da molécula da água) concluímos que resultou num aumento de íons de hidrogênio (H+). E o valor do pH desce, tornando a água ácida. É por essa razão que se adiciona à água, no tanque de coagulação, os hidróxidos, para provocar o retorno da alcalinidade.

A eta etapa pa de o ocu cula laçã çãoo no tr trata atame ment ntoo da ág água ua br bruta uta Nesses novos compartimentos, denominados oculadores, continuam a ocorrer as rea-

ções, porém não mais num ambiente de turbilhonamentos vigorosos como no coagulador, e você pode visualizá-los na imagem, que mostra m ostra um exemplo.

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Figura 26 – Tanques de mistura lenta, ou oculadores, da Copasa/MG Fonte: . a%25C3%25A7%25C3%25A3o.jpg>. Acesso em: 27 out. 2014.

A mistura agora se dá de maneira lenta, mas proporcionando o contato constante entre as partículas: é o processo da oculação, cujo objetivo é a formação de ocos sedimentá veis (mais pesados), numa sequência de oculação e decantação. Esses ocos se apresentam agora no oculador com aspecto gelatinoso, como pode

observar na imagem, sendo essa uma característica que lhe proporciona a capacidade de aglutinar partículas em sua superfície, e assim eles vão cando maiores e mais pesados. Mas, não esqueça que eles são partículas microscópicas que foram se juntando até se tornarem visíveis, na forma dos ocos. É neste momento que a água se escoa para os tanques de decantação - os decantadores.

Figura 27 – Flocos formados em tanque de oculação Fonte: . Acesso em: 27 out. 2014.

A et etap apaa de de deca cant ntaç ação ão no tr trat atam amen ento to da ág águua br brut utaa Você saberia dizer por que a distância entre os oculadores e os decantadores é pe quena? Vou lhe dizer. dizer. É para que se diminua o risco da quebra dos ocos formados, e não ocorra qualquer sedimentação durante o percurso da água oculada. Nos tanques de de cantação, a água ca em repouso durante cerca de três a quatro horas, e os óculos mais

densos vão sedimentando e formando uma camada de material gelatinoso no fundo do decantador. decantador. A imagem lhe dá uma visão de tanque de decantação no tempo da espera da sedimentação das partículas.

Figura 28 – Decantador da ETA de Bebedouro/SP, Bebedouro/SP, ao tempo da sedimentação Fonte: . g>. Acesso em: 27 out. 2014.


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a distância entre os floculadores e os decantadores é pequena [...] para que se diminua o risco da quebra dos floco s formados e não ocorra qualquer sedime ntação durante o percurso da água floculada.

Após a decantação, a água livre das partículas que sedimentaram no fundo do decantador ui pelo vertedouro, para seguir em direção às etapas de ltração e desinfecção.


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Silte: fragmentos de rocha ou partículas detríticas menores que um grão de areia, que entram na formação do solo ou de uma rocha sedimentar.

Figura 29 – Vertedouro em decantador da ETA de Bebedouro/SP Fonte: . jpg>. Acesso em: 27 out. 2014.

Normalmente, mais da metade das impurezas sedimentadas cam retidas no fundo

do decantador na forma de um lodo gelatinoso. Periodicamente faz-se a retirada, lavagem e limpeza desses compartimentos. Sua remoção é imprescindível para a manutenção da qualidade da água supercial enviada às etapas de tratamento seguintes. E você está querendo me perguntar. Qual o destino deste lodo?

Destino do lodo sedimentado no tanque coagulador Húmico: ácido resultante da decomposição de matéria orgânica, particularmente de plantas mortas.

O lodo sedimentado é o conglomerado resultante de todas as impurezas que estavam na água bruta original, somado às substâncias que foram acrescentadas durante o período compreendido entre a captação e a decantação. Uma análise qualitativa revelaria a presença de hidróxido de alumínio, hidróxido e óxido de cálcio, siltes, argilas, areia, material húmico, microorganismos. Um estudo quali-quantitativo quali-quantitativo de Aboy (1991), (1991), por exemplo, encontrou na sua constituição química alumínio em maior percentagem, mas também cálcio, ferro, potássio, potássio, magnésio, enxofre, fósforo. fósforo. A água, no entanto, entra na sua composição

como o principal constituinte. Porém, há sempre o perigo dele conter agente químico ou biológico que possa causar danos ao ambiente ou ao homem, e por essa razão sua disposição sempre está sendo discutida. Entendeu? Não se sabe ao certo o melhor local onde se possa descartá-lo. Seria melhor deixá-lo num aterro sanitário ou enterrá-lo em área próxipróxi ma à ETA ou ainda usá-lo na recuperação de áreas degradadas, em gramados, em jardins. Para isso, você sabe, ele e le teria que ser tratado para eliminar microrganismos patogênicos e a possibilidade de apodrecer com produção de odores (LIMA, 2010, 2010, p. 48). Enquanto não decidem denitivamente sobre o destino do lodo l odo gelatinoso do fundo do

tanque de decantação, ele está sendo seco e tratado, para descarte ou utilização.


Figura 30 – Exemplo de lodo seco tratado em ETA ETA de Araraquara (SP). Fonte: . 49.gif>. Acesso em: 27 out. 2014.

Diante do que compartilhamos até agora, concluímos que para acontecerem as etapas de coagulação, oculação e decantação é necessário adicionar-se à água bruta alguns agentes químicos. Mas, para que essas operações tenham sucesso é preciso calcular corretamente as quantidades das substâncias a serem ofertadas. Você poderá um dia ser o técnico responsável por essa operação e por isso mesmo é que vamos trabalhar em cooperação mais estreita ainda nos nossos exercícios seguintes. Lembra-se que na Calha de Parshall misturamos os coagulantes? Claro que sim, mas como se calcula a quantidade desses coagulantes a ser ofertada numa corrente de água? Apenas para melhorar o entendimento, vamos antes denir dois parâmetros com os quais iremos trabalhar: soluto, o produto que é dissolvido na água bruta; e solvente, a água bruta na qual se dissolve o produto.

Quanticação dos agentes coaguladores A questão na nossa ETA está posta da seguinte maneira: a vazão do uxo de água

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passando pela garganta da Calha de Parshall varia ao longo do dia, e, evidentemente, evidentemente, que inuenciará nas dosagens dos agentes coaguladores. Porém, trataremos uma vazão (V) da ordem de 10 litros por segundo (10 L/s); o coagulante (soluto) a ser usado será o sulfato de alumínio [Al2(SO4)3]; a concentração em peso por volume do sulfato seria de 50%; e a concentração requerida para o tratamento, apenas como exemplo, seria de 10 miligramas por litro (10 mg/L). Diante dos dados, questiona-se qual será a quantidade da solução a ser ofertada a cada segundo para se obter a concentração 10 mg/L e tratar a vazão de 10 litros/segundo? Vamos equacionar a questão. Se o soluto está em concentração de 50% em peso/volume, esta relação equivale a 1 grama de soluto: 2 mililitros mililitros de solução. Por exemplo: s e t n e u f E e s a u g Á e d o t n e m a t a r T

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CONCENTRAÇÃO PESO/VOL. [Al 2(SO 4)3] A 50% PESO

VOLUME

1g ou 1.000mg

2ml

50g ou 50.000mg

100ml

500g ou 500.000mg ou 0,5kg

1000ml ou 1l

RELAÇÃO DE 1:2 (um para dois)

• Se a concentração de sulfato requerida para o tratamento da água será de 10 miligrama/litro, quantos miligramas miligramas serão necessários para lançar em 10 litros de água ( V = 10 L/s) ? Diante dos dados façamos os cálculos. CONCENTRAÇÃO PESO/VOL. [Al 2(SO 4)3] A 50% PPESO de Al2(SO4)3 em mg

VOLUME H2O em L/s

10

1

X

10

Usaremos agora a regra de três simples, um processo prático (matemático) que envolve quatro valores, quando queremos descobrir um valor e temos apenas três deles. 1X =10 x 10 X = 100/1 X = 100 mg

• Logo, serão necessários 100 miligramas de Al2(SO4)3 para tratar 10 litros de água bruta/segundo.

Sabendo-se que precisamos de 100 miligramas de sulfato para tratar 10 litros de água, e a nossa solução de sulfato está com a concentração de 500.000 mg/L, eu lhe pergunto: qual a quantidade desta solução será necessária para se obter uma concentração de 10 mg/L?

500.000mg de Al 2(SO4)3 para 1.000ml H 2O 100mg de Al2(SO4)3 para

Xml de H2O, ou seja,

500.000 X=100 x 1000 X= 100.000/500.000 X= 0,2 ml

• Portanto, será necessário dosar 0,2 ml da solução em cada segundo para se obter uma concentração de 10 mg/L, e assim tratar uma vazão de 12 litros por segundo de água bruta. Ou 17,28 litros da solução por dia.

A eciên e ciência cia do siste s istema ma decan d ecantad tador or Estamos nos perguntando agora como podemos medir a eciência de um sistema de

decantação deste, sobre o qual tanto estudamos? A resposta não poderia ser outra: através de cálculos de hidráulica. E o engenheiro armaria que o decantador é tanto mais e caz quanto maior o seu tempo de escoamento (Ti) aproximar-se do tempo de retenção (T). Ela se caracteriza pelo fator de deslocamento f , expresso em percentagem, ou seja, f = 100 não deve ser inferior a 40%. Mas, eu lhe confesso que a eciência Ti/T, onde o valor de f não do processo pode ser determinada de uma maneira mais prática: medindo-se a turbidez da água direcionada para os ltros. Melhor, não?

Ativ At ivid idad adee 03 O sulfato de alumínio comprado pela ETA para sua utilização no processo de coagulação, continha no rótulo de sua embalagem a informação de que na solução com volume de dois litros havia um quilograma de coagulante (Al2(SO4)3). Qual a sua concentração em peso por volume?


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Mídias Tecnolo gia de TraTra Esta obra do Professor Carlos Richer, Água: Métodos e Tecnologia tamento, editada pela Editora Blucher, será importante para seu embasamento sobre o tema. Demonstrando vasta experiência no desenvolvimento da tecnologia de tratamento de água, o professor Richer trata, em sua obra, com didática e conhecimento da realidade, sobre os conceitos básicos da química e a denição dos processos de tratamento da água bruta contemplando suas etapas básicas. Boa leitura. s e t n e u f E e s a u g Á e d o t n e m a t a r T

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Resumo Neste estudo você aprendeu sobre as etapas do tratamento convencional convencional da água bruta; as características das impurezas presentes e a classicação de suas partículas sólidas, de acordo com o tamanho; como determinar a origem da cor e sobre sua classicação em cor verdadeira e aparente; a caracterizar a turbidez da água bruta. E para aumentar seu aprendizado, acompanhou o desenvolvimento do tratamento da água através das etapas de coagulação, caracterizando a Calha de Parshall, oculação e decantação, com a discus são sobre o destino do lodo sedimentado nos coaguladores.

Autoavali Auto avaliação ação 1. Preencha as lacunas com as respostas corretas: A água bruta é uma dispersão coloidal na qual considera-se que a fase dispersante é a parte ___________e a fase dispersa é a parte_________. A cor da água bruta às vezes pode ser confundida com a turbidez, para separar suas individualidades, quando se leva em conta a turbidez, classicaram-na em ________________ ________________ e quando não se leva em consideração a turbidez em _______________. a) sólida; líquida; aparente; verdadeira. b) líquida; sólida; verdadeira; verdadeira; aparente. c) sólida; gasosa; verdadeira; verdadeira; aparente. d) líquida; gasosa; aparente; verdadeira. verdadeira.

2. A etapa de puricação do tratamento de água bruta em que as impurezas se aglutinam pela ação de reagentes químicos é a denição de:

a) Floculação b) Decantação c) Coagulação d) Desinfecção

3. Preencha a lacuna com a resposta correta. A etapa de puricação do tratamento de água bruta em que se produzem agregados de micropartículas em suspensão (ocos) para consequente decantação chama -

-se______________. a) Floculação b) Coagulação c) Decantação d) Desinfecção


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4. Preencha as lacunas com as respostas corretas. Após o processo da coagulação, a água escoa em direção direção aos______________. aos______________. Para que se diminua o risco da quebra dos ocos formados e não ocorra qualquer sedimen tação durante o percurso da água oculada é necessário que a distância entre esses dois processos seja ______________. ______________. a) Coagualdores; grande. b) Floculadores; grande. c) Decantadores; pequena. d) Floculadores; pequena.

5. O sulfato de alumínio comprado pela ETA para sua utilização no processo de coagulação da água bruta continha no rótulo de suas embalagens a informação de que na solução, com volume de dois litros, havia um quilograma de coagulante (Al2(SO4)3). A sua concentração em peso por volume é de:

a) 100% b) 75% c) 50% d) 25%


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Competência

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Caracterizar a ltração, desinfecção e inovações tecnológicas no tratamento de água


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Caracterizar a ltração, desinfecção e inovações tecnológicas no tratamento de água Em 1799 Londres convivia com um crônico e insuportável mal cheiro, que se exalava de

um amontoado de mais de dois milhões de seres humanos e seus dejetos. Dejetos e lixo escorriam para o rio Tamisa e sujava o mar, dia após dia. Naquele ano a no e nas margens m argens daquele rio moribundo nasceu James Simpson, que cresceu assistindo a sua longa agonia. Tornou-se engenheiro e começou a pesquisar uma maneira de tornar a sua água poluída em condições de ser usada pela população. Um dia, em 1826, construiu três tanques com tijolos. Dois deles serviriam de decantadores de água, e o terceiro, com 93 m2, ele o transformaria num ltro de areia: montou um dreno no fundo do tanque e sobre ele uma camada de areia com espessura de 60 centímetros; e sobre ela colocou uma camada de pedregulhos com a mesma espessura. Detalhando a experiência de James, o seu ltro primordial consistia da captação de água suja do Tamisa que era conduzida até aos dois tanques de sedimentação, e ali caria armazenada para a deposição das impurezas; em seguida a água passaria ao terceiro tanque onde seria ltrada lentamente, de cima para baixo, pelo ltro lt ro de areia através da força gravitacional. A experiência foi repetida inúmeras vezes e em todas elas a água se tornava potável. Ele inventara o sistema sistema de ltração lenta para água bruta. Quase setenta anos depois, em 1892, a região na qual se localizavam as cidades alemãs de Hamburgo e Altona sofreram um surto de cólera. A cidade de Hamburgo, desprovida de qualquer sistema de tratamento para ltrar e puricar sua água assistiu estarrecida a angustiante morte de milhares de seus habitantes; enquanto que a cidade de Altona já possuía um sistema de puricação da sua água, e nenhum de seus habitantes faleceu em consequência da doença. Mais de um século depois da tragédia de Hamburgo, mais de 40 milhões de brasileiros não têm acesso à água tratada (IBGE, 2008); nem sequer por um simples ltro, feito aquele de James Simpson. Nesta competência seu aprendizado será sobre a conceituação da etapa de ltração do tratamento de água bruta, quando conhecerá a sua classicação em ltração lenta e rápida; caracterizará os sistemas, através do estudo do processo construtivo dos ltros lentos e rápidos; sobre a classicação do sistema de ltração rápida em função do comportamento hidráulico; sobre as características dos sistemas de ltração lenta e rápida e

também aprenderá sobre as inovações tecnológicas.


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A etapa etapa de de ltraç ltração ão do do tratam tratamento ento da água água bru bruta ta Se eu lhe perguntasse o que é ltração tenho certeza que me daria uma denição. Mas, vou me adiantar e lhe dizer que a ltração da água bruta, após o tratamento da etapa de decantação, é um processo físico em que ela atravessa um leito ltrante consti-

tuído de camadas de areias de diferentes granulometrias, cascalho grosso, e em alguns ltros o antracito (carvão mineral), para remoção de partículas e microorganismos ainda remanescentes e deixá-la com padrões de potabilidade, de acordo com o que dispõe a Portaria do Ministério da Saúde, nº 2914/2001, (BRASIL, 2001). Porém, nem sempre a ltração é um processo posterior ao tratamento químico. Você s e t n e u f E e s a u g Á e d o t n e m a t a r T

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deve estar pensando o porquê, mas num instante eu lhe explico. Acontece que dependendo do tipo de água captada para ser beneciada, ela pode ter a ltração como um dos primeiros processos de tratamento, por exemplo, quando a sua fonte não tem níveis elevados de poluição, de sólidos em suspensão. Nós vamos nos dedicar ainda à anatomia dos ltros, mas tenho que me adiantar um pouco e revelar que esse pré-tratamento utiliza ltros com meio granular constituído de

pedregulhos, de granulometria crescente crescente do topo ao fundo (DI BERNARDO; VALENZUELA, 1992). É por essa razão que o local de captação determina o tipo de tratamento da água bruta. Se ela se apresentar, por razões especícas, com concentrações de microrganis mos, teores de turbidez e de sólidos suspensos relativamente altos, de maneira que impeçam de algum sistema de ltração funcionar adequadamente, o tratamento deverá ser o convencional convencional a partir par tir do processo de coagulação química. Os sistemas ltrantes podem ser de taxa de ltração lenta e de ltração rápida, como

já apren a prendem demos. os. E eu terei um grande gran de praze p razerr em apresent apre sentá-lo á-loss a você. você .

Curiosidade Dentre os dispositivos legais que regulamentam sobre o controle de qualidade da água de abasteciment abastecimentoo do país destacam-se: o Decreto nº 5440, de 04 de maio de 2005, da Presidência da República, que estabelece as denições e procedimentos sobre o controle de qualidade da água de sistemas de abastecimento, e institui mecanismos e instrumentos para divulgação de informação ao consumidor, sobre a qualidade da água para consumo humano. Fonte:
Ato2004-2006/2005/Decreto/D5440.htm>. Acesso em: 28 out. 2014.; e a Portaria nº 2.914, de 12 de dezembro de 2011, do Ministério da Saúde, estabelece os procedimentos e responsabilidades relativos ao controle e vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade, e dá outras providências. Fonte: . Acesso em: 28 out. 2014.

Os sistemas de ltração usados no tratamento da água bruta Você acompanhou o tratamento da água bruta desde a sua captação até o processo de decantação. Mas a água ainda não está limpa, pois contém impurezas constituídas de o cos mais leves e partículas não oculadas, microorganismos isolados, detritos orgânicos, que precisam ser removidos. Então a água ui do sistema de decantação para um sistema de ltração como mostra o desenho esquemático da imagem.


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Figura 31 – Desenho esquemático do uxo decantação/ltração Fonte: . bioltrolentodeareiafunasa_arquiv os/image002.jpg>. Acesso em: 28 out. 2014.

Como lhe prometi vamos conhecer os sistemas de ltração lenta e rápida. Para dife -

renciá-los teremos que saber as características de cada um deles, e é isso mesmo que faremos a partir de agora.

O sistema de ltração lenta Para que você tenha um conhecimento bem efetivo da estrutura de um ltro lento,

nada melhor do que conhecer o seu processo construtivo. Vamos colocar a planta de um modelo em esquema vertical a nossa frente, e vericaremos a sua anatomia, apresentada na imagem que segue.


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Figura 32 – Desenho esquemático vertical de um ltro lento Fonte: . f>. Acesso em: 28 out. 2014.

O processo de ltração lenta, instalado após a decantação é detentor de signicativa eciência para remoção das impurezas que ainda permaneceram. Mas tem uma desvan tagem. Ele funciona com baixas taxas de ltração (permitido pela NBR 12.216/1992 até

6 m3/m2/dia) e apenas quando a turbidez não é elevada (em concentração de até 50 partes por milhão - ppm). Uma de suas características especícas é que as impurezas concentram-se, essencialmente, no topo da camada ltrante de areia, formada por micro organismos (bactérias, fungos, protozoários) e eventuais detritos orgânicos; esse evento é de fundamental importância na dinâmica da ltração biológica.

Curiosidade Essa concentração forma uma fina camada orgânica, denominada schmutzdecke schmutzde cke,, (termo alemão, que signica, em tradução livre, cobertura protetora, mas que a usam para denominar a membrana gelatinosa formada pelas impurezas depositadas na superfície arenosa do ltro). E na schmutzdecke, habitam bactérias especialistas em executar a ltração biológica, a qual consiste na decomposição da amônia em outros compos tos nitrogenosos menos tóxicos: nitritos e nitratos.

A engenharia nos dá opções de medidas de construção de ltros de natureza lenta, as

quais vou lhe repassar começando com a altura livre sobre a superfície da água que pode ser entre 0,25 e 0,30 metros; a altura da coluna d’água entre a superfície do leito ltrante e o início da altura livre pode ser entre 0,85 e 1,40 metros: observe que no nosso exemplo ela é de 1,20 metros; a altura da camada de areia seria de 0,90 a 1,10 1,10 metros: em nosso modelo ela tem 1,00 metros; a altura da camada de pedregulho (ou cascalho) seria de 0,25 a 0,50 metros; e a altura do dreno principal p rincipal de 0,20 a 0,60 metros. Vamos parar os nossos estudos por um breve momento porque eu preciso fazer uma observação. Essa altura da camada ltrante de areia a partir de 0,90 metros é inerente a um ltro lento, e pode alcançar, em alguns casos, a espessura de até 1,5 metros, porém, não é permitida p ermitida pela NBR 12.216/1992 12.216/1992 que a espessura seja menor do que 0,90 metros. Feita a observação continuemos. A disposição das tubulações de drenagem, no chão do ltro e sob a camada de cascalho,

forma uma malha constituída de um dreno principal com derivações secundárias espaçadas e perfuradas (malha em forma de espinha de peixe), com diâmetros entre 0,05 a 0,15 metros. Quando periodicamente se faz a limpeza dos ltros deixa-se à mostra a estrutura drenante. E ainda para uma maior visualização sobre esse tipo de drenagem, também lhe apresento a imagem que segue, com um exemplo da espinha de peixe para escoamento da água de um campo de futebol.

Figura 33 – Infográco de malha de drenagem de campo de futebol Fonte: . Acesso em: 28 out. 2014.

Claro que toda essa construção será feita dependendo das dimensões do ltro. E tem

mais um fator importante com relação à capacidade de drenagem: ela deve ser projetada p rojetada para velocidades baixas em cerca de 0,30 metro/segundo para o dreno principal e 0,20


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metro/segundo para os drenos laterais. Você deve estar se perguntando qual a altura de um ltro desses. Sua altura total seria de 2,50 a 3,60 metros. Neste ponto de nossos estudos eu lhe pergunto quais características características poderíamos considerar como próprias de um ltro lento? Além da sua baixa taxa de inltração, e da formação da schmutzdecke, temos que dar atenção à areia utilizada. Não se pode usar qualquer tipo de areia na construção do ltro.


Granulometria : é uma técnica pela qual os diversos tipos de solos são agrupados e designados em função dos diversos diâmetros de partículas que os compõem.

Primordialmente ela não pode conter matéria orgânica impregnada; a sua granulometria deve estar entre 0,25 e 0,35 mm de diâmetro (tamanho efetivo), conforme determina a NBR 12.216/1992; 12.216/1992; e o seu coeciente de uniformidade é menor que 3. Se a forma do grão inuencia na ecácia da ltração? Com certeza! Um estudo de SA -

BOGAL-PAZ (2007) demonstrou que quanto mais irregular a geometria do grão, melhor desempenho tem a ltração.

Ativ At ivid idad adee 01 Relacione as características da areia usada como leito ltrante no sistema de ltração lenta e informe a resposta no fórum.

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Você já entendeu que esse tipo de ltro tem sua aplicabilidade apli cabilidade em tratamento de água com turbidez baixa e de pequenas vazões. Apesar de suas limitações, ele é muito ecaz na remoção de bactérias (95%); de turbidez (100%); de ferro (até 60%); e signicativa percentagem de cor e sabor. E você precisa saber ainda que o número de ltros numa ETA depende de fatores como a taxa de ltração, l tração, o consumo per capita, a população da cidade, e de um coeciente do dia de maior consumo. De posse desses dados, os engenheiros fazem os cálculos que determinam o número de ltros necessários.

Filtros rápidos. Vamos para eles então? E vamos rápido!

O sistema de ltração rápida E os ltros rápidos? Esses são assim chamados por terem uma taxa de ltração muito elevada, da ordem 120 a 360 m3/m2/dia, dezenas de vezes maior, do que aquela dos l tros lentos. As grandes cidades os exigiram. Os ltros lentos não atenderiam à demanda das

grandes populações devido a sua pequena vazão. Seriam necessárias extensas áreas para abrigar a quantidade desses ltros requeridos e áreas nas metrópoles são caras demais. Você certamente encontrará nas diversas ETAs do país, diferentes composições e disposições dos materiais ltrantes utilizados nos ltros rápidos. Eles podem ser construídos com uma camada dupla de areia e cascalho, igualmente a um ltro lento; ou com uma camada tripla constituída de antracito, um carvão mineral; de areia; e não raro de uma terceira, de cascalhos, ou pedregulhos, ou seixos, como queiram chamar as pedras britadas. A diferença para o ltro lento está na medida das espessuras de suas camadas, na

granulometria de seus grãos, na construção de um fundo falso sob a camada de suporte, e ainda no sistema de lavagem. Do mesmo modo que tomamos um modelo para destrinchar a anatomia do ltro lento faremos também com um modelo de ltro l tro rápido. Você pode observar neste ltro lt ro do nosso modelo que as camadas ltrantes são constituídas de areia e pedregulhos.


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Figura 34 – Desenho esquemático vertical de um ltro lento Fonte: . f>. Acesso em: 28 out. 2014.

Vamos por partes. Observe que a altura entre a superfície do leito de areia e a superfície da água está sugerida de um a dois metros; a altura da camada de areia de 0,60 a 0,80 metros; e a altura da camada de pedregulho estraticado de 0,30 a 0,60 metros. De acor do com cálculos de engenharia hidráulica a altura do fundo falso pode ser de 0,50 a 0,90 metros, de acordo com o projeto do ltro de Azevedo Neto et al (2003). Você absorveu que na ltração lenta a formação da Schmutzdecke propicia as condições adequadas para a ltração biológica. No entanto, essa mesma película biológica faz com que a ltração me cânica ocorra com maior intensidade no topo da superfície do ltro; evento esse causado pelo pequeno tamanho efetivo dos grãos da areia (0,25 a 0,35 mm) que não permite um escoamento fácil daquelas impurezas. E o que acontece com essa percolação durante a ltração rápida?

O tamanho efetivo dos grãos da areia do ltro rápido, também de acordo com a NBR

12.216/1992, é de 0,45 a 0,50 mm, e, portanto, permite que a retenção das impurezas ocupe o meio ltrante lt rante ao longo de toda a sua profundidade; e o coeciente de uniformidade de cerca de 1,6 metros. Agora, você vai conhecer a classicação desse tipo de ltro de acordo com o comportamento compor tamento hidráulico. Como assim? Comportamento hidráulico?

Voc V ocêê co conh nhec ece? e? Coeficiente de uniformidade (U) : é a relação entre o diâmetro da abertura da peneira que permite a passagem de 60% (D60) do material poroso, e é a abertura da peneira que permite a passagem de 10% (D10) do mesmo material: (U = dp60/ dp10). Quanto menor o valor de U, mais uniforme será o material, mais profunda será a retenção das impurezas e maior será a carreira de filtração (tempo decorrente entre uma limpeza e outra do filtro).


O sistema de ltração rápida em função do comportamento hidráulico

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Se o uxo da água a ser ltrada percorre as camadas ltrantes de cima para baixo, o ltro é considerado como de uxo descendente; e se o uxo for de baixo pra cima ele é considerado de uxo ascendente. Seja qual for o tipo de ltro rápido, sua carreira de ltra-

Interstício: pequeno intervalo entre as partes de um todo; que separa moléculas, células, no nosso caso, os grãos do ltro.

ção (tempo de operação entre uma lavagem e outra) situa-se entre 20 e 30 horas. Neste tempo, ocorre progressiva perda de carga e diminuição de sua capacidade de ltração porque seus interstícios entre os grãos estão sendo obstruídos e é preciso que passe por um processo de lavagem. Você deve estar se perguntando. Como se realiza essa lavagem? Volte até a imagem anterior. Observe que no lado direito do ltro existe uma tubulação de água de lavagem que desce e entra na câmara do fundo falso. Em contracorrente a água provoca uma turbulência suciente para desprender as impurezas retidas nos no s grãos do leito ltrante. Até aí está entendido? A água sobe, desprende as partículas e ca suja. Não é assim? E depois? Bom, depois ela transborda para uma calha, que a direciona de volta ao início da estação como água bruta para ser repuricada. Veja na imagem a lavagem de um ltro rápido em funcionamento com a água uindo para a calha coletora.

Figura 35 – Lavagem de um ltro rápido na ETA Gravatá Gravatá em Campina Grande/PB Fonte: . ando2.jpg>. Acesso em: 28 out. 2014.

As carac c aracterí terístic sticas as dos d os siste s istemas mas de ltra  ltração ção lenta e rápida Vamos resumir as principais características dos sistemas de ltração lenta e rápida, com o objetivo de xar ainda mais o nosso conhecimento. Parâmetro

Filtro Lento

Filtro Rápido

Taxa de ltração

Até 6 m3/m 2/dia.

120 a 360 m3/m 2/dia

Profundidade (espessura) do leito ltrante de areia

0,90 a 1,10 metro

Tamanho efetivo de grãos

0,25 a 0,35 mm

0,45 a 0,50 mm

Coeciente de uniformidade

Menor que 3,0

1,4 a 1,6

Duração da carreira de ltração (tempo) entre limpezas

20-60 dias

1-3 dias

Penetração da matéria em suspensão

Supercial

Profunda

Método de limpeza

Raspagem da camada supercial

Lavagem a contracorrente

Tratamento químico

Nenhum

Na coagulação

Profundidade do leito de areia

0,90 a 1,10 metro

0,60 a 0,80 metro

Profundidade do leito de cascalho

0,25 a 0,50 metro

0,30 a 0,60 metro

0,60 e 0,80 metro

Quadro 1 – Características dos ltros lentos e rápidos Fonte: autoria própria (2014).

E essa água ltrada? Qual o seu destino? A água claricada, após a ltração, pode até

parecer limpa, porém ela ainda possui remanescentes de impurezas incluindo microorganismos que podem ter potencial de afetar a saúde humana. Em razão desse fato, ela uirá para mais uma etapa de tratamento na qual se eliminará eventuais agentes patogênicos ainda presentes: a desinfecção.


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O sistema de desinfecção do tratamento da água bruta Observe nesse esquema uxométrico do tratamento da água bruta, que a última etapa

é a sua desinfecção, antes de poder ser distribuída à população.


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Figura 36 – Esquema uxométrico de uma ETA até o processo de desinfecção Fonte: . 1.gif>. Acesso em: 28 out. 2014.

O sistema de desinfecção de uma água bruta consiste na adição de agentes químicos desinfetantes e esterilizantes, com a nalidade de remoção ou eliminação de microorganismos patogênicos presentes na água, capazes de causar várias doenças. Dentre as substâncias químicas utilizadas nesta etapa do tratamento da água podemos elencar, elencar, por exemplo, o hidróxido de cálcio/sódio, o cloro, o úor e o ozônio; e também como eciente esterilizante, a radiação ultravioleta .

As subst s ubstânci âncias as químic q uímicas as do d o sistem si stemaa de desinfecção do tratamento da água bruta Antes de estudarmos a caracterização das substâncias do sistema de desinfecção, precisamos saber a diferença entre um desinfetante e um esterilizante. A desinfecção extermina microorganismos, porém existem algumas formas contra as quais nem sempre tem ação efetiva, como por exemplo, esporos de bactérias. A cal hidratada, o hidróxido de cálcio Ca(OH)2 é um exemplo de substância com função desinfetante, além de possuir a capacidade de corrigir o pH da água; ao contrário da esterilização, que é um processo químico ou físico que realmente elimina todos os tipos de vida. Para a execução dessa etapa utilizam-se equipamentos que necessitam ser especica-

dos e dimensionados; há a necessidade da seleção do tipo do desinfetante desinfetante a ser aplicado; de se calcular a dosagem correta a ser ofertada; de se vericar a demanda em diferentes ocasiões, dentre outros.

O cloro, o úor e o ozônio usados no tratamento da água bruta A substância desinfetante/esterilizante mais utilizada nas estações de tratamento de água é o cloro, em diversas formas como o cloro gasoso (Cl) 2, o dióxido de cloro (ClO 2), o hipoclorito de cálcio [Ca(ClO) 2], ou sódio (líquido/sólido). O cloro tem uma vantagem sobre vários outros tipos de desinfetantes desinfetantes que você precisa levar sempre em conta: além de ser um produto de alta viabilidade econômica, quando adicionado à água, em suas diversas formas, apresenta concentrações residuais que permanecem na água, até esta chegar na casa do consumidor nal, garantindo o seu padrão microbiológico. Tudo Tudo isto que estamos falando se resume na certeza de que a água que vamos beber está pura. Agora vamos saber sobre o úor. O úor é um desinfetante também elencado por nós e utilizado na etapa do tratamento

da água. A sua aplicação contribui para a redução da incidência de cárie dentária em até 60%, se as crianças ingerirem desde o seu nascimento quantidades adequadas do íon u oreto (CHAVES, (CHAVES, 1977). 1977). No Brasil há a recomendação de uma concentração a ser usada da ordem de 0,6 a 0,7 mg/L. Acontece que esse valor pode variar de acordo com a variação das temperaturas locais podendo alcançar 0,8 mg/L. A Sabesp, Companhia de Saneamento Básico de São Paulo, adiciona úor em sua água e a distribui a partir de tanques de armazenamento.

Curiosidade O flúor, veiculado pela água, é absorvido pelo organismo e exerce efeito no fortalecimento dos dentes. Para a fluoretação, os derivados do flúor mais utilizados na fluoretação são o fluorsilicato de sódio ou ácido fluorsilícico.

Eu preciso que você preste muita atenção sobre esse desinfetante com o qual vamos trabalhar agora, o ozônio, porque ele é o meio mais potente no processo de desinfecção para tratamento de água. Você sabe o que é o ozônio? Temos que conhecer um pouquinho de química básica para chegarmos ao ozônio. Mas, não é nada de complicado. O oxigênio que existe existe na nossa atmosfera, atmosfera, esse mesmo que nós respiramos, respiramos, toma conta desse céu azul na forma de uma molécula composta de dois de seus átomos, o que


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chamamos de molécula di-atômica, (O2); A molécula de oxigênio (O2) é formada pelo com partilhamento de dois pares eletrônicos por cada átomo da ligação.

A nossa atmosfera tem várias camadas. Nós estamos mergulhados na primeira, a troposfera. Acima dela está a segunda camada, a estratosfera, estratosfera, que se eleva até à fronteira da camada de ozônio, em vermelho, que você visualiza na imagem.


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Figura 37 – Camadas da atmosfera Fonte: . camadas-da-atmosfera-300x196.jpg>. Acesso em: 28 out. 2014.

Nessa camada, o ar é muito leve e a maioria do oxigênio utua como átomos separados, porque a radiação ultravioleta da luz solar bombardeia e divide a molécula di-atômica (O2),

muito comuns na camada de baixo da nossa troposfera. Também resultam átomos livres de oxigênio a partir de óxidos de enxofre ou nitrogênio para a formação de moléculas de oxigênio com três átomos, o ozônio (O3). O ozônio formado absorve a radiação ultravioleta e libera novamente as moléculas diatômicas e os átomos livres, num refazimento do ciclo, que se continua e se continua. Entendeu?

Figura 38 – Moléculas e átomos de oxigênio reagindo para formar o ozônio Fonte: . .jpg>. Acesso em: 28 out. 2014.

Mas o ozônio também se forma nessa nossa troposfera. Durante as tempestades ele é

produzido em grandes quantidades devido às elevadas descargas elétricas provenientes dos relâmpagos. Então, já aprendemos como fabricar o ozônio. É só descarregar uma corrente elétrica

num ambiente saturado de oxigênio que ela quebra as ligações das suas moléculas formando ozônio em consequência, numa reprodução do que faz a natureza. Na verdade, esse processo industrial é denominado de efeito corona.

Curiosidade No campo da eletricidade, descarga de corona, ou efeito corona (METCALF; EDDY, EDDY, 1991), ocorre quando uma descarga elétrica silenciosa produz uma forte ionização do ar nas proximidades de um condutor, e faz surgir uma luminosidade azulada nos pontos onde o raio de curvatura seja muito pequeno. O oxigênio liberado por esse efeito produz as moléculas triatômicas do ozônio. E esse fenômeno é muito comum em linhas de transmissão com sobrecarga.


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Eu sei que agora você está querendo saber como o ozônio destrói os microorganismos

presentes na água e porque ele é mais letal do que o cloro, acertei? Vou te explicar, explicar, o cloro penetra na bactéria por difusão, através da sua membrana e atua sobre elementos vitais como o DNA e RNA. O ozônio destrói a parede celular e elimina os microorganismos em tempo muito menor, menor, ação que você pode acompanhar na montagem mo ntagem mostrada na imagem.

Figura 39 – Bactéria sadia (1); Parede celular da bactéria sendo atacada pelo Ozônio (2); Oxidação da Parede celular da bactéria (3); Ruptura e destruição da bactéria (4,5,6) Fonte: . jpg>. Acesso em: 28 out. 2014.

Importante Numa comparação com o cloro, o ozônio é 20 vezes mais efetivo; 100

vezes mais solúvel; tem um espectro bactericida mais amplo; é efetivo contra vírus; não tem efeito residual, enquanto que o cloro deixa resíduos que formam compostos tóxicos (DANIEL; CAMPOS , 1992.


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A radiaç r adiação ão ultra u ltraviol violeta eta usada no trat t ratamen amento to da água bruta A radiação ultravioleta também é utilizada como instrumento no processo de purica-

ção da água bruta. O que é radiação ultravioleta? ultravioleta? Está bem, eu vou lhe responder de uma maneira breve, mas suciente para o entendimento nesse momento. Para conceituarmos esse tipo de radiação temos que entender da radiação eletromagnética, a qual se constitui de ondas que se autopropagam pelo espaço. Parte de todo o espectro e é conhecida como faixa de radiação da luz visível, aquela vista pelos olhos dos animais. Vamos direto para a classicação dessa radiação eletromagnética de acordo com a frequência das ondas em ordem crescente de sua duração (T): ondas de rádio, micro-ondas, radiação terahertz (raios T), radiação infravermelha, luz visível, radiação ultravioleta, ultravioleta, raios X e raios gama. A radiação ultravioleta ultravioleta (UV) ou raio ultravioleta ultravioleta é a radiação eletromagnética eletromagnética com um comprimento de onda menor que a da luz, visível e maior que a dos raios X, como se constata na imagem.

Figura 40 – Radiação eletromagnética mostrando a luz visível e a radiação UV Fonte: . 13/02/uv.png?w=630>. Acesso em: 28 out. 2014.

Olha aí a radiação UV com o seu comprimento de onda entre 100 e 400 nanômetros

(1nanômetro [nm] = 0.000000001 metro). Observe que ela está classicada em UV- A (400/315 nm), UV- B (315/280 nm) e em UV- C (280/100 nm). É importante sabermos essa classicação porque quanto menor o

comprimento de onda maior será a ação letal da radiação. Assim, a radiação UV - C tem maior poder energético. Tanto Tanto poder que a natureza impede que ela chegue naturalmente do sol até à superfície do planeta. Mas ela pode ser produzida articialmente, e aqui che gamos ao uso dessa radiação para esterilização da água. Para tanto basta expô-la à radiação UV - C, que ela atuará como um potente germi -

cida sem afetar a qualidade da água, sem causar efeito residual na rede de tubulação e superando, em eciência, desinfetantes químicos no combate aos microorganismos, incluindo os vírus.

Inovações tecnológicas para tratamento de água Eu sei, você sabe, todos sabemos que a aplicação de novas tecnologias é a solução mais adequada para que o processo de puricação da água bruta seja cada vez mais e caz. E a cada dia novas técnicas são desenvolvidas e aperfeiçoadas, porém nem sempre já estão disponíveis disponíve is para usufruto da população; populaç ão; as razões são as mais variadas, custos altos ou técnica ainda em desenvolvimento ou outros motivos. No entanto, algumas delas estão em operação mesmo em escala de menor alcance, a exemplo da otoltração, des mineralização por troca iônica ou dessalinização por osmose reversa, r eversa, entre outras. Você as conhece? Vamos conhecer agora!

Método da Flotoltração A otoltração é uma tecnologia de claricação e ltração de água por ar, dissolvido para ns de potabilidade ou industriais, que une os processos de coagulação, oculação, otação e ltração, já conhecidos por você. Os aperfeiçoamentos adicionados a essas téc nicas é que proporcionaram maior ecácia na separação de partículas com baixa densida de, como bactérias, algas, cistos de protozoários e ocos de hidróxido de alumínio ou ferro,

resultantes do processo de coagulação; além de também remover cor e turbidez. Esses sólidos tão leves constituem um sério problema para os processos convencionais, pois são de difícil decantação. Por isso, a otação por ar dissolvido se torna uma alternativa alternativa tão atrativa para obter-se a potabilidade da água bruta.

Nanômetro (milimicro): é uma subunidade do metro, correspondente a 1×10−9 metro, ou seja, um milionésimo de milímetro ou um bilionésimo do metro. Tem como símbolo nm.


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Vamos entrar um pouco mais nos detalhes dessa tecnologia que se propõe a remover da água esses sólidos suspensos dissolvidos e partículas de baixa densidade, a partir da formação de ocos volumosos, porém leves. O processo se inicia com a água a ser tratada entrando no misturador hidráulico para receber agentes químicos coaguladores. Com os coagulantes adicionados ela ui para a unidade de oculação, a qual consiste de um tanque cilíndrico dotado de agitador eletro mecânico. Com suas impurezas oculadas, a água chega ao otoltro - a unidade de ota ção e ltração descendente.


Figura 41 – Estação compacta de otoltração Fonte: . resource/download/otber .pdf>. Acesso em: 28 out. 2014.

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Percolar: movimento lento da água no subsolo, ou por entre grãos, ou uxo laminar desta água

O processo de separação dessas impurezas consiste no seu arraste para a superfície pela adesão aos ocos de pequeninas bolhas de ar, mas desta vez produzidas pela redu ção brusca da pressão da água saturada com ar, proveniente dos tanques de saturação. Os ocos se acumularão na superfície formando um manto de lodo, que é periodicamente raspado. Abaixo deste manto de lodo encontra-se a água, já bastante claricada que irá cair na unidade de ltração descendente (no interior do otador) e percolar no material ltrante, onde será removida alguma partícula remanescente.

Importante A água saturada com ar é misturada à água oculada numa câmara de expansão que antecede os otoltros, momento no qual o excesso de ar

comprimido dissolvido na água de recirculação se desprende na forma de microbolha, aderindo quase que instantaneamente aos ocos, que são arrastados à superfície, dando origem a um manto de lodo, periodicamente removido por raspadores superciais para descarte e desaguamento.

Método da desmineralização por troca iônica O tratamento da água com a desmineralização por troca iônica é absolutamente quími co. Acontece que a água mesmo submetida aos processos de tratamento por claricação e ltração apresenta-se praticamente isenta de sólidos em suspensão, embora ainda não seja


um composto quimicamente puro, pois apresenta sais e ácidos, além de algumas outras substâncias dissolvidas. Os sais e ácidos não se dissolvem na água como moléculas, mas se dissociam nela em partículas bem menores, eletricamente carregadas, chamadas íons. Muitas indústrias precisam de uma água para seu uso operacional isenta de sais de cálcio, de magnésio ou de compostos deles. Para se obter uma água com tal qualidade aplica-se o tratamento da permutação iônica, ou seja, da desmineralização por troca iôni ca. Na imagem você conhece as instalações de uma planta de desmineralização por troca iônica no município de Campo Florido, em Minas Gerais.

Figura 42 – Estação compacta de desmineralização por troca iônica Fonte: . sistemas/troca-ionica.jpg>. Acesso em: 28 out. 2014.

Por essa técnica os íons dissolvidos na água entram em contato com substâncias sólidas insolúveis pelas quais são adsorvidos e permutados por outros íons. Essa troca de íons, somente pode ser efetuada com íons de mesma carga elétrica, isto é, cátions por cátions e ânions por ânions.

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Adsorção: processo pelo qual átomos, moléculas ou íons são retidos na superfície de sólidos através de interações de natureza química ou física

As substâncias responsáveis por essas permutas são resinas obtidas sinteticamente, em forma de pequenos grânulos, com diâmetro da ordem de 0,5 mm, denominadas resinas permutadoras de íons ou, mais comumente, resinas trocadoras catiônicas e aniônicas (derivadas de poliestirenos) exemplicadas na imagem.


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Figura 44 – Resinas permutadoras de íons derivadas de poliestirenos. Fonte: . inetica.jpg>. Acesso em: 28 out. 2014.

Método da osmose reversa O fenômeno de osmose natural, vital para os sistemas biológicos, envolve a ação da

água quando duas soluções de concentrações diferentes são separadas por uma membrana semipermeável. Eu lhe falei sobre sistemas biológicos porque me lembrei das nossas células. A água pura, ou solução diluída, ui para o interior celular, que contém uma solu ção mais concentrada, passando por uma membrana impermeável, como você observa na imagem. Nesse momento, o nível da solução mais concentrada (no interior) ca mais elevado do que o nível da solução menos concentrada (no exterior). exterior). A diferença entre esses dois níveis denominamos de pressão osmótica. osmótica. Entendido? E o que seria osmose reversa? reversa?

Figura 45 – Imagem ilustrativa do princípio da osmose Fonte: . pt.png>. Acesso em: 28 out. 2014.

No caso da osmose reversa o uxo através da membrana acontece exatamente ao con trário: a solução mais concentrada ui no sentido da solução menos concentrada, atraves-

sando a membrana que absorve o sal e componentes nocivos à saúde humana e deixa passar apenas a água limpa. Porém, é necessário que haja uma pressão superior à prespres são osmótica do lado da solução mais concentrada. Isso signica que a água pura pode ser separada de uma água contaminada ltrada através de uma membrana semipermeável, e que na prática essa pressão requerida pode ser obtida através de uma bomba. Está aí o princípio da osmose reversa, aliás, é um conhecido processo da dessalinização, o qual está ilustrado na imagem.


Figura 46 – Imagem ilustrativa do princípio da osmose reversa Fonte: . png>. Acesso em: 28 out. 2014.

Mídias Você aumentará o seu conhecimento sobre o tratamento de água com o livro Ensaios de Tratabilidade de Água e dos Resíduos Gerados em Es tações de Tratamento de Água , da editora Rima, dos professores Luiz Di Bernardo, Angela Di Bernardo e Paulo Luiz Centurione Filho, que apresenta suas experiências experiências com ensaios de tratabilidade tratabilidade de águas de abastecimento e dos resíduos gerados nas estações de tratamento. Ao longo dos seis capítulos são discutidos fundamentos de química, características biológicas, químicas e físico-químicas das águas; sobre os principais produtos químicos usados no tratamento de água; e sobre os processos, operações e tecnologias de tratamento.

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Resumo Nesta competência você aprendeu sobre a conceituação da etapa de ltração do tra tamento de água bruta, quando conheceu a sua classicação em ltração lenta e rápida;

sobre a caracterização desses sistemas através do estudo do processo construtivo dos ltros lentos e rápidos; sobre a classicação do sistema de ltração rápida em função do comportamento hidráulico; aprendeu a distinguir as características dos sistemas de ltração lenta e rápida; a caracterizar os sistemas de desinfecção à base de hidróxido, cloro, úor, ozônio e radiação ultravioleta; e conheceu inovações tecnológicas desenvolvidas para o processo de tratamento da água bruta.


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Autoavali Auto avaliação ação 1. Com relação à altura da camada ltrante de areia não é permitida, conforme a NBR

12.216/1992, 12.216/1992, a sua espessura não pode ser menor m enor do que___________. a) 0,90 metros b) 0,50 metros c) 0,60 metros d) 0,85 metros

2. Qual a forma geométrica dos grãos de areia de um ltro que demonstrou comprovada inuência na ecácia da ltração?

a) Regular b) Esférica c) Oval d) Irregular

3- Os ltros rápidos são caracterizados por terem uma taxa de ltração com valores entre___________________, dezenas de vezes maior do que aquela dos l -

tros______________. a) 100 a 120 m m3/m2/dia; lentos. b) 120 a 360 m3/m2/dia; lentos.

c) 120 a 360 m3/m2/dia; rápidos. d) 100 a 120 m m3/m2/dia; rápidos.

4. Dependendo do comportamento hidráulico, o ltro rápido pode ser classicado em: a) De uxo horizontal e intermitente b) De uxo turbilhonante e vertical c) De uxo descendente e ascendente d) De uxo contínuo

5. A etapa de tratamento de uma água bruta que consiste na adição de agentes químicos desinfetantes desinfetantes e esterilizantes esterilizantes para eliminar agentes patogênicos chama-se: a) Filtração lenta b) Osmose reversa c) Desinfecção d) Filtração rápida


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Competência

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Caracterizar o Esgoto Sanitário

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Caracterizar o Esgoto Sanitário Chimbote é uma cidade de intensa atividade pesqueira, atualmente com cerca de 400 mil habitantes, a 430 km ao norte de Lima, no Peru. Diariamente, o sol se põe lá para os conns do Pacíco, por entre os mastros dos barcos de sua frota que balança defronte ao cais da Baía de Chimbote. Nem tudo, porém, era peixe ou poesia no nal dos anos 80: a população sofria com o saneamento básico extremamente extremamente precário. As águas residuárias residuárias não eram tratadas, os esgotos escorriam com excrementos excrementos pelas ruelas e a água para o consumo cotidiano, em grande parte, chegava através de caminhões que a traziam de origens bem duvidosas. O povo clamava por uma mudança daquelas condições, mas o governo nunca que lhe atendera. Em janeiro de 1991, Maria de la Soledad amanheceu com uma diarreia aguda. Mais tarde vieram os vômitos. Em poucos dias foi perdendo peso e começou a sentir câimbras com frequência. Seus vômitos constantes entravam nas tubulações e se despejavam nas ruas e chegavam às águas das praias. Os olhos escuros e brilhantes brilhantes de Maria de La Soledad pouco a pouco foram perdendo sua cintilação, até que um dia caram tur vos como as águas de Chimbote. Sua família também adoeceu. Seus vizinhos também adoeceram. As ruas adoeceram. A cidade adoeceu. Em mais um pouco de tempo e milhares estavam mortos. De Maria de La Soledad cou apenas a soledad. Chegara o vibrião da cólera. Nesta competência você vai aprender a conceituar esgoto sanitário e a determinar a constituição de suas impurezas de acordo com a natureza física, química e biológica; assim como caracterizar as impurezas de natureza física com potencial de alterar a qualidade das águas; as impurezas de natureza química classicando-as em substâncias orgânicas e inorgânicas; e as impurezas de natureza biológica classicando-as em heterotrócas e autotrócas. Identicará e classicará também a microbiota das águas residuárias.

O esgoto sanitário Eu sei que você já observou inúmeras vezes a água que utilizamos em nossa residência ou em casas comerciais misturar-se aos detergentes, aos sabões, às gorduras, às fezes e urina e a muitas outras substâncias, substâncias, antes de sumir nas tubulações das instalações hidráulicas. Essa água, antes tão limpa e agora tão alterada na sua composição, é o


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que chamamos de esgoto sanitário ou doméstico . Mas, eu gostaria que nós tivéssemos um real aprendizado sobre a conceituação desse resíduo líquido. Eu poderia lhe pedir que zesse uma pesquisa sobre essa denição para discutirmos

Esgoto doméstico: despejo líquido resultante do uso da água para higiene e necessidades siológicas humanas.


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esse tema um pouco mais adiante, porém, quero compartilhar essa missão com você. Sendo assim, procure saber o que o Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA), dispôs sobre o assunto e eu buscarei esse conceito em outras fontes. Combinado?

A água que utilizamos em nossa residência, ou em casas comerciais, misturar-se aos sabões, aos detergentes, às gorduras, às fezes e urina, e a muitas outras substâncias, antes de sumir nas tubulações das instalações hidráulicas. Essa água, antes tão limpa e agora tão alterada na sua composição, é o que chamachamamos de esgoto sanitário ou doméstico. Vejo que encontrou uma Resolução do Conama que faz referência à denição de esgo-

to sanitário. Vamos analisá-la? Resolução Conama Nº 430, de 13 de maio de 2011, que dispõe sobre as condições e padrões de lançamento l ançamento de euentes, complementa e altera a Resolução Conama Nº 357, de 17 17 de março de 2005. Aqui está: Capítulo I (Das Denições), Artigo 4º, VII: esgotos sanitários são uma denominação genérica para despejos líquidos residenciais, comerciais, águas de inltração na rede coletora, os quais podem conter parcela de euentes industriais e euentes não domésticos. Observe que além das águas residuais sobre as quais já nos referimos, essa denição inclui águas de inltração, conforme ilustrado na imagem. Você saberia dizer que águas

são essas? Claro que sim, mas vou me adiantar porque preciso fazer uma complementação sobre elas: seriam todas as águas provenientes do subsolo, indesejável ao sistema separador e que penetra nas canalizações.

Figura 47 – Água residuária formada por esgoto doméstico, industrial e águas de inltração. Fonte: . 5.jpg>. Acesso em: 28 out. 2014.

A complementação a qual me referi diz respeito ao sistema separador. Para nossa melhor compreensão sobre o complexo de drenagem urbana, vamos classicar os euentes em doméstico, industrial e pluvial. E esse complexo de drenagem pode constituir-se de um sistema unitário, com a função de encaminhar os esgotos pluviais, domésticos e inin dustriais para um único coletor, coletor, mas com custos de implantação muito elevados devido à necessária tecnologia de tratamento ou de um sistema coletor misto, que recebe o esgoto sanitário e uma parte de águas pluviais, cuja implantação requer um custo menor, porém tem a desvantagem da possibilidade de extravasamentos e/ou rompimentos das tubulações em épocas chuvosas, ou de um sistema separador no qual os esgotos domésticos, industriais e pluviais são coletados de forma individualizada. individualizada.

Pluvial: relativo à chuva


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Figura 48 – Sistema coletor misto que recebe o esgoto sanitário e uma parte de águas pluviais Fonte: . sAAJ-9.jpg>. Acesso em: 28 out. 2014.

Eu e você denimos esgotos sanitários através da Resolução Conama nº 430/2011 e a

Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), em sua norma NBR 9.648/86, conceitua esgoto sanitário como o despejo líquido constituído de esgotos doméstico e industrial, água de inltração e a contribuição pluvial parasitária . E você deve estar se perguntando, o que seria contribuição pluvial parasitária? É a parcela do escoamento supercial das águas das chuvas, absorvida pela rede de esgoto sanitário. Como isso é possível? Através de ligações de tubulações pluviais de residências ou condomínios à rede de esgoto; de ligações abandonadas; de interligações de galerias de águas pluviais à rede de esgoto e por aí vai.

Contribuição pluvial parasitária: parcela de despesa uvial supercial absorvido pela rede coletora de esgoto sanitário.

Importante


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Microbiota : comunidade de microorganismos que habita determinado ecossistema.

Os esgotos domésticos, normalmente, são constituídos de líquido (aproximadamente 99,9%) e o restante (0,1%) de material sólido (VON SPERLING, 1996), caracterizado por matéria orgânica e minerais em solução e suspensão, além de uma microbiota composta por bactérias e outros organismos patogênicos e não patogênicos. Essa composição dependerá dos usos das águas de abastecimento e varia com o clima, os hábitos e as condições socioeconômicas da população, assim como da presença de euentes industriais, inltração de águas pluviais, etc. Quase sempre fazem parte de sua constituição objetos de higiene pessoal, tecidos, caca belos, e outros materiais.

Ativ At ivid idad adee 01 Quais os tipos de sistemas coletores coletores das drenagens urbanas com relação aos euentes domésticos, industriais e pluviais? Comente sua resposta em nosso fórum.

A consti co nstituiç tuição ão físic f ísica, a, químic qu ímicaa e bioló biológica gica do esgoto sanitário Nós iremos trabalhar com os métodos aplicados para a retirada dos euentes domésti-

cos (esgotos) os seus constituintes de natureza física, química e biológica, com o objetivo de devolver à água suas condições originais. Ou próximo dessas condições, de maneira que ela possa ser reaproveitada ou não causar qualquer impacto ambiental negativo ao corpo receptor. Mas, antes vamos conhecer os compostos que formam esses esgotos, e preciso que você assimile e aprenda, pois esse será um conhecimento crucial para o entendimento das etapas de seu tratamento. Já aprendemos que o esgoto sanitário é formado por águas parasitárias, de inltrações,

e residuais, oriundas de residências, condomínios, bares, restaurantes, aeroportos, rodovi-

árias, hotéis, farmácias, shoppings, hospitais, postos de saúde, escolas; além de despejos industriais, previamente tratados e enquadrados aos padrões de lançamento na rede pública. Sim, mas quais são mesmo esses constituintes? Você Você deve estar perguntando.

As impur i mpurezas ezas de natur n atureza eza físi física ca Ao fazermos referência aos constituintes de natureza física, você pode até imaginar que estaríamos falando apenas sobre latas, garrafas plásticas, tecidos, papelões, objetos de uso pessoal. Na verdade, estamos querendo determinar nesses euentes, quais substân cias afetam as características da água, a exemplo da cor, da turbidez, dos níveis de sólidos em suas diversas frações, da temperatura, do sabor e do odor, independentemente de sua natureza química ou biológica. Por exemplo, que partículas sólidas suspensas o u em estado coloidal alteram essas características, sejam orgânicas ou inorgânicas? Estado coloidal? Está bem. Então, antes de continuar nossos estudos vamos entender o que são esses colóides, pois têm grande importância na composição dos esgotos (já temos um conhecimento prévio sobre partículas coloidais desde a competência 3, quando estudamos a caracterização das partículas sólidas das impurezas da água bruta). Eles são micropartículas com dimensões da ordem de micra, dispersos no euente e representados, dentre outros, por resíduos de sabonetes, xampus, cremes de barbear ou dentais, produtos de maquiagem, cosméticos, leite, café, manteiga, maionese, sangue, mel, cremes vegetais, géis, queijos, geleias de frutas.

Curiosidade Nas soluções coloidais as partículas dispersas estão em movimento constante e irregulares e não se depositam sob a ação da gravidade. Os colóides dispersam fortemente a luz, pois as partículas dispersas têm tamanhos semelhantes ao comprimento de onda da luz visível. Este fenômeno é chamado Efeito de Tyndall Tyndall e permite distinguir as soluções verdadeiras das soluções coloidais, pois as primeiras são transparentes, e não dispersam a luz (solução amarela).


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Nesta constituição de natureza física dos esgotos sanitários, também são encontrados outras substâncias como a celulose (das fábricas de papel), anilinas (matéria-prima de corantes, vernizes e até herbicidas), taninos (dos curtumes); além de areia, silte, argila, detritos orgânicos.

As impur i mpurezas ezas de nature n atureza za químic q uímicaa


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Você também há de concordar que a composição compo sição química do esgoto sanitário dependerá do local de sua origem (residências, condomínios, indústrias, etc.) e até das condições socioeconômicas da comunidade. Porém, de um modo geral, com relação à constituição dessas impurezas, irá descobrir que elas são representadas por substâncias orgânicas e inorgânicas solúveis. No dia em que você zer ou acompanhar uma análise de deter minação dessa fração orgânica, concluirá que os compostos mais comuns ali presentes serão proteína e amido, oriundos de fezes humanas; uréia, ácido úrico, provenientes de urina; gorduras, com origem nas cozinhas e fezes humanas; fenóis, comuns nos euentes de indústrias de detergentes (TAKAMATSU, 1995; PETROVIC, 2000), corantes, cosméticos, produtos farmacêuticos (SANTOS, 2004), de processos agroindustriais (LUIZ et al, 2004; BRUNO, 2007); dentre inúmeras outras atividades. E a fração inorgânica? De quais substâncias ela se compõe? Certamente você diria que de substâncias minerais, principalmente, e você está correto! A matéria inorgânica contida nos esgotos é realmente formada por minerais dissolvidos mais areia, silte e argila. Essa areia provém da lavagem de ruas e de águas de inltração. Conforme os estudos de Bettiol (2004), e de Machado (2001), na composição do esgoto sanitário são detectados metais pesados, substâncias nutrientes, tais como nitrogênio, fósforo, potássio, além de outros elementos a exemplo do enxofre, do magnésio, do cálcio, do magnésio, do manganês manganê s e do ferro. Lembre-se que o esgoto sanitário se compõe de 99,9% de água e 0,1% de sólidos. Dessa pequena percentagem de resíduos sólidos, 70% correspondem às substâncias orgânicas das quais fizemos referência; e 30% às substâncias inorgânicas que acabamos de identificar.

Ativ At ivid idad adee 02 Por quais substâncias são representadas as impurezas de um esgoto sanitário de acordo com a sua natureza química? química? Responda no fórum.

As impur i mpurezas ezas de natur n atureza eza biol biológic ógicaa Aqui estamos agora para identicar os componentes de natureza biológica presentes

nas impurezas do esgoto sanitário. E conforme Ariovaldo Nuvolari (2011), (2011), eles seriam microorganismos representados por bactérias, fungos, protozoários, vírus, algas e helmintos, um tipo de verme. Neste momento, você precisa saber que esses microorganismos (que podemos denominar de microbiota) atuam na natureza com maneiras distintas para obter energia e poder reproduzir-se: reproduzir-se: maneiras (ou metabolismos) essenciais para a transformação das substâncias que compõem o esgoto. E por essas diferenças foram classicados em heterotrócos, aqueles que se alimentam da matéria orgânica em decomposição, a exemplo das bactérias, fungos e protozoários; e os autotrócos, aqueles que produzem o seu próprio alimento, a exemplo das algas. Também Também é fundamental para nossos estudos, o conhecimento de que os microorganismos heterotrócos podem ser aeróbios que utilizam o oxigênio para respiração; anaeróbios que vivem em ambientes sem oxigênio e facultativos, que vivem com ou sem oxigênio.

A micro mi crobiot biotaa nos no s esgoto es gotoss sanitár san itários ios A identicação das bactérias presentes no esgoto sanitário adquire signicativa rele -

vância, porque (além de serem as principais protagonistas do seu tratamento), dentre elas podem proliferar agentes patogênicos, (CEOLATO, 2007). Em pesquisas realizadas já foram observadas, por exemplo, espécies de Coliformes e Salmonellas, como demonstrou Silva (2009). As bactérias lamentosas, nesse sistema também proliferam, principalmente quando o sistema torna-se enriquecido com sultos e ácido acético, como demonstrou Jenkin et al (1983).

Figura 49 – Bactérias lamentosas presentes em esgotos sanitários Fonte: . Acesso em: 28 out. 2014.


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E por falar em microorganismos lamentosos presentes em esgotos, não poderíamos

esquecer os fungos, devido a sua importância nas biodegradações do sistema. Eles constituem um grupo de organismos heterotrócos, eucarióticos (com núcleo denido), desprovidos de clorola, e, portanto, não realizam fotossíntese. São geralmente lamentosos e multicelulares, possuem parede celular rígida e se reproduzem por meio de esporos. Por essa sua versatilidade biológica são utilizados em processos p rocessos industriais, industriais, como registrados por Guimarães et al (2006) e Adrio (2003). Klein e Paschke (2004) publicaram uma pesquisa na qual demonstraram que apesar deles possuírem a capacidade de utilizar praticamente qualquer fonte de carbono como alimento, cada espécie apresenta uma necessidade nutricional diferente. s e t n e u f E e s a u g Á e d o t n e m a t a r T

Muitas espécies foram identicadas taxonomicamente por Ulg (2007), em seus es -

tudos, como parte da microbiota dos esgotos sanitários, a exemplo do fungo Aspergillus fumigatus, mostrado como ilustração na imagem.

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Figura 50 – Fungo lamentoso da espécie Aspergillus fumigatus Fonte: . 3ddac66eb3e08ee3.jpg>. Acesso em: 28 out. 2014.

Você está fazendo uma viagem fantástica pelo mundo microscópico dos esgotos sanitários. Claro que podemos nos deparar com outros organismos, como os protozoários que se alimentam de bactérias e são sensíveis indicadores biológicos, pois se eles morrem é porque o ambiente está contaminado com metais tóxicos ou até mesmo os rotíferos, diminutos organismos multicelulares, cuja presença atesta um eciente tratamento das águas residuais. Mas vamos deter um pouquinho mais de tempo, nessa outra importante impureza de natureza biológica deste mesmo ambiente: as microalgas.

As micr m icroalg oalgas as Já falamos sobre as microalgas, mas muito supercialmente. As algas são plantas aquá -

ticas que crescem em águas doces e marinhas, e podem ser macroscópicas e microscópicas. As microscópicas são unicelulares, e seu tamanho é medido em micrômetros, a milésima parte do milímetro. Compõem o plâncton e são consideradas responsáveis pela produção da maior parte do oxigênio de nossa atmosfera. E além de toda essa importância para a vida na terra, também formam a base da cadeia alimentar em todos os mananciais hídricos do planeta. Essas minúsculas plantas foram classicadas em vários grupos como as cianofíceas, as clorofíceas, as euglenofíceas, as cromofíceas. Pois bem, de todas as microalgas que habitam as águas residuais, as mais numerosas pertencem ao grupo das cianofíceas, também conhecidas como cianobactérias (DI BERNARDO, 1995). E você saberia a razão pela qual esse grupo de algas predomina sobre os outros grupos? A razão é que as cianofíceas são adaptadas às condições de poluição, como as existentes nos esgotos sanitários. Estou lhe mostrando essas ilustrações para que reconheça esses organismos quando encontrá-los sob o microscópio.


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Figura 51 – Células da microalga cianofícea Anabaena circinalis Fonte: g>

Mídias Para ampliar seus conhecimentos sobre os assuntos que compartilhamos neste estudo, sugiro que você leia o livro Tratamento de Esgotos DomésDomésticos (6ª edição, ABTE) de Eduardo Pacheco Jordão & Constantino Arruda Pessoa, apresentado em 26 capítulos, os quais abordam o tema de forma detalhada, dando ao leitor uma perfeita visão das características das águas residuárias, além de outros assuntos correlatos.

Resumo Nessa competência você aprendeu a conceituar esgoto sanitário e a determinar a constituição de suas impurezas, de acordo com a natureza física, química e biológica; caracterizou as impurezas de natureza física com potencial de afetar as características características das águas, a exemplo da turbidez ou da cor; aprendeu sobre como caracterizar caracterizar as impurezas de natunatureza química classicando-as em substâncias orgânicas (identicando os seus compostos mais comuns) e inorgânicas compostas por minerais e areia; sobre as impurezas de natureza biológica classicando-as em heterotrócas (aeróbios, anaeróbios e facultativos) e autotrócas. E incrementou seu aprendizado com a identicação e caracterização da micro biota das águas residuárias representada por bactérias, fungos, microalgas, protozoários. protozoários. s e t n e u f E e s a u g Á e d o t n e m a t a r T

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Autoavali Auto avaliação ação 1. O enunciado da seguinte denição: denominação genérica para despejos líquidos re sidenciais, comerciais, águas de inltração na rede coletora, os quais podem conter parcela de euentes industriais e euentes não domésticos, corresponde a:

a) Sistema separador b) Águas de inltração

c) Esgotos sanitários d) Aterro sanitário

2. O esgoto sanitário é formado por águas: a) De ribeirões b) De rios e estuários c) Parasitárias, de inltrações, e residuais

d) De lagoas e açudes

3. A denição: micropartículas com dimensão de até um micrômetro (milionésima parte de um milímetro) dispersos num euente, corresponde a: (a) Moléculas de ozônio

b) Bioocos

c) Sulfetos d) Colóides

4. Assinale com um X no respectivo parêntese uma característica de partículas coloidais. a) São transparentes, e não dispersam a luz b) Dispersam fortemente a luz c) Não alteram a qualidade da água d) São macroscópicas

5. O esgoto sanitário é constituído por: a) 40% de substâncias sólidas e 60% de líquidas b) 20% de impurezas biológicas 80% de químicas c) 99,9% de água e 0,01% de sólidos. d) 30% de areia e 70% de líquidos.


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Competência

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Conceituar as etapas do processo convencional de tratamento de esgotos e efuentes

Conceituar Conce ituar as etapas etapas do processo convencional de tratamento de esgotos e efuentes Sabemos que é preciso haver uma relação bem estreita entre o crescimento de uma população e o crescimento dos problemas com a saúde pública. Um exemplo contundente desse fato, a história nos ensina, foi o crescimento crescimento populacional da Londres, e de outras cidades inglesas, no século XIX, a partir do advento da Revolução Industrial. Em consequência, surtos epidêmicos de doenças relacionadas à falta de higiene, de saneamento básico, tornaram-se recorrentes. Temos que ter em mente, no entanto, que naquela época se desconhecia o mundo da microbi m icrobiologia ologia e a correlação entre certas doenças e qualidade qualidade das águas. Porém, foi nessa mesma época, e diante dos cenários calamitosos, calamitosos, que a Inglaterra iniciou pesquisas no âmbito do saneamento básico. Em decorrência surgiram as primeiras medidas saneadoras: os esgotos começaram a ser lançados em galerias pluviais dando origem ao sistema unitário de drenagem. No Brasil, na metade daquele século, em 1857, o imperador D. Pedro II mandou construir a primeira rede de esgotos do país, no Rio de Janeiro, como historiou Nuvolari (2011). Apesar desse pioneirismo o Brasil perdeu a corrida nesse tipo de desenvolvi mento. Vinte e dois anos após a ação pioneira do imperador, em 1879, em Memphis no Tenessee, EUA, instalou-se o sistema separador com construções de canalizações exclusivas para esgotos, como relatou Azevedo Netto, em 1993. A partir daí, os países mais desenvolvidos desenvolvidos na época principiaram o tratamento tratamento dos esgotos urbanos. O Brasil estancou durante cem anos no campo do saneamento básico. Somente a partir dos anos 1970 se iniciaram tímidas ações no sentido do tratamento das águas residuais. Tão tímidas que até hoje não andam, apenas se arrastam como se fossem atores desimportantes no cenário da administração pública. Nesta competência você irá determinar a necessidade ou não de se instalar um sistema de tratamento de esgoto numa determinada localidade; aprenderá a conceituar a demanda biológica de oxigênio (DBO) e reconhecerá as tecnologias para a remoção das impurezas dos euentes sanitários e as diferentes tecnologias para desinfectar as águas dos esgotos em etapas denidas do processo convencional do seu tratamento.


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A in insta stala laçã çãoo de si sist stem emas as de tr trata atame ment ntoo de es esgo goto toss Eu vou lhe fazer uma pergunta que pode até parecer estranha, mas ela tem uma razão de ser. Todo esgoto sanitário bruto, isto é, sem qualquer tratamento, lançado num corpo receptor (rio, estuário), estuário), poderá causar uma poluição que ameace a saúde pública ou o ambiente? Vamos reetir um pouco antes de responder.


Na verdade, nem sempre. Tudo vai depender da relação que exista entre a carga poluente e a vazão do rio, por exemplo. Se as vazões máximas de esgoto lançadas forem signicativa mente menores do que as vazões do rio ocorrerão processos de diluição, os quais evitarão impactos letais ao ambiente. Neste caso, precisará que a comunidade com unidade existente às margens desse rio, instale um sistema de tratamento desse esgoto? Claro que não. Não será necessário gastar o dinheiro do contribuinte. Porém, você, como consultor do prefeito para assuntos de meio ambiente, teria que fazer ponderações e informar que pelo menos um pré-tratamento com a remoção de sólidos grossos, isso você aconselharia! E para que sua decisão fosse tecnicamente fundamentada realizaria uma bateria de análises, tanto de natureza hidráulica como de natureza química e biológica, das águas dos euentes e do rio receptor. E agora vamos para o outro lado da questão. E se a vazão do corpo receptor for menor que a vazão dos euentes sanitários? Então, você já j á saberia o que fazer: instalar um siste ma de tratamento dos euentes do esgoto sanitário.

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A Estaç Es tação ão de d e Tratament Trat amentoo de Esgo Esgoto to (ETE) ( ETE) Em algum momento você verá a sigla ETAR para designar estação de tratamento de esgotos, e vai questionar: ora, ora, e não era ETE? ETAR signica Estação de Tratamento de Águas Residuais, enquanto que ETE quer dizer Estação de Tratamento de Esgotos. Tudo a mesma coisa. A ETE é uma estrutura operacional do sistema de esgotamento sanitário que trata as águas residuais de origem doméstica/industrial, doméstica/industrial, através de processos físicos, químicos e biológicos, para a remoção de suas impurezas poluentes. O objetivo da ETE é devolver ao meio ambiente (rio, estuário, mar) o esgoto puricado em condições de aten der os padrões de qualidade exigidos pela legislação ambiental (Resolução nº 357/2005) (CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE, 2005).

Ativ At ivid idad adee 01 Faça uma pesquisa sobre a legislação ambiental que determina os pa-

drões de qualidade do euente sanitário tratado, que tem de ser devolvido

ao ambiente. Informe sua resposta em nosso fórum.

Você sabe, pelo que estudamos até este momento, que o objetivo do tratamento dos esgotos é remover a matéria orgânica, os sólidos suspensos, os nutrientes e os organismos patogênicos neles contidos. Então, nos resta saber quais processos são utilizados para realizar essa remoção. Antes, porém, vou lhe apresentar um parâmetro de importância fundamental e de presença permanente no sistema de tratamento dos esgotos.


O objetivo do tratamento dos esgotos é remover a matéria orgânica, os sólidos suspensos, os nutrientes e os organismos patogênicos neles contidos.

A Demanda De manda Biol Biológic ógicaa (ou (o u bioquí bi oquímica mica)) de Oxigênio (DBO) As águas dos mares, dos rios, dos lagos, enm, dos mananciais hídricos do planeta,

possuem oxigênio em dissolução na sua massa, originado da atmosfera e da respiração da ora aquática. É esse oxigênio que os peixes absorvem para respirar através de suas guelras, e outros seres, como as algas e bactérias, também o utilizam para suas necessidades metabólicas. Sua quantidade dissolvida na água (concentração) é medida em miligrama por litro (mg/L). Os esgotos têm pouco oxigênio dissolvido e por essa razão em algumas etapas do seu tratamento é necessário injetá-lo articialmente, como veremos adiante. Todo ser vivo é constituído de elementos químicos tais como: carbono, nitrogênio, oxigênio, hidrogênio, fósforo, cálcio, potássio, ferro ferro e muitos outros. E eles formam compostos mais complexos como: vitaminas, carboidratos, lipídios, aminoácidos, proteínas, os quais formam órgãos que compõem os organismos animais e vegetais. E quando um desses seres vivos morre, toda toda essa matéria orgânica organizada organizada entra em decomposição. Esse Esse trabalho de decompor, de degradar a matéria orgânica é realizado principalmente pelas bactérias (por isso o fenômeno é denominado de biodegradação ou degradação biológica), fazendo-a retornar aos seus elementos básicos estruturais (carbono, nitrogênio, hidrogêhidrogê nio, oxigênio... com liberação de CO2 e H2O). Mas para fazer esse serviço as bactérias “cobram uma taxa na moeda” do oxigênio, que

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Metabólicas: conjunto de transformações, num organismo vivo, pelas quais passam as substâncias que o constituem: reações de síntese (anabolismo) e reações de desassimilação (catabolismo) que liberam energia.

está dissolvido na água (no caso dos ambientes aquáticos). E cobram caro, pois não é um serviço fácil e rápido, ao contrário, é complexo e muito lento, com a duração de semanas, meses e até anos, dependendo da estrutura bioquímica bioquímica da matéria. Para cada quantidade de matéria orgânica decomposta elas consomem, isto é, respiram, equivalente equivalente quantidade de oxigênio dissolvido; elas exigem, cobram, procuram, demandam essa quantidade de oxigênio como sua remuneração. É isso que é DBO: a demanda (a procura) biológica (pelas bactérias) do oxigênio dissolvido na água. Quanto mais decompõem a matéria, mais oxigênio procuram para consumir, (quando estudarmos os esgotos industriais especica mente, veremos que ocorre um consumo de oxigênio de natureza química denominada DQO, demanda química de oxigênio). s e t n e u f E e s a u g Á e d o t n e m a t a r T

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A análise da DBO numa amostra de água determina quanto de oxigênio foi consumido ao longo de um determinado tempo e o valor encontrado é correlacionado como a provável quantidade de matéria orgânica decomposta pelas bactérias contida naquela amostra. Como o processo de degradação orgânica é demorado, com um tempo da ordem de semanas, convencionou-se que um período de cinco dias para p ara observar o consumo de oxigênio daria uma ideia da quantidade de matéria orgânica contida nas amostras de água (ROCHA; FAKUDA, 1973).

Curiosidade Os limites legais de concentração da DBO para os corpos de água doce, de acordo com as suas classes dispostas pela Resolução Conama nº 357/2005 estão discriminados a seguir:

Classes dos Corpos D’água

Concentração de DBO (mg/L)

Classe 1

3

Classe 2

5

Classe 3

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As tecno t ecnologi logias as para p ara remo remoção ção das impu impureza rezass do esgoto sanitário O sistema convencional de tratamento do esgoto adota diferentes tecnologias para depurar os seus euentes, cujo uxo se constitui de etapas bem denidas, iniciando com o

tratamento preliminar ou pré-tratamento, que tem a nalidade de remover os grandes só lidos, argila, areia, óleos e graxas, através dos processos de gradeamento e desarenação. A etapa seguinte do uxo, o tratamento primário se constitui de processos físico-quí-

micos para a remoção de partículas sólidas pequenas em suspensão, com a utilização de unidades de oculação/sedimentação, reduzindo a matéria orgânica oriunda do trata mento preliminar. Sinto que você está querendo saber sobre aquelas impurezas que não sedimentam, os óleos e as graxas, por exemplo. Essas substâncias de menor densidade ainda presentes nas águas euentes, também são removidas da sua superfície durante esse tratamento primário. A terceira etapa consiste do tratamento secundário , no qual acontece a remoção da matéria orgânica remanescente por meio de reações bioquímicas aeróbias (na presença de oxigênio), e anaeróbias, efetuadas por bactérias que não necessitam de oxigênio para sua respiração. Aproveito o momento para lhe dizer que, comumente, existem três tipos de equipamentos anaeróbios: o tanque séptico, o ltro anaeróbio e o reator UASB ou de uxo ascendente. Vamos dar agora algumas características do tanque séptico e do ltro biológico, porque mais adiante iremos nos prender mais detalhadamente sobre o reator de uxo ascendente. No tanque séptico, (NBR 13969/1997), ocorrem os processos de decantação (prin(prin cipal ação), otação, desagregação e digestão parcial dos sólidos sedimentáveis (lodo), onde microorganismos biodegradam parte da matéria orgânica contida no euente com consequente formação de gás metano e CO2, como mostrado no desenho esquemático da imagem. Não é um sistema muito eciente (removem de 40 a 70% de DBO), mas seu produto pode ser enviado para um pós-tratamento no qual se complemente a remoção da matéria orgânica dissolvida.

Figura 52 – Tanque séptico de câmara simples Fonte: . /s320/septic.jpg>. Acesso em: 29 out. 2014.

Reator UASB: é uma tecnologia de tratamento biológico de esgotos baseada na decomposição anaeróbia da matéria orgânica.


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E quanto ao ltro anaeróbico ? Já conhecemos sua dinâmica desde a competência 4, quando estudamos o funcionamento do ltro rápido usado no tratamento da água. Nesta espécie de reator a matéria orgânica é decomposta por microorganismos presentes nas frestas do leito xo, através do qual os esgotos uem e depois apresentam euentes claricados e com baixa concentração de matéria orgânica. Conforme dados da Naturaltec podem alcançar uma eciência de redução de DBO da ordem de 40 a 70%; sólidos sedi mentáveis de 60 a 90%; e de sólidos suspensos superior a 70%. Obser ve na imagem a sua anatomia semelhante ao ltro rápido.


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Figura 53 – Filtro anaeróbico retangular de  uxo ascendente Fonte: . ptico.jpg>. Acesso em: 29 out. 2014.

O tratamento terciário consiste da remoção de poluentes tóxicos ou não, biodegradáveis ou eliminação adicional de poluentes não degradados na fase secundária; também nominado de desinfecção, elimina organismos patogênicos com o uso agentes químicos e radiações. Esses processos de tratamento são básicos para o tratamento de euentes sanitários,

porém temos que ter em mente que diferentes procedimentos podem ser utilizados para cada situação ou necessidade, que venha a ser apresentada.

Mídias O livro Princípios Básicos do Tratamento de Esgotos, de Marcos Von Sperling, editora UFMG, é o segundo da série intitulada Princípios do Tratamento Biológico de Águas Residuárias. Neste volume são abordados conceitos e

princípios básicos associados aos diversos processos e sistemas de depuração de euentes. A compreensão destes conceitos é de grande importância para uma visão integrada do tratamento de esgotos. Os tópicos enfocados contemplam dentre outros, princípios da remoção da matéria orgânica e princípios de sedimentação.

Resumo Nesta competência você aprendeu a determinar a necessidade ou não de se instalar um sistema de tratamento de esgoto numa determinada localidade de acordo com os estudos de vazão dos euentes e do corpo receptor; a conceituar a demanda biológica de oxigênio (DBO), e as tecnologias para a remoção das impurezas dos euentes sanitários; e a caracterizar as diferentes tecnologias tecnologias de depuração das águas dos esgotos em etapas denidas do processo convencional do seu tratamento. t ratamento.

Autoavali Auto avaliação ação


1 - No caso em que a vazão do corpo receptor for menor que a vazão dos euentes sanitá -

rios de uma cidade, o fato está indicando a necessidade de se instalar um sistema de _______________________________. a) vazão dos euentes. b) tratamento dos euentes do esgoto sanitário.

c) diluição. d) análise.

2 - A quantidade de oxigênio consumido na degradação da matéria orgânica no meio aquático por processos biológicos nomina-se: a) Demanda química de oxigênio. b) Biodegradação. c) Demanda biológica de oxigênio. d) Decomposição de um ser vivo.

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3 - A tecnologia do tratamento de esgoto que tem a nalidade de remover os grandes sóli-

dos, argila, areia, óleos e graxas nomina-se: a) Decantação. b) Desinfecção. c) Pré-tratamento. d) Floculação.

4 - A terceira etapa do tratamento convencional de euentes sanitários consiste do


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_____________________, no qual acontece a remoção da matéria orgânica remanescente por meio de reações bioquímicas _______________ _______________ (na presença de oxigênio), e ______________, ______________, (na ausência de oxigênio). a) tratamento secundário; aeróbias; anaeróbias. b) tratamento primário; anaeróbias; aeróbias. c) tratamento secundário; anaeróbias; aeróbias. d) tratamento tratamento primário; aeróbias; anaeróbias. anaeróbias.

5- O tratamento de esgotos e sgotos que elimina organismos patogênicos com o uso agentes químicos e radiações nomina-se: a) Tratamento secundário. b) Filtração aeróbica. c) Filtração anaeróbica. d) Tratamento terciário.

Competência

07

Distinguir o pré-tratamento do processo convencional convencional de tratamento de esgotos

Distinguir o pré-tratamento do processo convencional de tratamento de esgotos O céu de Natal, no estado do Rio Grande do Norte, chovia uma chuva na, persistente

e fria. O gerente da ETE de Natal e eu fazíamos uma breve breve inspeção em todas as instalações da estação de tratamento. Desde a auência do esgoto oriundo dos bairros até o seu lançamento no rio Potengi, já livre das impurezas que lhe invadira.


Na etapa de pré-tratamento pré-tratamento eu observava o lixo recolhido nas grades de retenção deslando na esteira rolante, até cair na caçamba. Não sei bem a razão, mas por um instante eu estava ali, em silêncio, querendo adivinhar as histórias de vida dos ex-proprietários de cada um daqueles objetos. Uma escova de dente, restos de fraldas, sandália, copos descartáveis, saco plástico, embalagens de biscoitos, pedaços de papelão, latinhas de refrigerante, uma pequena boneca de plástico com o rosto já desgurado, carteiras de cigarros, cigarros, recipientes plásticos, plásticos, um pedaço de madeira, um resto de tecido, um sapato de criança, folhas de plantas, coisas de todos os tipos...

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Nesta competência você irá ordenar o processo de tratamento preliminar dos esgotos, o qual contempla inicialmente o sistema de gradeamento. Nessa etapa de tratamento irá classicar os tipos de grades de contenção e comprovar a eciência do sistema; irá operacionalizar o processo de desareamento do tratamento preliminar, caracterizando a caixa de areia desde seu processo construtivo à remoção dos seus sedimentos.

O processo de tratamento preliminar Você vai acompanhar a partir de agora o uxo do esgoto bruto durante suas fases de

tratamento a partir de sua chegada na ETE. E o seu aprendizado se dará, inicialmente, inicialmente, na ETE do Sistema Central de Natal/RN, que tem capacidade de tratar uma vazão média de 450 litros de esgoto por segundo. No entanto, não nos deteremos tão somente nessa ETE; estaremos presentes em outras estações de outras localidades, observando as diversas etapas de tratamento e eventuais diferenças de equipamentos instalados. O auente vem dos diversos bairros da cidade ao chegar à ETE entra em canais que o direcionam à primeira etapa de tratamento, a qual recebe a designação de pré-trata-

Auente: curso de

água, cujo volume ou descarga contribui para aumentar outro, no qual desemboca.

mento ou tratamento primário. Essa etapa inicial contempla os processos de gradeamento, desareamento (muitos autores empregam o termo desarenamento), e medição de vazão. A sua nalidade é separar os sólidos de dimensões maiores e a areia; proteger bombas, aeradores, raspadores de lodo, compor tas, válvulas, etc.; reduzir obstruções em canalizações, calhas, caixas de manobra, poços de elevatórias e pré-condicionar o esgoto bruto de forma favorável aos processos de tratamento secundário e terciário.


O gradeamento remove os sólidos com diâmetro superior a 10 milímetros, como materiais plásticos, embalagens, pedaços de madeira, latas de refrigerantes, refrigerantes, animais mortos, etc. Essas grades são constituídas de barras de ferro, ou aço, paralelas, posicionadas transversalmente no canal de chegada dos euentes na estação de tratamento; funcio nam como uma barreira, um macroltro para esse lixo presente. Mas, devem permitir o escoamento dos euentes sem produzir grandes perdas de carga, e podem ser operacionalizadas manual ou automaticamente. Apenas para xarmos essas observações vamos visualizar um desses equipamentos, como mostra o desenho esquemático da imagem. Observe que o corte lateral no desenho mostra com clareza a parte interna do sistema, submersa nas águas do auente do esgoto e também vemos sua parte par te externa.

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Figura 54 – Corte lateral de uma grade de retenção de impurezas Fonte: . 0.jpg>. Acesso em: 29 out. 2014.

Observe que o uxo do canal passa pela grade onde serão retidas as impurezas. Essas grades são classicadas de acordo de com o espaçamento entre as barras: as denomina -

das grades grossas têm espaçamento de 40 a 100 milímetros; as grades médias de 20 a 40 milímetros; as grades nas possuem espaçamento para partículas com dimensões de 10 a 20 milímetros; e pode se utilizar ainda grades ultranas de 3 a 10 milímetros. Todo o lixo retido nas grades (grossas, médias e nas), cujo aspecto da sua retenção pode ser

visualizado na imagem, é retirado (manual ou mecanicamente) quando a seção obstruída atinge cerca de 50% do total e posteriormente descartado em local adequado.

Figura 55 – Lixo presente no auente retido no sistema de gradeamento Fonte: . o.jpg>. Acesso em: 29 out. 2014.

Esse sistema de gradeamento possui um dispositivo mecanizado de remoção do material retido, que é composto de um rastelo mecânico, tipo pente, cujos dentes (de ferro ou aço) se entrepõem nos espaços entre as barras da grade. Esse imenso pente de ferro é acionado por um dispositivo constituído de correntes (ou com mecanismo hidráulico) e remove as impurezas da grade de retenção. Como você constata na imagem em seguida, ao chegar na parte superior o material rastelado é depositado sobre uma esteira rolante que o descarrega numa caçamba. Dependendo do modelo de operação da ETE, esse material pode sofrer processo de lavagem, secagem ou ser submetido à ação de substâncias químicas antes do envio a aterros sanitários ou incineradores.

Figura 56 – Remoção das impurezas das grades pelo rastelo mecânico Fonte: . Acesso em: 29 out. 2014.


117 11 7

Ativ At ivid idad adee 01 Faça uma breve descrição do processo de gradeamento da etapa de tratamento preliminar do esgoto sanitário e socialize o que você aprendeu no fórum.


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Curiosidade A Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo, Sabesp, em 2010 realizou um estudo qualitativo e quantitativo sobre os resíduos retidos nas grades de contenção. Os resultados mostraram que em grade grossa (espaçamento de 80 mm) foram retirados 1.300 Kg/mês de resíduos dos quais 61% constituíam-se de bras e apos; 21% de tecidos e celulose; e 18% de plástico/bor plástico/borrachas rachas pré-moldados, cotonetes, elásticos, etc. Em grade média (espaçamento de 25 mm) foram retirados 1000 Kg/ mês dos quais 26% representados por cabelos e bras indicando signicativa diminuição deste resíduo nesse estágio; e o restante com material de fraldas descartáveis, absorventes e de panos de limpeza. E em grade na (espaçamento de 6 mm) 45% constituíam-se de bras, 20% de gorduras, pontas de cigarros (7%), cascas de baratas, embalagens de biscoitos e outros produtos complementaram complementaram a carga coletada.

Para detalhar um pouco mais sobre as grades de retenção, com relação ao espaçamento entre as barras e às suas espessuras, veremos o quadro em seguida. Tipo de Grade

Espaçamento entre Barras (mm)

Espessuras Mais Usuais (mm)

10 e 13 Grossa

40 60 80 100

10 e 13 10 e 13 10 e 13

Tipo de Grade

Espa Es paça çame ment ntoo ent entre re Ba Barr rras as (m (mm) m)

Média

Fina

Ultrana

Espe Es pess ssur uras as Ma Mais is Us Usua uais is (m (mm) m)

20

8 e 10

30

8 e 10

40

8 e 10

10

6,8 e 10

15

6,8 e 10

20

6,8 e 10

< 10

-

Quadro 2 – Tipos de grade, espaçamentos e dimensões das barras Fonte: autoria própria (2014).

Em relação à eciência do sistema de gradeamento, vejamos alguns dados revelados

no Curso de Tratamento de Esgoto da Câmara Técnica de Saneamento (CT-SA), São Paulo, dos Comitês PCJ (rios Piracicaba, Capivari e Jundiaí), resumidos no quadro em seguida e veremos que, diante dos resultados apresentados, a eciência aumenta com as barras de espessura menor e espaçamento maior entre elas. Eciência do Sistema de Gradeamento

Espessura das Barras (mm) 6

Espaço Entre as Barras (20 mm) 75%

Espaço Entre as Barras (25 mm) 80%

Espaço Entre as Barras (30 mm) 83,4%

8

73%

76,8%

80,3%

10

67,7%

72,8%

77%

13

60%

66,7%

71,5%

Quadro 3 – Eciência do Sistema de Gradeamento Fonte: autoria própria (2014).

O processo de desareamen desareamento to do tratamento preliminar Você vai observar que após a passagem através das grades de retenção, o esgoto livre dos sólidos de maiores dimensões é direcionado para a etapa seguinte de tratamento, o desareamento. Esse uxo está carregando em sua massa de esgoto, areia, argila, além de partículas menos densas de matéria orgânica. No desareamento serão removidos, em tanques nominados caixas de areia, os grãos de areia, de diatomita e outros componencomponen tes minerais com diâmetro de 0,2 a 0,4 milímetros, através da técnica de sedimentação. Como já sabemos, a remoção desse tipo de impureza diminui a possibilidade de obstrução e processos de abrasão nos tanques, tubulações, orifícios e sifões da ETE, além de facilitar o transporte do líquido. Vamos detalhar esse processo.


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No desareamento serão removidos, em tanques nominados caixas de areia, os grãos de areia, de diatomita e outros componentes minerais com diâmetro de 0,2 a 0,4 milímetros, através da técnica de sedimentação.

A caixa ca ixa de areia a reia do proc p rocesso esso de desare d esareament amentoo do tratamento prelimina preliminarr s e t n e u f E e s a u g Á e d o t n e m a t a r T

A caixa de areia é o local no qual acontece a remoção de grãos pelo processo de sedimentação dessas partículas. Nela, de acordo com as dimensões e densidades das partículas, decantam ao fundo do tanque. Os formatos dos tanques podem ser retangulares ou outras formas, sem aeração e com aeração. Nesse nosso estudo iremos nos deter em desareadores retangulares e sem aeração. Por exemplo, veja esse croqui da imagem.

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Figura 57 – Croqui de desareador retangular sem aeração Fonte: . 1.gif>. Acesso em: 29 out. 2014.

Observe na gura superior da imagem, vista de cima para baixo, que a caixa tem uma comporta de entrada do euente que passou pelas grades de contenção. O seu uxo é

direcionado no sentido das setas para o medidor de vazão, a Calha de Parshall. E você vê que existe outro canal em paralelo, canal de reserva, separado por uma divisória, e detentora de uma comporta de entrada e outra de saída. Essa construção atende a uma recomendação da norma brasileira NB - 570, 570, para que nos sistemas com remoção manual do material decantado, (existem sistemas de remoção mecanizada) devem ser projetados dois canais paralelos, com o objetivo de não se interditar a operação, posto que enquanto e nquanto se utiliza um deles, do outro pode se fazer a retirada do sedimento. Na gura, como você pode constatar, está construído no solo da caixa um depósito para a areia depositada. E para você ter uma visualização total do conjunto operacional com grades grossas e nas

e caixas de areia, eu lhe trouxe, como exemplo, esse sistema compacto de uma pequena ETE. (BERTONCINI, 2008).

Figura 58 – Sistema compacto de gradeamento e desareação Fonte: . Acesso em: 29 out. 2014. s e t n e u f E e s a u g Á e d o t n e m a t a r T

Veja na próxima imagem caixas de areia de uma ETE com grande capacidade de tratatratamento, em funcionamento, com os seus canais em paralelo. p aralelo. Antes de seguirmos o uxo do tratamento, eu preciso lhe informar sobre um fator muito importante para o sucesso desse processo de desareação. Trata-se da velocidade do euente durante seu trajeto nos canais.

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Figura 59 – Caixas de areia em funcionamento, com os seus canais em paralelo Fonte: . oto6033.jpg>. Acesso em: 29 out. 2014.

A velocidade média do esgoto ao longo da caixa de areia tem de ser cerca de 0,30 metros por segundo. Apesar de sofrer variações em sua vazão, ela é mantida através de uma Calha de Parshall instalada ao nal do canal, em sua jusante. Não iremos mais nos estender sobre a Calha de Parshall, pois a estudamos suciente -

mente na competência 3, quando vimos a etapa de coagulação do tratamento da água bruta. Então, voltando ao uxo do esgoto no canal da caixa, você saberia dizer uma razão para que essa velocidade média se obrigue a permanecer em e m cerca de 0,30 metro/segundo? Acredito que sim, mas vamos juntos resolver o enigma. O que aconteceria se a velocidade do uxo caísse abaixo de 0,15 metro/segundo? Lembra-se que um dos cons -

Jusante: o sentido da correnteza num curso de água (da nascente para a foz).

tituintes do euente são partículas de matérias orgânicas, menos densas que os grãos

de areia, e deverão ser removidas em etapa posterior? Pois bem, na velocidade de 0,30 metro/segundo essas partículas não decantam, porém ao cair a velocidade para menos de 0,15 metro/segundo metro/segundo a matéria orgânica vai ao fundo e entra em decomposição liberando odores mal cheirosos. E se a velocidade for superior a 0,40 metro/segundo? Nesse caso, o uxo promoveria um arresto dos grãos de areia diminuindo a sua quantidade retida.

A remoçã re moçãoo do sedim sedimento ento das caix caixas as de d e areia ar eia s e t n e u f E e s a u g Á e d o t n e m a t a r T

Como já dissemos, a remoção de areia pode ser realizada manual ou mecanicamente. A remoção mecânica é realizada por dispositivos transportadores de areia, que removem continuamente a areia acumulada em depósitos, especicamente projetados, dentre os quais esteiras, caçambas, raspadores, parafusos de rosca sem m. O parafuso eleva o ma terial coletado até ao ponto de lançamento em uma tubulação que desce para a caçamba de recepção. Esses processos você visualiza melhor nas imagens que seguem.

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Figura 60 – Ao nal dos canais a abertura estreita da Calha de Parshall Fonte: . Acesso em: 29 out. 2014.

Figura 61 – Tubulação de descarga do sedimento da caixa de areia em caçamba de transporte. Fonte: autoria própria (2012).

Você acredita que seja possível avaliar matematicamente o desempenho de uma caixa de areia? Pode crer que sim. Determina-se essa avaliação pela vazão média do euente (Q), através de uma equação bem simples, na qual se usa a razão VA/VE (volume de sedimento removido/volume de euente tratado) (CAMMAROTA, (CAMMAROTA, 2011). Parte-se do conheci mento resultante de experiências de que a relação mais ecaz seria de 2 a 4 m3 de areia (sedimento) para cada 100 mil m3 de esgoto tratado. Assim, teríamos:

Q = VA/VE

VA = volume de sedimento removido VE = volume de euente tratado Q = vazão média do euente. Para resumir o processo do pré-tratamento de esgotos eu lhe apresento um uxograma,

resgatado do trabalho da analista ambiental Guss (2011). (2011).

Figura 62 – Tubulação de descarga do sedimento da caixa de areia em caçamba de transporte Fonte: . arte-ii.html>. Acesso em: 29 out. 2014.


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Mídias Mais um livro do Professor Marcos Von Von Sperling, Introdução à Qualidade das Águas e ao Tratamento de Esgotos, DESA-UFMG, é de leitura bem agradável, porém de forma cientíca e tecnologicamente segura para ser utilizado por prossionais no tratamento de esgotos e no controle da poluição das águas.

Resumo Nesta competência você aprendeu a operacionalizar o processo de tratamento preliminar dos esgotos, o qual contempla inicialmente o sistema de gradeamento, classicando as grades em grossas, médias e nas, de acordo com o espessamento das barras e o espaçamento entre elas. Constatou a eciência do sistema de gradeamento através da relação espessamento/espaçamento. Também aprendeu a operacionalizar o processo de

desareamento do tratamento preliminar, caracterizando a caixa de areia desde seu processo construtivo à remoção dos seus sedimentos, e aplicando o sistema do parafuso de rosca sem m.

Autoavali Auto avaliação ação 1. Qual é o processo de de tratamento do esgoto que utiliza canais especícos chamados chamados de

caixas de areia? a) Rastelo. b) Média. s e t n e u f E e s a u g Á e d o t n e m a t a r T

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c) Desareamento. d) Aresto.

2. É o dispositivo mecânico que remove remove o lixo retido nas grades de contenção. a) Rastelo. b) Média. c) Desareamento. d) Aresto.

3. O sistema de remoção manual de sedimentos nas caixas de areia deve ser projetado projetado com dois canais: a) perpendiculares. b) paralelos. c) transversais. d) diagonais.

4. Se a velocidade média do euente na caixa de areia for inferior a 0,15 0,15 metro/segundo

a matéria orgânica nele contida sofre um processo de: a) Desareamento.

b) Gradeamento. c) Decantação. d) Remoção.

5. O que aconteceria se a velocidade do uxo do esgoto no canal da caixa caixa caísse abaixo de

0,30 metro/segundo? a) A matéria orgânica utua. b) O uxo promoveria um arresto dos grãos de areia diminuindo a sua quantidade retida. c) A velocidade abaixo de 0,15 é a ideal para a queda do uxo.

d) A matéria orgânica vai ao fundo e entra em decomposição.


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Competência

08

Caracterizar o Tratamento Tratamento Primário do Processo Convencional Convencional de Tratamen ratamento to de Esgotos

Caracterizar o Tratamento Primário do Processo Convencional de Tratamento de Esgotos Nesta competência você aprenderá a conceituar e caracterizar o tratamento primário do processo convencional de tratamento de esgotos; a conhecer a estrutura física e funfuncional do decantador primário; e a determinar a necessidade de aplicar os processos de oculação e otação. Aquela água bruta que veio do rio ou do lago e que tanto exigiu de trabalho e custo para ser purificada (processo esse de purificação que hoje faz parte de seu aprendizado) chega cristalina em nossas vidas. Ela então faz a nossa higiene pessoal, a nossa alimentação, a limpeza de nossos utensílios e de nossas casas, e depois vai embora, suja, malcheirosa, em forma de esgoto. E esse esgoto escorre pelas tubulações, pelas redes coletoras, levando as nossas impurezas, até chegar às estações de tratamento, as ETEs. E como já vimos passa pelas grades de retenção, deixando o lixo para trás, fluindo para as caixas de areia nas quais deposita o sedimento granuloso mais denso que vinha transportando. Em fluxo, ainda contendo partículas poluentes, segue em frente no rumo dos decantadores primários depositando ali os detritos orgânicos. Ele completará o seu percurso antes de voltar a ser água bruta outra vez, como pode você vislumbrar pelo fluxograma da figura a seguir. Depois dos decantadores primários con tinuaremos tinuaremos em seu encalço.

Figura 63 – Fluxograma do tratamento de esgoto até chegar ao corpo receptor Fonte: adaptado de . ograma.JPG>. Acesso em: 30 out. 2014.

Tratam ento Primá Tratamento Primário rio do Proc P rocesso esso Conv Convenci encional onal de Tratamento de Esgotos Depois que o esgoto passa pelo tratamento preliminar ainda possui inalteradas as suas características características poluidoras. Nessas condições terá que sofrer um tratamento primário atra-


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otantes (utuantes), vés do qual serão separados os agentes poluentes sedimentáveis e otantes (utuantes), em decantadores, deixando-o mais despoluído para seguir ao tratamento secundário. Nessa etapa primária podem ser removidos de 40 a 70% dos sólidos em suspensão e cerca de 25% a 50% da demanda biológica de oxigênio (DBO). No entanto, esse processo de ação física, em alguns casos, poderá ser auxiliado pela adição de agentes químicos com o objetivo de promover os eventos de coagulação/oculação tornando as partículas maiores e mais facilmente decantáveis. As principais técnicas nesse tratamento primário, portanto, são a sedimentação, coagulação/oculação e otação (IMHOFF, 1999).

Mas, esse tratamento primário, que acontece em decantadores primários, em algumas ETEs, é substituído por reatores anaeróbicos de manta de lodo. Sobre e les nos deteremos na competência sobre o tratamento secundário. s e t n e u f E e s a u g Á e d o t n e m a t a r T

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Depois que o esgoto passa pelo tratamento preliminar ainda possui inalteradas as suas características poluidoras. Nessas condições terá que sofrer um tratamento primário através do qual serão separados os agentes poluentes sedimentáveis e flotantes (flutuantes), em decantadores, deixando-o mais despoluído para seguir ao tratamento secundário. Nessa etapa primária podem ser removidos de 40 a 70% dos sólidos em suspensão e cerca de 35% da Demanda Biológica de Oxigênio (DBO).

Estrutura do Decantador Primário Após o tratamento da etapa preliminar, com os processos de gradeamento e desareamento, o esgoto, sem estar mais com grandes sólidos e sem partículas granulosas, ui para os decantadores primários (os quais serão alvo de nossos estudos), onde os poluentes em suspensão sedimentarão iniciando o tratamento primário. Esse sedimento é normalmente nominado de lodo; e, portanto, lodo será nosso vocábulo para esse sedimento. Sei que está me perguntando: e o que são os decantadores primários? Você já os conhece desde o tratamento da água bruta. Lembra-se que a água depois do processo da oculação chegava a uns tanques para repouso de alguns dias com o objetivo da decantação de suas partículas? Pois é, aqueles eram os decantadores. E tanques com funções similares serão nominados agora de decantadores primários (retangulares, circulares ou outras formas) porque receberão o primeiro euente do pré-tratamento para a decantação de suas partículas orgânicas mais pesadas. Inicialmente vamos estudar o seu processo construtivo. Veja desenho esquemático de um modelo na Figura 64.

Figura 64 –Desenho esquemático de um modelo de decantador primário Fonte: . p_image002.jpg>. Acesso em: 29 out. 2014.

O decantador primário basicamente se compõe de um tanque (circular no nosso exemplo) equipado com uma ponte rotativa, ou rotatória (passarela em azul claro); um braço raspador de lodo (em vermelho) interligado interligado à ponte rotatória; uma coluna central com rolamento e o anel deector de auentes (em marron escuro). Observe que a ponte, numa das suas extremidades, está apoiada na parede do tanque sobre um carrinho de tração, com rodas, que se movimenta circularmente, como vê na Figura 65, e que arrasta o raspador de lodo pelo chão do tanque. Logo abaixo da ponte e acima da superfície da água existe uma lâmina que tem a função de raspara espumas quando ocorre a otação, processo que estudaremos mais adiante.

Figura 65 – Carrinho de tração, com rodas, que se movimenta circularmente. Fonte: . t.com.br>. Acesso em: 29 out. 2014.


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Ativ At ivid idad adee 01 De quais componentes principais se compõe um decantador primário?

Na outra extermidade, no meio do tanque, ela se apoia na coluna central através de um rolamento. Para que o entendimento sobre essa estrutura construtiva do decantador se torne mais clara ainda, vamos examinar essa planta da Figura 66 (GUSS, 2011apud VON SPERLING, 2005). s e t n e u f E e s a u g Á e d o t n e m a t a r T

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Figura 66 –Planta de um modelo de decantador primário Fonte: adaptado de Von Sperling (2005).

Ao estudar essa planta, você constata componentes já referidos como a ponte rotatória, o anel deector na coluna central e o raspador de lodo. Porém, importantes constituin tes estão sendo revelados: o vertedor de saída do euente tratado(que ui sobre a borda para uma calha que circunda o tanque); o duto de entrada do esgoto a ser tratado(preste atenção que o esgoto entra em uxo ascendente através da coluna central);a camada de lodo acumulada no fundo do decantador; e o duto de saída desse lodo sedimentado. No entanto, o sistema não estaria completo sem o componente que vou lhe mostrar nesse decantador da Figura 67. Você está vendo a ponte rotatória sobre a coluna central (com a balaustrada amarela) e o sistema raspador de lodo rente ao chão interligado a ela. Mas, você não tinha visto ainda esse poço do qual se eleva a coluna central. Ele é o poço do lodo. É para onde converge todo o lodo sedimentado no decantador; embaixo dele está acoplado o duto de sua saída

que você viu na planta da Figura 66. Muito bem. Posto que você já conhece a intimidade estrutural do decantador primário, agora vai aprender a intimidade do seu funcionamento.

Figura 67 –Decantador primário com a ponte rotatória, raspador e poço de lodo Fonte: . Acesso em: 29 out. 2014.

Funcionamento do Decantador Primário O euente chega ao tanque por um duto de entrada subindo pela parte interna da

coluna central, a qual possui aberturas para tal, e é despejado para o centro do decandecan tador. Neste momento, o euente é barrado e deetido pelo anel deetor central (veja na Figura 65 as setas indicando o sentido dessa deecção) e então se inicia a decantação propriamente dita, com a mais uniforme distribuição da água no tanque. Quanto maior a quantidade de partículas decantando-se mais claricada se torna a água em tratamento. O movimento rotatório do raspador de lodo conduz o material sedimentado para o poço de lodo, e daí será remetido para uma caixa de homogeneização, de onde pode ser efetuado seu descarte nal. Você deve estar se questionando: o euente está continuamente entrando no tan-

que e continuamente sofrendo o processo de decantação das partículas sedimentáveis, então vai chegar um momento em que a água começa a transbordar. Exatamente isso o que acontece. Mas acontece também, que você observou a existência de um vertedor de saída do euente tratado, que ui sobre a borda para uma calha, ou canaleta, que circunda o tanque. Nesse caso, nada melhor para dissipar qualquer dúvida do que ir até a uma ETE e presenciar o funcionamento desse processo. Estamos na ETE de Natal. (Veja que neste seu decantador azul da imagem IM80) existe um espaço entre a parede de concreto e o tanque com o euente: é a calha para onde verte a água claricada, a qual segue para a etapa seguinte de tratamento através da tubulação também mostrada (em preto).


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Ativ At ivid idad adee 02 Se o euente está continuamente entrando no tanque e continuamente

sofrendo o processo de decantação das partículas sedimentáveis, então, o que acontecerá nesse momento? O esgoto cou mais claricado?


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Figura 68 –Decantador primário, em Natal, com seu vertedouro Fonte: Paulo Eduardo (2012).

Agora sigamos para outro exemplo, ilustrado com a imagem Figura 69, no qual se evidencia mais ainda o vertedouro e a canaleta receptora circundando todo o decantador. decantador.

Figura 69 –Decantador primário, com sua canaleta receptora do euente Fonte: . 300x225.jpg>. Acesso em: 29 out. 2014.

Sei que você gostaria de estudar um decantador com seu vertedouro em plena operação. Não se avexe não, pois já está diante de um deles. Pode estudar à vontade. Neste decantador, a água que sedimentou suas impurezas verte para a canaleta de recepção como mostrado na imagem Figura 70.

Figura 70 –Decantador primário, com sua canaleta receptora do euente Fonte: . TlntAEE6KZ0/s1600/13.jpg>. Acesso em: 29 out. 2014.

Importante A norma brasileira NB-570 (NBR 12209, 1992) dispõe que os decantadores primários devem ser dimensionados com base na vazão máxima horária de efluente, e que para vazões superiores a 250 litros/segundo mais de um decantador deverá ser instalado. E a área de decantação será determinada a partir da taxa de escoamento superficial , sobre a qual existem recomendações de 30 a 60 m3/m2/dia com tempo de retenção hidráulica de 1,5 a 3,0 horas. A adoção da taxa de escoamento superficial para os decantadores primários está condicionada a uma va zão de até 60 m3/m2/dia apenas para tratamento primário; de até 80 m3/m2/dia, mas fluindo para filtros biológicos; de até 120 m3/m2/dia seguida de lodos ativados.

Você constatou que esse processo, até o momento, foi exclusivamente de ação física contemplando uxos de água e decantação de partículas. Mas, ele pode ser auxiliado por ações químicas, como já observado na conceituação do tratamento primário. Do mesmo


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modo como ocorreu no tratamento da água bruta, coagulantes e oculantes químicos po -

dem possibilitar a obtenção de partículas de maiores dimensões e, consequentemente, mais facilmente sedimentáveis. Veja na imagem Figura 71 um aspecto do euente no decantador após a adição de oculante.


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Figura 71 –Aspecto de decantador primário após adição de oculante Fonte: preview_html_m75bdee9d.png>.. Acesso em: 29 out. 2014.

Eu vou lhe alertar para um fato que pode acontecer durante o tratamento primário. O esgoto poderá conter, num determinado momento, uma concentração anormal de óleos e graxas. E o processo de separação desses poluentes não pode mais ser apenas a decantação. Terá que ser a otação. E o que viria a ser a otação? A otação é um processo para separar líquidos de sólidos com microbolhas de

ar que levam as impurezas suspensas à superfície (DI BERNARDO; SABOGAL, 2008). As impurezas utuam porque as microbolhas se prendem às partículas de óleos e graxas aglutinando-se num conglomerado para formar uma espuma (ou escuma) na superfície da água, exemplicado na imagem Figura 72.

A flotação é um processo para separar líquidos de sólidos com microbolhas de ar que levam as impurezas suspensas à superfície (DI BERNARDO; SABOGAL, 2008). As impurezas flutuam porque as microbolhas se prendem às partículas de óleos e graxas aglutinando-se num conglomerado para formar uma espuma (ou escuma) na superfície da água.

Figura 72 –Microbolhas presas às partículas de óleos e graxas formando espuma Fonte: . images/image1.jpg>. Acesso em: 30 out. 2014.

Processo de Flotação Você concordaria comigo se eu lhe dissesse que a otação é um processo inverso da de -

cantação? Acredito que sim, porque enquanto na decantação as partículas sólidas a serem separadas são mais densas que o meio líquido e sedimentam no fundo do decantador, na otação o material a ser separado ou é menos meno s denso ou se torna menos denso e se acumula na superfície do tanque. Para que esse processo aconteça é preciso que haja uma injeção de oxigênio na massa d’água, e por essa razão, os aeradores são imprescindíveis. E você deve estar se perguntando como esse evento acontece ao nível da dimensão das partículas.


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A Flota Fl otação ção ao nível n ível da dimen d imensão são das par partícu tículas las Tudo se inicia com os aeradores misturando o oxigênio do ar com a água. No entanto, espere só um instante. Visto Visto que trabalharemos com a dissolução do ar na massa d’água, através de sua introdução pelos aeradores, vamos fazer uma brevíssima pausa para conversarmos sobre eles: você já presenciou algum deles em operação? Existem vários tipos, a exemplo desse aí demonstrado na imagem Figura 73 em pleno funcionamento, com um motor centralizado entre os utuantes.

Figura 73 –Aeradores em funcionamento no processo de otação Fonte: . 6028.jpg>. Acesso em: 30 out. 2014.

Basicamente um aerador é constituído de um motor elétrico, el étrico, em vermelho no infográ-

co da imagem Figura 74, acoplado a um redutor de velocidade cujo eixo de saída se interliga à turbina (rotor) de aeração, em cinza-escuro.


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Figura 74 – Modelo de aerador, com seus componentes essenciais essenciais Fonte: . produtos/thumbs/aerador_hb.jpg>. Acesso em: 29 out. 2014.

Esse rotor, ao girar, bombeia o líquido para cima transferindo-o ao longo de suas lâminas, numa trajetória radial ascendente, proporcionando grandes superfícies para oxigenação. O aerador também tem como importantes componentes os utuadores, em cinza-claro; além de peças estruturais internas. Sua importância está em oxigenar o euente para oxidar a matéria orgânica nele contida, proporcionando condições favoráveis para o crescimento de microorganismos, além de promover uma efetiva mistura do lodo, evitando pontos de sedimentação. Mas, como é mesmo que o evento da otação acontece ao nível da dimensão das par tículas? A maioria das partículas presentes no euente, como já vimos, é mais densa que

o líquido, e para que não se sedimente injeta-se o ar com os aeradores. As bolhas de ar formadas, como se fossem bolinhas de encher e ncher,, acoplam-se nas partículas p artículas tornando-as menos densas forçando-as a subir à superfície, ou seja, a otar, a utuar, como exemplicado exemplicado na imagem Figura 75.

Figura 75 – Modelo exemplicando a atração de partículas na otação e bolhas utuantes. Fonte: . Acesso em: 29 out. 2014.

A camada sobrenadante formada na superfície do tanque, contendo os poluentes de natureza coloidal, pode então ser removida por ação mecânica, como você observa na imagem Figura 76, quando a espuma formada é lançada para a canaleta circular de saída.

Figura 76 – Remoção de bolhas sobrenadantes no processo de otação Fonte: . Acesso em: 30 out. 2014.

Após o tratamento no decantador primário, o euente, com ou sem espuma ui através

de seus vertedouros para o tratamento secundário com o objetivo de remover os poluentes ainda presentes, principalmente os de origem orgânica.


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Ativ At ivid idad adee 03 Após conhecer a dinâmica dos processos do tratamento primário primário do esgoto, como você deniria o fenômeno da otação?

Resumo Nesta competência você aprendeu a conceituar e a caracterizar caracterizar o tratamento primário do processo convencional de tratamento de esgotos, etapa na qual podem ser removidos de 40 a 70% dos sólidos em suspensão, e cerca de 35% da demanda dem anda biológica de oxigênio (DBO; a conhecer a estrutura física e funcional do decantador primário, que basicamente se compõe de um tanque equipado com uma ponte rotativa, rotativa, um braço raspador raspador de lodo, um braço raspador de espuma, uma coluna central com rolamento e anel deector de auentes e um carrinho de tração. Aprendeu como se processa a separação das impurezas do esgoto através do transbordamento por vertedouros; e a determinar a necessidade de aplicar os processos de oculação e otação.

Autoavali Auto avaliação ação Preencha as lacunas com as respostas corretas. 1 - Nos decantadores primários ocorrerá a separação dos agentes poluentes através do processo de ______________. ______________. a) oculação

b) aeração c) decantação d) otação s e t n e u f E e s a u g Á e d o t n e m a t a r T

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2 - O sedimento do decantador é normalmente denominado de _____________. a) Lodo b) espuma c) oco

d) dejeto

3 - O tratamento primário é basicamente de natureza física, porém pode surgir a necessidade de se aplicar agentes químicos com o objetivo de promover-se promover-se a _____________. _____________. a) aeração b) otação c) oculação

d) decantação

4 - O processo de separação de óleo e graxas do esgoto pode ser realizado pelo processo processo de _______________. _______________. a) decantação b) otação

c) aeração d) oculação

5 - A camada sobrenadante formada na superfície do decantador, pelo processo da ota -

ção, pode ser removida por ação _____________. _____________.

a) química b) radial ascendente c) sedimentar d) mecânica


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Competência

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Conceituar os tratamentos secundário e terciário do processo convencional conv encional de tratamento de esgotos

Conceituar os tratamentos secundário e terciário do processo convencional conv encional de tratamento de esgotos Em meados do século XIX o Rio de Janeiro era a capital de um império. Mas, não era tão bom assim, nem tão bonito de ser visto. Suas precárias condições sanitárias, de higiene deixavam-no malcheiroso, imundo e com alta periculosidade para seus habitantes. A bela cidade natural se enfeava com os esgotos a céu aberto; com as montanhas de lixo que se erguiam pelas ruas; com os rios e as praias entulhados pela imundície. Essas primitivas condições de saneamento alimentavam as epidemias de varíola, tifo, febre amarela, que exterminavam milhares de vidas (MARQUES, 1995). Até existiam tímidas intervenções de saneamento básico, como os serviços noturnos dos tigres, não os felinos africanos, mas, escravos que transportavam na cabeça tonéis cheios de dejetos humanos para lançá-los no cais do centro. Por conta desses surtos epidêmicos letais, o imperador D. Pedro II resolveu agir e criou a Lei nº 884/1856, que autorizava ao governo contratar uma empresa de serviço de limpeza e de esgoto para a capital. Pela primeira vez no Brasil esboçava-se uma política para o saneamento da cidade. O Rio de Janeiro se tornaria então, a terceira cidade no mundo, depois de Londres e Hamburgo, a instalar uma rede de esgotos sanitários (MOTTA et al, 2011). Com a implantação dessa política pioneira, certamente o Brasil do futuro seria um país absolutamente absolutamente dotado de saneamento básico em todo o seu território. território. O futuro não conrmou essa certeza. Um século e meio depois da decisão de D. Pedro

II, 100 milhões de brasileiros não têm acesso ao saneamento básico. Mesmo que um secretário secretário de meio m eio ambiente, do próprio Rio de Janeiro, tenha expressado que o saneamento é a linha divisória entre a civilização e a barbárie. Nesta competência você aprenderá a conceituar os tratamentos secundário secundário e terciário terciário do processo convencional de tratamento de esgotos, assim como classicar o tratamento secundário em sistemas anaeróbico e aeróbico; a caracterizar o Reator Anaeróbico de Fluxo Ascendente (RAFA), (RAFA), o tanque de aeração e o decantador secundário. secundário. Conceituará e classicará lagoas de estabilização e caracterizará o tratamento terciário exemplicado com a lagoa de maturação; e sobre a eciência dos tipos de tratamento de esgotos.


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O conceito de tratamento secundário Você acompanhou atentamente os eventos da fase primária e percebeu que o euente, ao uir para o tratamento secundário, ainda contém poluentes remanescentes, principal-

mente de origem orgânica. Este tratamento consiste num processo biológico, onde a matéria orgânica é consumida por microorganismos nos chamados reatores biológicos. Estes reatores normalmente encontram-se em tanques com grande quantidade de microorganismicroorganismos aeróbios, anaeróbios e facultativos. Sua eciência na remoção dos poluentes alcança valores da ordem de 95%.


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Vou explicar minunciosamente a dinâmica desse tratamento: as bactérias presentes nos esgotos se alimentam da matéria orgânica e a transforma em gás carbônico (o CO2), água e o material m aterial celular delas próprias. próprias. Aliás, nós já conversamos sobre a mecânica desse processo na competência 6, quando estudamos o conceito de Demanda Biológica (ou bioquímica) de Oxigênio (DBO). A decomposição da matéria orgânica (ou biodegradação) exige a presença de oxigênio (mas também de outras condições ambientais como temperatura, pH e tempo de contato, por exemplo). O objetivo principal desse tratamento é conseguir um euente com qualidade tal que possa ser lançado no corpo receptor sem causar qualquer impacto negativo ao ambiente; ao mesmo tempo em que atende aos limites de qualidade impostos pela legislação ambiental.

Internet A Resolução CONAMA nº 357, de 17 de março de 2005, dispõe sobre a classicação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de lançamento de euentes. Leia os artigos 24 e 25, no endereço eletrônico: .

A classi cl assicaç cação ão do d o trata tr atament mentoo secund se cundário ário O tratamento dos esgotos fundamenta-se no resultado em termos de qualidade de seu euente nal, e por essa razão ele se classica de acordo com seus níveis de eciência. Assim, já vimos o tratamento preliminar (o tratamento primário) e agora trabalharemos com o secundário. Apenas para reforçarmos o nosso aprendizado, o tratamento primário

foi responsável pela remoção de sólidos de maiores dimensões e materiais granulados, através de processos mecânicos e físicos, basicamente. O tratamento secundário, no entanto, consiste de um processo biológico, como já sabemos desde sua conceituação, que objetiva a degradação da matéria orgânica em reatores biológicos, os quais são tanques densamente habitados por bactérias. Chamo sua atenção para o fato de que o tratamento secundário pode ser realizado através de dois processos:

1 – Dos sistemas anaeróbicos , com bactérias anaeróbicas, dentre os quais se destacam Anaeroos reatores anaeróbicos de uxo ascendente, RAFA, ou UASB, do inglês Up ow Anaerobic Sludge Blanket, Blanket, os tanques sépticos, os ltros anaeróbicos, e as lagoas anaeróbicas. 2 – E dos sistemas aeróbicos , com bactérias aeróbias, dentre os quais destacam-se os de lodo ativado, os ltros biológicos e as lagoas facultativas.

Esses sistemas são empregados de acordo com as adequações de cada ETE para as condições qualitativas qualitativas dos esgotos a serem tratados. Mas, você já aprendeu sobre os tanques sépticos, os ltros anaeróbicos e os aeróbicos, pois os estudamos no capítulo 6 quando tratamos das tecnologias para a remoção de impurezas. Porém, vamos caracterizar os sistemas que utilizam os reatores anaeróbicos e as lagoas anaeróbicas, relativos ao sistema anaeróbico; e os que usam as lagoas facultativas, relativas ao sistema aeróbico.

Ativ At ivid idad adee 01 Dena tratamento secundário de esgotos e conceitue os sistemas através

dos quais ele pode ser realizado. Informe sua resposta no fórum.

O Reator Anaeróbio de Fluxo F luxo Ascendente (RAFA) Eu vou resumir para você o que um RAFA faz: ele remove cerca de 70% da DBO (leia-se matéria orgânica) do euente que entra nele, e produz biogás (essencialmente metano) a partir do lodo e dos sólidos em suspensão, e o princípio do seu funcionamento também é muito simples: ui-se o esgoto para um tanque fechado e lotado de bactérias anaeróbicas (que vivem na ausência relativa de oxigênio) que farão o serviço de transformar a matéria


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orgânica em metano (como já dissemos), em gás carbônico e água. Veja os desenhos es -

quemáticos das imagens (que se complementam com informações) mostrando esse funcionamento básico de reator anaeróbio. Observe que o auente chega ao reator uindo na sua porção inferior. A matéria orgânica que ele traz cria um leito de lodo que se deposita em seu solo, sobre o qual se forma a manta de lodo. Considero importante lhe falar um pouco mais sobre essa manta de lodo.


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Figura 77 – Esquema simplicado de um reator RAFA, com entrada e saída de euente Fonte: . Acesso em: 30 out. 2014.

Figura 78 – Esquema simplicado de um reator RAFA, com manta de lodo Fonte: . AAAAAAAAAHo/UR-_GhG_BB8/s400/imagem3.JPG>. Acesso em: 30 out. 2014.

Os resíduos da digestão anaeróbica aglutinam-se com a matéria orgânica continuamente e geram uma manta m anta entrelaçada dessas partículas, denominada de manta de lodo, que ca em suspensão, conforme visto na imagem anterior. E ele vai funcionar como um bioltro anaeróbio. Com todas as reações bioquímicas acontecendo, a matéria orgânica se degrada liberando o biogás, o qual sobe na corrente ascendente e sai para a atmosfera (para aproveitaaproveitamento ou queima), enquanto o euente tratado ui pela saída a ele destinada para a etapa seguinte de tratamento. Na imagem que segue, você acompanha o sistema de reatores anaeróbicos da ETE de Natal. O complexo de tubulações que você vê é responsável pelos uxos dos euentes, e ainda pelo uxo dos gases.

Figura 79 – Sistema de reatores anaeróbicos da ETE de Natal Fonte: autoria própria (2014).

Sob esta laje de concreto e do complexo de dutos, o reator é compartimentado em seções. Ele é equipado com chicanas verticais, que impõem ao esgoto um movimento sequencial descendente e ascendente, como se constata na imagem, ao se acompanhar o sentido das setas. Este movimento garante o contato permanente com o leito de lodo no fundo da unidade, assim como a diminuição da concentração de matéria orgânica de uma seção para outra. Na última seção ocorre o movimento ascendente do esgoto cuja parte líquida ui para a etapa seguinte de tratamento e o biogás é canalizado para a queima.

Curiosidade Os custos de construção de reatores RAFA, de acordo com Campos (1999), foi calculado em 25 dólares /habitante, excluindo o valor do terreno e com relação aos custos de o peração os cálculos identificaram um valor de 1,50 dólar/habitante /ano.

Digestão Anaeróbia: é um processo biológico no qual diferentes tipos de microorganismos, na ausência de oxigênio, promovem a biodegradação da matéria orgânica em produtos mais simples como metano e gás carbônico.


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Você vai me permitir citar Chemicharo (1997), (1997), que assemelhou esse reator com chicanas a um tanque séptico com múltiplas seções. E foi feliz na comparação.


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Figura 80 – Reator anaeróbico compartimentado Fonte: . >. Acesso em: 30 out. 2014.

A digestão anaeróbia é, atualmente, o método mais usual de tratar o lodo para transformá-lo também em biogás, como com o registrou Neething e Chung (1989). Nesse processo, todos os resíduos no esgoto de origem animal ou vegetal são biodegradáveis anaerobiamente.

Importante No reator anaeróbio não há consumo de oxigênio durante a transformação da matéria orgânica, e o produto nal é, basicamente, o gás carbono (CO 2) e o metano (CH4). No entanto, para a obtenção desses produtos nais ocorrem quatro tipos de reações químicas: a hidrólise, onde as proteínas são convertidas em aminoácidos, os carboidratos em açucares e as gorduras em ácidos graxos; a acidogênese, uma reação de fermentação, que transforma os produtos solúveis da hidrólise em substâncias mais simples; a acetogênese, que produz o acetato; e a metanogênese, etapa nal do processo de biodegradação, realizada por um tipo especí co de bactéria que produz o metano e o CO2.

Tanque de aera aeração ção após o reato r eatorr anaeró an aeróbico bico O euente que sai do reator anaeróbico segue para o tanque de aeração (reator biológico aerado) que tem a nalidade de remover a matéria orgânica e os nutrientes remanes-

centes do tratamento no reator anaeróbio. Essa parte da matéria orgânica dissolvida e em suspensão será removida no reator aeróbio, através do processo de lodos ativados. Desse tanque de aeração o euente seguirá para o decantador secundário. Mas, antes disso, vamos identicar o que acontece no tanque de aeração. No reator, o esgoto é oxigenado através de aeradores, para que ocorram as reações bioquímicas de remoção da matéria orgânica, pela ação das bactérias aeróbias e, em determinadas condições, até remoção da matéria nitrogenada.

Ativ At ivid idad adee 02 Faça uma breve caracterização de um reator aeróbio fazendo sua distinção de um reator anaeróbio anaeróbio e informe sua conclusão em nosso fórum.

Nesse tratamento, as bactérias transformam a matéria orgânica presente em seu alimento e fonte de energia e para isso usam o lodo ativado. A aeração vigorosa no reator promove uma oculação de partículas orgânicas com microorganismos, evitando a decantação des ses ocos, que formam o lodo ativado e a misturá-las homogeneamente, além de suprir a bio ta com oxigênio. Para sua visualização examine o desenho esquemático de um oco de lodo ativado constituído de partículas coloidais, protozoários e bactérias apresentado na imagem.

Figura 81 – Desenho esquemático de um oco de lodo ativado Fonte: . DGJaViTQRhwlz>. Acesso em: 30 out. 2014.


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Importante


Alguns fatores ambientais influenciam o tratamento biológico de esgotos por lodo ativado, dentre eles o pH, que deverá permanecer entre 6,0 e 8,0, pois entre 3,0 e 5,0 poderá haver excessiva proliferação de fungos e entre 8,0 e 10,00 estará comprometida a transparência do efluente; a temperatura, que estará adequada entre 20 e 30 0C; o oxigênio, cuja concentração deverá ser mantida entre 1 e 4; a relação C (carbono): N (nitrogênio): P (fósforo) deverá ser mantida ma ntida em 100: 5: 1, ou seja, se ja, deverá resguardar-se o equilíbrio químico de para cada 100 gramas de matéria orgânica (DBO) em forma de carbono (C), presente no efluente são nenecessárias 5 gramas de nitrogênio (N) e 1grama de fósforo (P).

No tanque de aeração, ou seja, no reator aeróbio por lodo ativado, a remoção dos poluentes presentes tem uma eciência da ordem de até 95%. Agora, o uxo levará o euente tratado nesse reator para o decantador secundário.

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Decantadores secundários Você já conhece um decantador primário e, portanto, também conhece um decantador secundário. Estruturalmente são iguais. São os mesmos que estudamos durante o tratamento primário do processo convencional; têm o mesmo objetivo de separar os sólidos em suspensão presentes no esgoto, por decantação e uir euente claricado. As seme lhanças terminam por aí. Os decantadores secundários recebem um euente muito rico em lodo ativado produzido no tanque de aeração. Os sólidos em suspensão sedimentam ocorrendo a sua separação do líquido claricado que transborda pelas bordas do tanque, como pode ver na imagem, para seguir à etapa seguinte de tratamento.

Figura 82 – Decantador secundário vertendo água claricada Fonte: . Decantadores#/photo/109450>. Acesso em: 30 out. 2014.


Quanto mais o lodo sedimenta mais concentrado ele ca no fundo do tanque. E por

esse lodo ser rico em microorganismos biodegradadores, ele pode retornar ao tanque de aeração para manter a relação alimento/microorganismos capaz de biodegradar a matéria orgânica com maior ecácia. A água claricada escorre pela canaleta e entra no uxo rumo ao processo de desinfecção por radiação ultravioleta (ou uma lagoa de maturação), antes de ser lançada no corpo receptor.

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As lagoas l agoas de esta e stabili bilizaçã zaçãoo Assim como o reator anaeróbico, a lagoa anaeróbica é um dos sistemas utilizados no tratamento secundário de esgotos, e sobre o qual vamos agora dedicar nossa atenção. Antes, porém, de chegarmos a ele devemos entender bem o que são lagoas de estabilização, nas quais os esgotos entram em uma extremidade e saem na oposta e cujo processo se fundamenta nos princípios da respiração e da fotossíntese. A matéria orgânica sedimenta em seu chão, formando um leito de lodo com tendência a se estabilizar. estabilizar. Elas são opções de tratamento de esgotos em muitas localidades de pequenas popupopu lações, onde as companhias de saneamento não têm muitos recursos; suas instalações são de baixo custo e com projeto muito muito simples. Os seus tanques construídos em solo impermeabilizado, rodeados por taludes e que recebem continuamente esgotos (o que mantém as condições de anaerobiose) , os quais permanecem neles por demorado tempo de retenção proporcionam processos naturais de biodegradação e redução da concentração de microorganismos. Podemos classicá-las em lagoa anaeróbia, facultativa (tratamento secundário) e de maturação (tratamento terciário).

Anaerobiose : condições ambientais com ausência de oxigênio.

A lagoa la goa anae anaeróbi róbiaa As lagoas de estabilização são ecientes na remoção de poluentes, mas somente po-

dem ser instaladas em localizações com terrenos de baixo custo e para comunidades de baixa densidade populacional, devido ao seu requerimento de grandes áreas para sua construção e longo tempo de retenção dos esgotos. As lagoas anaeróbicas possuem grandes dimensões e profundidades profundidades com altura útil da ordem de três a seis metros. São projetadas de maneira que o esgoto entre por uma das extremidades do tanque no sentido favorável ao vento para que o material em sussus pensão percorra o trajeto até à extremidade oposta, durante o qual ocorrerão as reações biológicas do processo. s e t n e u f E e s a u g Á e d o t n e m a t a r T

Você já deve ter percebido que os mecanismos de transformação da matéria orgânica, que se manifestaram lá nos reatores biológicos, também deverão estar presentes na lagoa anaeróbica. Desse modo, nas condições de anaerobiose (sem oxigênio) da lagoa, a matéria orgânica inicia a biodegradação pela ação de bactérias facultativas, aquelas que vivem tanto em condições aeróbias quanto em anaeróbias. Inicialmente são formados os acetatos, lembra-se? Como exemplo o ácido acético; depois os gases metano e carbônico; além de ocorrerem transformações do nitrogênio orgânico em molecular; m olecular; dos fosfatos orgânicos em inorgânicos e outras reações.

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Importante Ocorrem três tipos de reações bioquímicas na lagoa anaeróbica: a fermentação ácida (acidogênese) realizada por bactérias facultativas (gêneros como Clostridium, Lactobacilus) que atuam entre os estratos anaeróbios e aeróbios transformando as proteínas, os lipídios e os carboidratos em ácidos fórmico, acético, propiônico, butírico, valérico, lác tico, etanol, amônia e gases CO2 e H2 em pH de 4,5 a 8,5; a fermentação metânica realizada por bactérias metanogênicas (gêneros como Methanospirilum, Methanobacteri Methanobacterium um) que atuam no estrato anaeróbio transformando ácidos orgânicos em amônia, CO 2 e H 2, em pH entre 6,8 e 7,2; e a oxidação aeróbia , realizada por bactérias que atuam no estrato aeróbio com presença da luz solar e de oxigênio dissolvido, transformando carboidratos e proteínas em CO 2 e amônia, em pH entre 7,0 e 9,0.

E para que elas aconteçam é necessário um determinado tempo de retenção do esgoto na lagoa, que varia entre três a seis dias. Metcalf e Eddy (1991) explicam que, em condições ótimas, normalmente é fácil conseguir de forma contínua eciências de remoção de DBO superiores a 70%. Os processos biológicos essenciais que nela acontecem e que interferem diretamente na remoção da matéria orgânica presente, os quais vamos detalhar agora; o primeiro desses processos é a fotossíntese, que ocorre pela ação da radiação solar no estrato aeróbio da lagoa através de microalgas e gera oxigênio para oxidar matematerial orgânico fecal do esgoto; esse mesmo estrato no qual se realiza por ação bacteriana a oxidação aeróbia da matéria orgânica. Examine mais de perto a disposição das camadas da massa líquida que você vai constatar sob o estrato aeróbio, o estrato anaeróbio assentado sobre o leito de lodo. E é nesse estrato, onde a concentração de oxigênio se desfaz, que se desenvolvem as reações de fermentação para a digestão anaeróbica.

Curiosidade Os processos de fotossíntese e oxidação aeróbia na lagoa anaeróbica são complementares, po rque os produtos de uma reação são reagentes da outra. A combinação dos dois processos resulta na remoção de poluentes orgânicos numa sequência de eventos: inicialmente ocorre a conversão da matéria orgânica em microalgas através da absorção dos compostos e elementos produzidos; a biomassa de microalgas flocula espontaneamente, sedimenta e passa a compor a camada de lodo no fundo da lagoa onde é digerida ou transformada em material orgânico não biodegradável.

A lagoa la goa facu faculta ltativa tiva A lagoa facultativa é um tipo de lagoa de estabilização que, igualmente à anaeróbica, possui geometria retangular e grandes dimensões, as quais dependem de fatores, por exemplo, as condições ambientais do esgoto a ser tratado. Do mesmo modo, recebe o auente por uma de suas extremidades e o descarta descar ta no lado oposto. No entanto, tem uma diferença fundamental. Você saberia dizer qual seria? Difere quanto à profundidade. Enquanto a lagoa anaeróbia possui uma profundidade útil entre 3 e 6 metros, a facultativa tem uma profundidade útil de 1,0 a 2,5 metros. Existe outra diferença relativa ao tempo


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de retenção hidráulica: de 3 a 6 dias na lagoa anaeróbica e de 15 a 20 dias na facultativa. Durante esse tempo de retenção ocorre uma sequência de eventos bioquímicos que contribui para a puricação do esgoto. Parte de sua matéria orgânica em suspensão se dimenta para constituir o leito de lodo, que sofre um processo de biodegradação por microorganismos anaeróbicos. A matéria orgânica dissolvida, junto com a matéria orgânica em partículas de pequenas dimensões, não sedimenta, e permanece dispersa na massa líquida, onde sua decomposição se dá por bactérias facultativas, que, como você já sabe, têm a capacidade de sobreviver sobreviver tanto na presença quanto na ausência de oxigênio.

As carac c aracterí terístic sticas as da d a lagoa la goa facu facultat ltativa iva s e t n e u f E e s a u g Á e d o t n e m a t a r T

Com certeza você sabe a razão pela qual nominam essa lagoa de facultativa. Deve-se às bactérias facultativas que podem sobreviver sobreviver em ambientes tanto aeróbios quanto anaeróbios, características do estrato da lagoa, que é uma mistura desses ambientes. Você aprendeu que as condições aeróbias presentes nesse tipo de ecossistema concentram-se no estrato superior das águas e as condições anaeróbias predominam nas camadas próximas ao fundo da lagoa. Para sua visualização, as condições descritas são mostradas no desenho esquemático da imagem.

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Figura 83 – Desenho esquemático denindo as zonas aeróbia, facultativa e anaeróbia na lagoa facultativa Fonte: . Acesso em: 30 out. 2014.

Vamos procurar desvendar cada passo da ecologia do processo de tratamento do esgoto. A matéria orgânica em suspensão (a DBO em partículas maiores) presente no euente (bruto) que entra na lagoa inicia sua sedimentação para constituir o leito de lodo na zona anaeróbia, onde sofre sua transformação pela ação das bactérias anaeróbias. Porém, a ma-

téria orgânica em dissolução (DBO solúvel) e em suspensão (mas composta por partículas microscópicas, menos densas que a água) não decanta e continua dispersa na massa líquida superior, ou seja, na zona aeróbia. E esse tipo de matéria orgânica para ser transformada, para ser degradada, para ser removida da água, há necessidade da presença de oxigênio. Agora preste bem atenção nessa etapa do processo. Uma parte desse oxigênio tão necessário entra na água vinda da atmosfera, mas a maior quantidade é fornecida pela fotossíntese das microalgas. E para haver a fotossíntese dessas micro plantas, tem que existir iluminação solar e gás carbônico, além de água. Essa armação pode ser resumida na equação simples da fotossíntese: fotossíntese: CO2 + H2O + Energia Solar ==> Matéria Orgânica + O2 As plantas usam o gás carbônico, a água e a radiação solar para fabricar sua matéria

orgânica e liberar o oxigênio como subproduto. A água e a energia solar nós sabemos de onde vêm, mas eu lhe pergunto: e de onde vem esse gás carbônico? Ele surge como pro duto da respiração das bactérias, porque para decompor a matéria orgânica biodegradável (matéria orgânica morta) elas precisam p recisam consumir o oxigênio produzido pela fotossíntese e dissolvido na água. E como resultado dessa ação bacteriana resultam água mais energia e o gás carbônico (CO 2). Vamos resumir essas ações na equação simples da respiração, a qual se apresenta exatamente contrária à da fotossíntese. Observe que nesse estrato aeróbio da lagoa acontece um equilíbrio entre o consumo e a produção de oxigênio e gás carbônico. Matéria Orgânica + O2

==> CO2 + H2O +Energia

Você sabe que quanto maior a profundidade de um corpo d’água menor a penetração dos raios de sol em direção ao fundo e, consequentemente, menor a ocorrência de fotossíntese e menor a concentração de oxigênio (MENESES, 2006). Nessa camada da coluna d’água, abaixo da zona aeróbia, ocorre uma mistura de condições ambientais aeróbicas e anaeróbicas (VON SPERLING, 2005), a denominá-la de zona facultativa. E nessa zona facultativa a matéria orgânica é degradada por bactérias facultativas porque, como você sabe, elas sobrevivem com ou sem oxigênio. Em conclusão, as lagoas facultativas dependem da fotossíntese para a obtenção do oxioxigênio necessário ao seu funcionamento. E por essa razão esse tipo de tratamento requer imensas áreas para sua instalação e para que a captação da luz solar seja a maior e mais adequada possível. Sua eciência pode alcançar valores da ordem de 90% na re moção de DBO, conforme Mendonça (1990).


157 15 7

Ativ At ivid idad adee 03 Qual a diferença fundamental entre a lagoa anaeróbica e lagoa facultati facultati-va? Descreva a dinâmica de funcionamento de cada uma dessas lagoas de estabilização e vá ao fórum comentar sua resposta.

O tratamento terciário s e t n e u f E e s a u g Á e d o t n e m a t a r T

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Chegamos ao tratamento terciário, que nem sempre está presente em nossas estações (ETEs), apesar de sua importância para a puricação dos esgotos. Ele tem como nalidade principal a remoção de microorganismos patogênicos que persistem no esgoto através de métodos sico-químicos e desinfecção, porém também é capaz de remover poluentes químicos. Atualmente existem processos avançados de tratamento dos euentes líquidos a nível terciário, mas ainda não são aplicados em massa no tratamento de esgotos e sim no de euentes de industriais (que estudaremos mais adiante), a exemplo da osmose reversa, da troca iônica, para remover partículas dissolvidas remanescentes dos tratamentos anteriores; da microltração, nano ltração, para remover material em suspensão. Os processos de ozonização para excluir compostos orgânicos e a desinfecção por biocidas, e de radiação ultravioleta para eliminar organismos patogênicos, já estudamo estu damoss anteriorm anter iormente ente na desinfecç desi nfecção ão da água bruta. bruta . Desta Des ta vez o nosso noss o objetivo obje tivo é caracterizar o processo de tratamento terciário de esgotos mais comum utilizado nos municípios do país: a lagoa de maturação.

A lagoa la goa de matur m aturação ação Vamos caracterizar caracterizar uma lagoa de maturação. De imediato podemos dizer que esse tipo de lagoa de tratamento recebe um euente de tratamentos anteriores já com a DBO praticamente estabilizada e o oxigênio dissolvido por toda a massa líquida. Por isso sua função é muito mais de desinfecção do que de estabilização de matéria orgânica. Aprendemos que a profundidade é um parâmetro que diferencia a lagoa anaeróbia da lagoa facultativa. E o que diferencia esses dois tipos de lagoas da lagoa de maturação? Também a profundidade. Enquanto aquelas são mais profundas, a de maturação tem uma lâmina d’água com profundidade pequena entre a 0,80 e 1,50

metros. E você saberia qual a razão desse fato? É para que toda a massa líquida receba o máximo de insolação possível e de maneira que a radiação ultravioleta alcance as regiões mais profundas da lagoa. Quer saber também qual razão da necessidade da insolação? Veremos em poucos momentos, mas antes temos que saber sobre o dimensionamento requerido para essas lagoas. Por serem mais rasas são obrigadas a exigir grandes áreas para implantação, a exemplo da lagoa instalada em Maragogi/ AL, apresentada na imagem.


Figura 84 – Lagoa de maturação instalada em Maragogi/AL Fonte: . ds/2011/05/maragogi.png>. Acesso em: 30 out. 2014

No entanto, é preciso que você saiba que o dimensionamento dessas áreas não é determinado aleatoriamente; ele é calculado em função de alguns parâmetros, dentre os quais o tempo de retenção hidráulica que, por sua vez, é determinado pela vazão média dos esgotos da comunidade. Para você ter um conhecimento maior sobre as dimensões requeridas por uma lagoa de maturação vamos utilizar os estudos de Melo e Lindner (2013), que dimensionaram as lagoas anaeróbia, facultativa e de maturação, do município de Campos Novos, em Santa Catarina. Não caberá aqui o desenvolvimento das equações desses cálculos de dimensionamento, porém conheceremos os exemplos dessas dimensões, que são apresentadas no quadro.

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Retenção hidráulica: tempo em que o euente permanece estagnado na lagoa sofrendo os processos bioquímicos e físicos para a puricação do esgoto.

Dimensão das Lagoas

Comprimento (m) LA

LF

LM

Largura (m)

Área Total (m2)

LA

LF

LM

LA

LF

LM

Dimensões da área de implantação

26,00 139,20 64,70

15,60

47,2

14,7

405

6570

951

Ao nível do espelho d’água

24,80 138,00 63,50

14,40

46,0

13,5

357

6348

857

Ao nível da profundidade média

20,80 136,00 62,50

10,40

44,0

12,5

216

5984

781

Ao nível do solo

16,80 134,00 61,50

6,40

42,0

11,5

107

5628

707

Quadro 3 – Eciência do Sistema de Gradeamento Fonte: autoria própria (2014).


160 Hexágono: gura

geométrica com seis lados.

Gostaria de compartilhar com você a análise desse quadro; Nós já sabemos que os tamanhos de uma lagoa de estabilização dependem, essencialmente, da vazão média dos esgotos de uma comunidade. Concluímos então, logicamente, que o tamanho da populapopulação determinará o tamanho da lagoa de tratamento do seu esgoto. Mas vamos ao quadro. Observe que nele estão registrados três tipos de medidas relativas à lagoa construída: ao nível da superfície d’água, ao nível da profundidade média e ao nível do solo. E porque isso? Devido ao formato da sua construção. Para melhor entendimento eu lhe apresento essa planta da imagem que segue, mostrando a geometria do tanque que congura a me tade de um hexágono. Além da medição da área ao nível do espelho da água fez-se também medição da área à altura da metade do paredão oblíquo, e a última medição ao nível do chão, com menores comprimentos e larguras. De posse desses dados também haverá mais facilidade em se calcular o volume da lagoa, por exemplo.

Figura 85 – Geometria da lagoa de maturação Fonte: . AAAAAAAABls/7o0UbuE6TMs/s500/ green1.bmp>. Acesso em: 30 out. 2014.

Tomando o exemplo do quadro, constatamos de imediato que a lagoa de maturação possui dimensão intermediária entre a dimensão da lagoa anaeróbica (a menor) e a lagoa facultativa (a maior). Essa estrutura de ETE com relação às dimensões das suas lagoas de estabilização é uma constante. Veja, por exemplo, as instalações da ETE instalada pela Sa-

besp, em Monte Aprazível, apresentada na imagem. Pode observar que a lagoa anaeróbia, à esquerda, é menor (17.000 m 3); a facultativa, no centro, é a maior (57.000 m 3); e a de maturação, à direita, é a de dimensões intermediárias, intermediárias, com capacidade para 25.000 m 3.

Figura 86 – ETE de Monte Aprazível/SP Aprazível/SP - L. anaeróbica (esquerda); L. facultativa (centro); e L. de maturação (direita). Fonte: . >. Acesso em: 30 out. 2014.

E se observarmos com mais atenção ainda, vamos concluir que existe uma relação em cada uma das lagoas entre o comprimento e a largura (C/L). Na lagoa anaeróbia a relação C/L se aproxima de 2,0; na facultativa, de 3; e na de maturação, se aproxima de 5. Eu lhe informo que essa relação é constante nas construções de lagoas de estabilização.


161 16 1

O processo de desinfecção na lagoa de maturação Vários fatores naturais atuam como agentes de desinfecção na lagoa de maturação a exemplo da temperatura, dos eventuais compostos tóxicos presentes, o pH, a insolação. A insolação assume grande importância porque ela trás a radiação ultravioleta. ultravioleta. Como são rasas, a luz solar penetra em toda a massa d’água facilitando a atividade de fotossíntese, fotossíntese, a produção de oxigênio, elevação de pH e o bombardeio de radiação ultravioleta. A conjugação desses fatores é letal para bactérias e vírus. É por essa razão que é elevadíssima a e ciência de remoção dos microorganismos patogênicos, da ordem de 99,99% (MARA,1996). E informo também que ela é muito eciente na remoção de nitrogênio e fósforo. Pinto e Onoyama (1991), (1991), mostraram com seus estudos que a remoção de nutrientes pela lagoa de maturação é inuenciada por sua pequena profundidade. Cada das etapas de tratamento que estudamos, representadas pelos tipos preliminar, primário, secundário e terciário, possui valores estimativos de eficiência, mostrados no quadro. M.O.*- Matéria Orgânica; S.S.* - Sólidos Suspensos.

Tipo de Tratamento

Objetivo

Equipamentos

Preliminar

Remoção física de sólidos maiores e material granuloso.

Grades e caixas de areia.

Primário

Remoção física e bioquímica dos sólidos sedimentáveis.

Fossas sépticas, reatores an aeróbicos, decantadores primários.

Secundário

Remoção bioquímica bioquímica da matéria orgânica.

Lodos ativados, lagoas de estabilização.

Terciário

Remoção de microorganismos patogênicos e nutrientes.

Ozônio, radiação ultravioleta, agentes químicos.

Quadro 6 – Objetivos e equipamentos dos tipos de tratamento Fonte: autoria própria (2014).


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Mídias O livro que sugiro como leitura complementar é Reuso de Água, dos Professores Pedro Caetano Sanches Mancuso e Hilton Felício dos Santos, editado pela USP. Ele traz uma contribuição significativa ao processo de aperfeiçoamento e melhoria dos sistemas de gestão de recursos hídricos, saneamento ambiental e, consequentemente, das condições de desenvolvimento em bases mais sustentáveis. Destina-se a agregar conhecimentos essenciais ao atendimento e aplicações do reuso de água. Um livro para quem se interessa por este tema.

Resumo Nesta competência você conceituou os tratamentos secundário e terciário do processo convencional de tratamento de esgotos, assim como classicou em sistemas anaeróbico e aeróbico; caracterizou o reator anaeróbico de uxo ascendente (RAFA), o tanque de aeração (reator aeróbio) e o decantador secundário; também conceituou e classicou as lagoas de estabilização no tratamento secundário em anaeróbia e facultativa, e no tratamento terciário a lagoa de maturação; e determinou a eciência de cada um dos tratamentos estudados.

Autoavali Auto avaliação ação 1- No tratamento preliminar do tratamento de esgotos os equipamento utilizados para a

remoção das impurezas são: a) Fossas sépticas e ozônio

b) Grades e caixas de areia c) Lodos ativados d) Lagoas de estabilização

2- A remoção de microorganismos patogênicos e nutrientes é o objetivo da etapa de tratamento: a) Preliminar b) Primário c) Secundário d) Terciário

3- Lodos ativados e lagoas de estabilização são equipamentos do tipo de tratamento secundário de esgotos que tem como objetivo especíco: a) Remoção física de sólidos maiores e material granuloso. b) Remoção física e bioquímica dos sólidos sedimentáveis. c) Remoção bioquímica da matéria orgânica. d) Remoção de microorganismos patogênicos e nutrientes.

4 - Complete as lacunas com a palavra que mais se adeque: • Um dos tratamentos de desinfecção desinfecção que se utiliza nas ETEs ETEs faz-se com a radiação __________. • Do tanque de aeração aeração o __________ __________ segue para o tratamento no tanque secundário. secundário. • O reator anaeróbio de uxo uxo ____________ remove cerca de 70% da DBO do euente e

produz biogás a partir do lodo em biodegradação. • O lodo ativado ativado é rico em microorganismos ___________________. ___________________. a) ultravioleta; euente; ascendente; biodegradadores.

b) ultravioleta; lodo; descendente; vivos.


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c) ultravioleta; microorganismo; ascendente; vivo. d) ultravioleta; euente; descendente; vivo.

5 - Após ser tratado no decantador secundário, o euente segue para a etapa de:

a) Desinfecção. b) Ativação. c) Biodegradação. d) Fotossíntese. s e t n e u f E e s a u g Á e d o t n e m a t a r T

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Competência

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Caracterizar o tratamento de emissões gasosas e efuentes líquidos industriais

Caracterizar o tratamento de emissões gasosas e efuentes líquidos industriais No nal de julho de 2007 ocorreu o lançamento lança mento de euentes líquidos industriais sem qualquer tratamento no rio Jundiaí, em Natal/RN, matando e c ontaminando os organisorganismos daquele ecossistema. Às cinco cinc o horas hora s da manhã ma nhã daquele d aquele sábado, dia 28 de julho, julh o, o pescador pescado r Jeferson Jefer son saía do rio com sua sacola carregada carrega da com seis tainhas tainha s e retornava para casa, onde Damiana, sua mulher, o esperava para comer peixes. Ela estava grávida de sete meses, feliz, torcendo para que se passasse ligeirinho os dois meses até à chegada do bebê. Tratadas, as tainhas foram preparadas e cozidas com tomates, cebola, colorau, pimen tão, sal e água, um escaldarel, como chamavam aquele prato os ribeirinhos. No meio da manhã, lá para as nove horas, a mesa foi servida e o casal comeu o escaldarel. Ao meio-dia, Jeferson Jefer son começou começo u a sentir calafrios calafrio s e ter febre alta. As dores abdominais abdomi nais surgiram logo em seguida e teve uma forte for te disenteria. disenter ia. Os sintomas si ntomas se agravaram com o surgimento surgimen to de sangue. s angue. No início iní cio da tarde, ta rde, Damiana Da miana começou começo u a sentir os mesmos mesm os sintosinto mas. Os dias que se seguiram foram de agonia e sofrimento. Na tarde da segunda-feira, 30 de julho, Damiana não sentiria sen tiria mais sua menina (sim, seria uma menina) mexer-se em seu ventre. Ainda com os mesmos sintomas da intoxicação, fortes contrações tomaram conta da mulher; levada ao Hospital diagnosticou-se que não se ouvia mais o coração do bebê; a criança estava morta e os médicos induziram Damiana ao parto. [...] Parece que às margens do Jundiaí, as crianças nascem mais para brincar nos céus como anjos do que para pescar em suas águas como pessoas.

A história que você acabou de saber foi retirada do livro Jundiaí, o Rio dos Bagres Mortos (GUIMARÃES, 2012), que denunciou o crime ambiental. Nesta competência você caracterizará o tratamento de emissões gasosas e euentes

líquidos industriais; conceituará os indicadores de qualidade do ar; conceituará e caraccarac terizará as técnicas empregadas no tratamento de poluentes atmosféricos particulados e gasosos, e também os processos de tratamento dos euentes líquidos industriais.


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A resolu re solução ção do CON C ONAMA AMA quanto qu anto às emiss e missões ões de poluentes na atmosfera O seu aprendizado sobre o tratamento de emissões gasosas na atmosfera terá que conter o conhecimento básico das determinações da Resolução CONAMA 382/2006, que dispõe sobre os limites máximos permitidos dessas emissões lançadas por fontes xas de emissão, e sobre outros critérios mínimos.


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Para o estabelecimento dos seus limites foram considerados, dentre outros fatores, a adoção de tecnologias (equipamentos de controle) dessas emissões, técnica e economicamente viáveis e acessíveis, e já desenvolvidas em escala que permitam sua aplicação prática; e o grau de saturação dos poluentes (ou capacidade de supor te) da região onde se encontra o empreendimento.

Curiosidade • Fonte fixa de emissão: qualquer qualquer instalação, equipamento ou processo, situado em local fixo, que libere ou emita matéria para a atmosfera, por emissão pontual ou fugitiva. • Equipamento de controle controle de poluição do ar: dispositivo que reduz as emissões atmosféricas.

Você deve estar perguntando se não daria para denir mais especicamente esses fa -

tores, não é verdade? Claro que dá! Porém, eu gostaria de embasar muito bem esse nosso conhecimento, conceituando nossa maior protagonista: a própria emissão, que é o lançamento na atmosfera, de qualquer forma de matéria, seja ela sólida, líquida, ou gasosa. E para detalhar isso, vamos classicar em: emissão fugitiva, que acontece de uma ma -

neira difusa, efetuada por uma fonte desprovida de dispositivo projetado para dirigir ou controlar seu uxo; e emissão e missão pontual, efetuada por uma fonte provida de dispositivo para dirigir ou controlar seu uxo, como dutos e chaminés.

Ativ At ivid idad adee 01 Faça uma pesquisa sobre a Resolução CONAMA 382/06 e, baseado nela, caracterize os poluentes mais comuns lançados na atmosfera pelas atividades humanas, estabelecendo os seus limites máximos de emissão e informe sua pesquisa em nosso fórum.

Os poluentes constituintes das emissões É importante que você saiba quais e o que são os poluentes mais comuns lançados à atmosfera pelas atividades humanas, antes que passemos a estudar os equipamentos e as técnicas utilizadas para o seu tratamento. Mas, só para exercício entre nós, como você deniria uma substância poluente da atmosfera? Você diria que é aquela que se apresenta com uma concentração capaz de torná-la nociva a nossa saúde? Perfeito! Você Você acertou. Só vou acrescentar que também possui a capacidade de causar impactos ambientais. Sabemos que a nossa atmosfera está saturada com uma grande variedade de substâncias poluentes e o nível dessa poluição p oluição é medido pela quantidade dessas substâncias. Mas, exatamente por essa relação ser extensa, não é tão fácil fazer uma classicação. Para facilitar o estudo desses poluentes vamos adotar a sua classicação conforme os critérios do professor John Seineld (2006), que as divide em dois grupos: os poluentes

primários, aqueles emitidos diretamente pelas fontes emissoras, a exemplo dos compostos orgânicos voláteis (COVs), como os solventes clorados (clorofórmio, cloro metileno), o monóxido de carbono e o dióxido de enxofre, entre outros; e os poluentes secundários , aqueles formados na atmosfera através da reação química, com interferência da radiação ultravioleta, entre os COVs e os óxidos de enxofre/nitrogênio, por exemplo, para formar oxidantes fotoquímicos fotoquímicos tais como o ozônio, e outros.

Curiosidade Os compostos orgânicos voláteis podem contribuir na formação dos oxidantes fotoquímicos produzidos pela sua reação com os óxidos de


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nitrogênio e enxofre, por exemplo, na presença de luz solar. O principal produto desta reação é o ozônio, que se utiliza como parâmetro indicador da presença de oxidantes fotoquímicos na atmosfera. É a presença desses poluentes que forma a névoa, o smog fotoquímico, fotoquímico, responsável pela diminuição da visibilidade na atmosfera como você visualiza na imagem.


Figura 87 – Smog fotoquímico, fotoquímico, névoa de poluentes sobre a cidade Fonte: . img-357096-imperio-da-poluicao.png>. Acesso em: 30 out. 2014.

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Em meio a esses poluentes primários e secundários um grupo deles é adotado universalmente como indicador de qualidade do ar. Sua escolha se deve tão somente à frequência de ocorrência e de seus efeitos nocivos: material particulado (MP), dióxido de enxofre (SO2), monóxido de carbono (CO), oxidantes fotoquímicos, hidrocarbonetos (HC) e óxidos de nitrogênio. Vamos fazer uma breve conceituação desses indicadores.

Os indicadores de qualidade do ar Quando falamos em material particulado não estamos nos referindo a uma única substância, mas a um conjunto de poluentes constituído de fumaças, poeiras e outras partículas sólidas e líquidas suspensas na atmosfera. Certamente você vai se deparar nos seus estudos e no exercício exercício do seu trabalho, com vários desses compostos, tecnicamente nominados como Partículas Totais Totais em Suspensão (PTS), Partículas Par tículas Inaláveis (MP10), (MP10), Partículas Inaláveis Finas (MP2,5) e Fumaça (FMC). As fontes desses poluentes são as mais diversas, tais como processos industriais, queima de biomassa, ressuspensão de poeira do solo e escapamentos dos veículos automotores.

Porém, esse material particulado pode originar-se também em plena atmosfera (referência já feita anteriormente) como resultado de reações químicas no ar, a partir de gases como óxidos de nitrogênio (NOx), o dióxido de enxofre (SO2) e compostos orgânicos voláteis (COVs), que são emitidos principalmente em atividades de combustão.

Curiosidade As partículas totais em suspensão (PTS) possuem um diâmetro aerodinâmicos menores que 50 micrômetros e parte delas são inaláveis e pre judici jud iciais ais à saú saúde; de; as par tíc tícula ulass ina inaláve láveis is (MP (MP10) 10) pos possue suem m um diâ diâme metro tro aerodinâmico menor que 10 micrômetros, e aquelas com tamanhos en tre 0 e 10 micrômetros podem causar danos ao sistema respiratório; as partículas inaláveis finas (MP25) possuem um diâmetro aerodinâmico menor que 2,5 micrômetros e também podem afetar o sistema respira tório; e a fumaça (FMC) é um material particulado resultante dos processos de combustão e está diretamente relacionado ao teor de fuligem na atmosfera.


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Ativ At ivid idad adee 02 Faça uma pesquisa sobre o material particulado particulado e suspenso na atmosfera dando-lhe uma conceituação e elencando os principais poluentes com as principais características. Informe sua resposta no fórum.

Você já foi apresentado ao dióxido de enxofre (SO2)? Ele é uma substância resultante da queima de combustíveis que contém enxofre, a exemplo do diesel, da gasolina e é um dos responsáveis pela formação da chuva ácida. Tecnicamente, Tecnicamente, a chuva ácida possui, gegeralmente, um pH inferior a 4,5 (a 20 °C). Estou falando em chuva ácida, mas esqueci de perguntar se você já a conhece. De qualquer modo, posso acrescentar que é um fenômeno que ocorre devido à poluição atmosférica promovida por óxido de nitrogênio, dióxido dióxido de carbono e o dióxido de enxofre. O dióxido de enxofre se aglutina com as gotículas das nuvens

e reage quimicamente formando o ácido sulfuroso (H2SO3), como mostrado na equação a seguir: SO2 + H2O → H2SO3

E esse mesmo ácido sulfuroso pode oxidar-se oxidar-se para formar o ácido sulfúrico (H2SO4). Enm, a partir do dióxido de enxofre se originam ácidos que caem sobre a terra com efeitos negativos sobre os organismos aquáticos, sobre os equipamentos, sobre os monumentos, esculturas e sobre a ora.


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Outro indicador da qualidade do ar é o monóxido de carbono (CO). A queima de carvão também promove a sua liberação. Esse gás tóxico é produzido pela queima incompleta dos combustíveis de origem orgânica, dos combustíveis fósseis como o carvão, o querosene, a gasolina, e por isso mesmo, sua maior concentração acontece nas grandes metrópoles com as imensas e vegetativas frotas de veículos automotores (CETESB, 2012).

Curiosidade Quando o monóxido de carbono é inalado ocorre a formação do complexo químico hemoglobina-monóxido, em lugar do hemoglobina-oxigênio, que se forma quando inspiramos o oxigênio, no glóbulo vermelho. A morte da pessoa acontece quando 67% das hemoglobinas estão acopladas ao monóxido (SILV (SILVA, A, 2005).

Eu já lhe apresentei esses indicadores, os oxidantes fotoquímicos, quando classica mos os poluentes atmosféricos. Aprendemos que eles se originam de reações químicas entre compostos orgânicos voláteis (produzidos na queima incompleta de combustíveis e evaporação de solventes) e óxidos de enxofre e nitrogênio, entre outras substâncias. Dessas reações vimos nascer o ozônio, por exemplo, como mostrado nas equações a seguir. NO2 → (UV) → NO + O O + O2 → O3

Assim, o dióxido de nitrogênio (NO2), sob ação da radiação ultravioleta, se dissocia em óxido nítrico (NO) e oxigênio (O). Este átomo de oxigênio liberado reage com uma molécula diatômica (O2) para formar o ozônio (O 3). Eu sei que você já conhece os hidrocarbonetos (HC), mesmo assim vamos juntos exa-

minar mais de perto as características desses poluentes atmosféricos. Eles são constituídos de carbono e hidrogênio apresentando-se na forma de gases, partículas nas ou gotas. Apenas para relembrar os conhecimentos básicos da química orgânica está na imagem a fórmula espacial do mais simples dos hidrocarbonetos, o metano (CH4), um gás incolor e de pouca solubilidade na água, mas altamente inamável quando em contato com o ar.

Figura 88 – Molécula do gás metano Fonte: . image681.png>. Acesso em: 30 out. 2014


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Curiosidade Os hidrocarbonetos podem ser classificados com relação a sua estrutura molecular em alcanos, alcenos, alcinos, ciclanos, alcadienos, aromáticos, e com relação às emissões como poluentes podem ser classificados em hidrocarbonetos totais (THC), hidrocarbonetos não metano (NMHC), e metano (CH4). Eles se originam de processos industriais e naturais, assim como dos veículos automotivos.

São dois os mais importantes óxidos de nitrogênio que se apresentam como poluentes atmosféricos: o monóxido de nitrogênio (NO) e o dióxido de nitrogênio (NO2) que, segundo Manahan (1994), são designados coletivamente por NOx. Você até que poderia perguntar de onde eles surgem. Olha, a atmosfera tem na sua composição cerca de 78% de nitrogênio, 21% de oxigênio, 1% de argônio e outros componentes com menores quantidades. Então, você também concorda que dentro das câmaras de combustão dos automotivos deverão existir consideráveis consideráveis quantidades de oxigênio e nitrogênio, correto? E como no in-

terior dessas câmaras ocorrem elevadíssimas elevadíssimas temperaturas criam-se condições propícias para a combinação desses compostos originando os monóxidos (NO) e os dióxidos (NO 2). E também devo lhe informar que esses casos podem ser produzidos por queimadas e instalações industriais. Mas, eu lhe confesso que não temeria o NO liberto na atmosfera se ele permanecesse solitário, puro. E você quer saber por quê? Porque ele seria um gás inofensivo que não causaria nenhum dano a nossa saúde. Entretanto,


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não é isso o que acontece. Logo que surge dentro da câmara, ele e le procura um átomo de oxigênio para unir-se, e dessa união resulta o dióxido de nitrogênio (NO2), como você pode constatar na equação seguinte: 2 NO + O 2 → 2 NO2. Agora, esse gás é danoso. Diferente do incolor monóxido, ele se apresenta com uma coloração vermelho-acastanhada. Com relação aos efeitos sobre nossa saúde, ele tem um cheiro forte e irritante; irritante; e provoca ardor nos olhos, no nariz, nas mucosas, além de danos nas células.

As técni t écnicas cas para o tratam tr atamento ento de polue p oluentes ntes atmosféricos Você aprendeu sobre as características dos principais poluentes atmosféricos lançados pelas atividades humanas, e chegou o momento de conhecer as técnicas e os equipamentos utilizados para amenizar essas emanações. Mas, como deniríamos essas técnicas? Vamos buscar uma denição ocial, na Resolução nº 316/2002, 316/2002, que dispõe sobre procedi mentos e critérios para o funcionamento de sistemas de tratamento térmico de resíduos. E quando falo sobre tratamento térmico estou me referindo a todo e qualquer processo industrial cuja operação em seus fornos, por exemplo, se efetue acima da temperatura mínima de oitocentos graus Celsius. As melhores técnicas disponíveis, segundo a resolução já referida são: o estágio mais ecaz e avançado de desenvolvimento das diversas tecnologias de tratamento, benecia mento e de disposição nal de resíduos, bem como das suas atividades e métodos de operação, indicando a combinação prática destas técnicas que levem à produção de emissões e missões em valores iguais ou inferiores aos xados por esta Resolução, visando eliminar e, onde não seja viável, reduzir as emissões em geral, bem como os seus efeitos no meio ambiente como um todo. E aproveitando aproveitando a presença dessa resolução, que trata da normatização de emissões e missões de poluentes para a atmosfera, nesse nosso estudo temos que atentar sempre sobre essas técnicas de eliminação ou mitigação, para que as emissões de particulados e gasosos não

ultrapassem os limites denidos pela legislação ambiental. Você deve estar concordando

com esse alerta, até porque po rque o seu descumprimento resulta em autos de infração, multas e interdição interdição da indústria; além de acarretar processos judiciais devido as impropriedades na segurança do trabalho ou danos à saúde, por exemplo. Para facilitar nosso aprendizado vamos considerar dois tipos de técnicas para o tratamento dos poluentes atmosféricos: uma relacionada aos poluentes particulados e a outra relacionada aos poluentes gasosos.

As técni t écnicas cas para o trata tr atament mentoo de polue poluentes ntes particulados Você já aprendeu que os particulados são um conjunto de poluentes constituído de fumaças, poeiras e outras partículas sólidas misturadas a um gás que é lançado na atmosfera. Existem determinadas opções para a separação de poluentes particulados que se lançariam no ar. Uma delas é através da centrifugação dos gases contendo as partículas induzida pelo escoamento rotativo no interior de um equipamento conhecido por ciclone, que lhe apresento na imagem.


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Figura 89 – Equipamento ciclone para depuração de gases Fonte: . >. Acesso em: 30 out. 2014.

Os gases entram tangencialmente na câmera do ciclone, de formato cônico. As partí -

culas são mais densas que os gases. Assim, durante a rotação no interior do ciclone as partículas se chocam nas paredes, perdem a velocidade e caem no fundo do equipamento de onde são retiradas. E os gases escapam através do tubo central do ciclone. Esse tipo de tratamento é muito usual em usinas de cimento e mineração.

Porém, para conter essas emissões a melhor opção, principalmente por sua vantajosa relação custo/benefício, são os ltros de manga, os quais são utilizados em larga escala pelas unidades industriais. O que são ltros de manga? Eu vou responder, porém antes quero lhe apresentar um desses equipamentos, ilustrado na imagem, para sua m aior comcompreensão das caracterizações e conceituações que serão desenvolvidas. Ou melhor ainda, ao descrever o equipamento serão também denidos os ltros de manga.


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Figura 90 – Desenho esquemático de um ltro de mangas (esquerda); e um sistema de ltração real (direita) Fonte: ; onamento.png>; . 183.jpg>. Acesso em: 30 out. 2014.

Veja você, à esquerda, um desenho esquemático de um ltro de mangas. Observe que o euente gasoso contaminado com os poluentes particulados par ticulados entra na lateral da câmara,

conforme indicado pela seta vermelha, e se dirige diretamente diretamente para as mangas. m angas. O gás passará pela porosidade do tecido ou outro material, que constitui a manga e sairá na parte superior da câmara, já limpo das impurezas. Essas partículas, que foram ltradas, serão posteriormente coletadas na parte inferior do cone, indicado p ela seta. Agora, à direita da imagem, você vê as mangas de ltro num sistema de ltração real. Como você observou, cada manga de ltro tem um formato cilíndrico e é fabricado com

diferentes materiais, de acordo com os requerimentos dos poluentes. Nos seus estudos e desenvolvimento prossional, certamente você encontrará os mais diferentes tipos de mangas de ltro, algumas convencionais de poliéster, feltro, metálicas e plissadas.

Curiosidade Os filtros de manga, usados nas indústrias, geralmente são compostos

de três partes básicas: moega (na parte inferior, no duto de entrada do ar/gás sujo, onde o material coletado é depositado), carcaça (onde ficam as mangas fixadas em uma chapa plana que as sustenta, faz ainda a vedação entre a carcaça e a parte superior do filtro) e o Plenum (câmara superior por onde sai o ar/gás limpo, no duto de saída, e onde ficam os sistemas de limpeza periódica das mangas). (MEIO FILTRANTE, 2008).

As técni t écnicas cas para o trata tr atament mentoo de polue poluentes ntes gasosos


Você já entendeu que existe um trabalho contínuo na bu sca do controle da poluição atmosférica. Para tanto, os estudiosos sempre estão desenvolvendo técnicas e equipamentos com a finalidade de eliminar, elim inar, mitigar, mitigar, diluir os poluentes lançados na atmosfera através da filtração do ar. Vamos então conhecer as principais metodologias e seus equipamentos de combate aos gases poluentes, a exemplo da adsorção, absorção e oxidação catalítica desses gases. Comecemos pelo tratamento através da oxidação catalítica dos gases.

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Aliás, o que é oxidação catalítica? É uma reação química muito simples que retira gases poluentes dos euentes gasosos de automotivos ou industriais, como os hidrocar bonetos, através da sua oxidação, transformando-os nos vapores não tóxicos do CO2, N 2 e água, por exemplo. Nesta reação utiliza-se uma substância catalisadora, isto é, que acelera a reação, mas permanece intacta ao seu nal. Porém, vamos por partes. Primeiro temos que entender o que é oxidação e o que é catálise, para chegarmos à oxidação catalítica. A oxidação é o estado em que um elemento químico perde elétrons para outro (ou compartilha). Por exemplo, quando queimamos carvão, o carbono (C) será oxidado ao reagir com o oxigênio (O 2), cedendo elétrons para o oxigênio, e forma o gás carbônico liberando energia: C + O2 → CO2 + energia. No desenho esquemático você observa que os átomos de oxigênio, com seus elétrons vermelhos, recebem (compartilham) os elétrons amarelos do átomo de carbono, numa união covalente . Covalente: número total de elétrons que um átomo pode compartilhar com outro (ou seja, o total de ligações covalentes que ele pode formar).


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Figura 91 – Ligação covalente do gás carbônico (CO2) Fonte: . Acesso em: 30 out. 2014.

Você já teve algumas pistas do que vem a ser catálise. Sintetizando, a catálise num processo de puricação do ar é a aceleração da velocidade das reações que ali aconte cem, em razão da adição de uma substância, o catalisador. Em verdade a catálise seria a ação deste catalisador, catalisador, o qual pode ser removido do meio após completada a separação dos poluentes. Desse modo concluímos que o processo de puricação do ar através da oxidação ca -

talítica consiste na transformação de poluentes gasosos, tais como os hidrocarbonetos, através da sua oxidação, em gases inofensivos, com o auxílio de um catalisador químico. Um catalisador, catalisador, de uma maneira m aneira geral, pode ser constituído por um composto cerâmico banhado em metais preciosos (Paládio, Platina e Ródio) altamente alt amente ecazes na transformação dos gases poluentes, como o modelo da imagem.

Figura 92 – Estrutura e funcionamento de catalisador para oxidação catalítica catalítica Fonte: . Acesso Aces so em: 30 out. 2014.

Outra técnica de tratamento dos euentes gasosos poluentes que lançamos na atmosfera é o processo da absorção. Você deniria o que é absorção? Uma esponja encharcada

de água é um bom exemplo de absorção de um líquido por um sólido. Esse é o processo:

a xação de um líquido por um sólido ou a xação de um gás por um líquido. Dê-me um exemplo da xação de um gás por um líquido. Ótimo. Realmente, o gás carbônico em refri -

gerantes ou água é um bom exemplo, o qual está materializado na imagem.


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Figura 93 – Estrutura e funcionamento de catalisador para oxidação catalítica Fonte: . o-catalisador.jpg>. Acesso em: 30 out. 2014.

Pronto, você já entendeu o princípio do método. No controle de poluição do ar, a absorção envolve a remoção de um contaminante gasoso de uma corrente gasosa por sua dissolução em um líquido. Para resumir podemos dizer que esse processo de absorção consiste na passagem dos gases poluentes, mediante sua dissolução, através de líquidos absorvedores (também conhecidos por lavadores) que removem ou puricam os poluentes. Vários são os equipa mentos usados nesse processo. Pode ser uma coluna com pratos ou recheios, por exemplo. Esses equipamentos consistem de um cilindro com pratos perfurados distribuídos em seu interior. interior. Como pode observar na imagem, o gás em ascensão promove uma resistência à passagem do líquido (descendente) de forma a manter um acúmulo em cada prato, onde há um contato entre as fases (o gás e o líquido, geralmente, geralmente, escoam em contracorrente). contracorrente).


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Figura 94 – Coluna de absorção com pratos Fonte: . html_m7b77e302.gif>. Acesso em: 30 out. 2014.

Curiosidade A coluna de absorção com recheios consiste de um cilindro, semelhante à coluna de absorção com material de enchimento (em lugar de pratos) constituído por peças de metal, plástico, cerâmicas, teflon, vidro, aço inoxidável, carvão entre outros materiais nominados de anéis de RasRas chig, selas Berl, selas Intalox, anéis Pall, anéis Ballast. Também se desenvolveu a técnica de tratamento dos euentes gasosos poluentes por

adsorção. Sabemos que adsorção é a adesão de moléculas de um uido (o adsorvido) a uma superfície sólida (o adsorvente); e que os sólidos porosos como o carvão ativado são ótimos adsorventes. Na adsorção química as moléculas (ou átomos, ou íons) unem-se à susuperfície do adsorvente adsor vente através da formação de ligações químicas (geralmente covalentes). covalentes). Você sabe o que é o carvão ativado? Pois bem. Antes de qualquer outra informação, o carvão ativado é carbono com intensa porosidade microscópica. Por suas características singulares é usado com ecácia na ltração de gases tóxicos e poluentes, e é obtido a partir de sua queima em baixas concentrações de oxigênio sob temperaturas de 800 a 1.000 °C. Os chamados ltros de carvão ativado são utilizados em cartuchos descartáveis cuja constituição é mostrada na imagem. Observe que o ar (do uido que se quer tratar) penetra

por um lado, percolados por uma camada de particulados par ticulados (aerossóis), (aerossóis), uma segunda camada ltrante do próprio carvão ativado, e uma terceira de um pó de carvão. E só então o gás tratado ui para a atmosfera.

Figura 95 – Filtro de carvão ativado para puricação de gases Fonte da imagem: . gif>. Acesso em: 30 out. 2014.

Curiosidade A matéria-prima da qual o carvão ativado é fabricado, obrigatoriamente obrigatoriamente tem que possuir alta concentração de carbono, a exemplo da casca de coco, antracito, turfa, resíduos de petróleo, ossos de animais e restos de cor tiça.


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Os euentes líquidos industriais Você bem sabe que durante o seu processo produtivo as indústrias ger am euentes que podem impactar o meio ambiente. E esses euentes têm que ser quanticados quanto ao volume gerado e qualicados quanto a sua natureza química, física e biológica, e analisa -

dos sobre a potencialidade potencialidade de toxicidade, para que se escolha o tipo de tratamento antes que sejam lançados ao ambiente. Vamos denir o euente industrial? Vejamos a denição da Norma Brasileira NBR 9800/1987, que o conceitua como um lançamento líquido proveniente do processo operacional de uma unidade industrial, de águas de refrigeração poluídas, águas pluviais poluídas e esgoto doméstico. Quanto aos processos de tratamentos, você vai observar que já são nossos conhecidos, pois trabalhamos com eles quando estudamos os métodos e tecnologias para purificar a água bruta e os efluentes urbanos. Vejamos, por exemplo, alguns tipos de contaminantes oriundos das indústrias e os respectivos processos de tratamentos elencados no quadro.

Sólidos suspensos

Gradeamento, desareamento, decantação, coagulação, otação.

Partículas orgânicas biodegradáveis biodegradáveis

Reatores biológicos, lodos ativados (ltração biológica).

Agentes patogênicos

Cloração, ozonação, radiação ultravioleta, ultravioleta, lagoas de maturação.

Fósforo

Remoção biológica e bioquímica, adição de sais metálicos, precipitação química.

Orgânicos voláteis

Adsorção por carvão ativado.

Óxidos de nitrogênio e cianetos

Cloração, oxidação catalítica.

Metais pesados

Precipitação química, troca iônica.

Quadro 7 – Exemplos de contaminantes e processos de tratamento Fonte: autoria própria (2014).


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Com os exemplos apresentados no quadro, você irá concluir que os tratamentos dos euentes industriais podem ser classicados de acordo com a natureza física, química ou biológica: as propriedades físicas dos poluentes incluindo o tamanho das suas p artículas, e o seu peso especíco, determinarão qual processo físico de tratamento deverá ser utilizado, a exemplo do gradeamento, da decantação, da otação, etc.; as propriedades químicas determinarão qual processo químico será utilizado, se coagulação, troca iônica, oxidação, etc.; enquanto que a escolha do processo biológico de tratamento, anaeróbio ou aeróbio, será determinado pela natureza dos agentes biológicos e pode contemplar os processos por lodos ativados, lagoas aeradas, biodiscos, valas de oxidação, etc. Por ser um euente líquido industrial de alta periculosidade para o ambiente e a saúde

humana, vamos escolher a indústria da mineração do ouro como exemplo de um procesprocesso de tratamento. A indústria aurífera utiliza em sua operacionalização o cianeto, e seus euentes contém elevadas concentrações dessa substância tornando-a tóxica necessitan do, portanto, de sua remoção. Como fazê-lo? Qual o processo mais adequado? Para remover o cianeto presente nos euentes antes de seus lançamentos no corpo re-

ceptor, ceptor, ele será tratado pelo processo físico-químico da oxidação através da ação de fortes oxidantes, tais como o hipoclorito de sódio ou o peróxido de hidrogênio (H2O2), a popular água oxigenada. O peróxido de hidrogênio oxida o cianeto livre (CN-) a cianato (CNO-), conforme reação de Kepa et al, 2008, apresentada a seguir. seguir. CN– + H2O2 → CNO– + H2O

Sei que você está ansioso para perguntar: e esse cianato não será também prejudicial ao ambiente? O íon cianato (CNO-) que resulta do tratamento se apresenta centenas de vezes menos tóxico do que o cianeto (CN-). Além de ser relativamente inofensivo, inofensivo, ele pode ainda ser eliminado totalmente por uma reação de hidrólise.

E para concluir esse nosso aprendizado, apresento a você um exemplo do uxograma de uma estação de tratamento de euentes industriais através de um processo físico-químico.

Figura 96 – Fluxograma do tratamento de euentes industriais por processo físio-químico físio-químico Fonte: . 1_11.gif>. Acesso em: 30 out. 2014.

Mídias Uma leitura de grande aprendizado é o livro do professor Petrônio Lerche

Vieira (em parceria com outros técnicos) Gás Natural: benefícios ambientais no Estado da Bahia, da Bahiagás, sobre as emissões de poluentes para a atmosfera. Telefones e e-mail para contato: (71) 3206 6000/ 3206.6001/ [email protected]. O livro Manual de Tratamento de Efluentes Industriais, do professor José Edu ardo Cavalcanti (Editora J.E. Cavalcanti) trata dos efluentes líquidos industriais com informações sobre as potencialidades e limitações dos vários processos de depuração de diferentes tipos de águas residuais industriais e sobre a elaboração de estudos e projetos dos sistemas de tratamento.

Resumo Nesta competência você aprendeu a denir e classicar os poluentes das emissões ga-

sosas em primários e secundários; a conceituar os indicadores de qualidade do ar a exemplo dos materiais particulados, dióxido de enxofre, monóxido de carbono, oxidantes foto-


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químicas, hidrocarbonetos e óxidos de nitrogênio; a conceituar e caracterizar as técnicas empregadas no tratamento de poluentes atmosféricos particulados e gasosos; e aprendeu a conceituar e caracterizar os processos de tratamento dos euentes líquidos industriais.

Autoavali Auto avaliação ação Preencha as lacunas com as respostas corretas. 1 - As Partículas Totais em Suspensão (PTS), Partículas Inaláveis (MP10), Partículas Inaláveis Finas (MP2,5) e Fumaça (FMC) são poluentes da atmosfera conhecidos em seu conjunto como ______________. ______________. s e t n e u f E e s a u g Á e d o t n e m a t a r T

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a) material particulado b) compostos orgânicos voláteis c) poluentes primários d) oxidantes fotoquímicos

2 - O material particulado pode originar-se também em plena atmosfera (referência já feita anteriormente) como resultado de reações químicas no ar, a partir de gases como óxidos de nitrogênio nitrogênio (NOx), dióxido de enxofre enxofre (SO2), e_________________, e_________________, que são emitidos principalmente em atividades de combustão. a) ozônio

b) solventes clorados c) a presença da luz d) compostos orgânicos voláteis (COVs)

3 - Em nossos estudos consideramos dois tipos de técnicas para o tratamento dos poluentes atmosféricos: uma, relacionada aos__________________; e a outra relacionada aos poluentes gasosos. a) poluentes secundários b) poluentes particulados c) poluentes primários d) poluentes gasosos

4 - Dentre os indicadores de qualidade do ar elegemos seis poluentes para nossos estudos sequenciados como material particulado (MP), dióxido de enxofre (SO2), monóxido de carbono (CO), oxidantes fotoquímicos, fotoquímicos, hidrocarbonetos (HC) e___________________ . a) solventes clorados b) compostos orgânicos voláteis c) óxidos de nitrogênio d) oxidantes fotoquímicos

5. Enumere a segunda coluna de acordo com a primeira, usando a correspondência entre elas quanto a cada poluente possível de estar presente nos euentes industriais, com uma técnica de tratamento mais adequada. 1 ) Sólidos suspensos

( ) cloração;

2) Cianeto

( ) precipitação química;

3) Agentes patogênicos

( ) decantação

4) Fósforo

( ) oxidação

a) 3, 4, 1, 2. b) 1, 3, 4, 2. c) 2, 4, 3, 1. d) 3, 1, 2, 4.


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Conheça o autor José Iveraldo Guimarães Iveraldo Guimarães é biólogo marinho, especialista em carcinologia, com pós-graduação em universidades e centros de pesquisa nos Estados Unidos, na França e Bélgica. Desde sempre dedicou-se à biologia e à atividade do cultivo cu ltivo de camarões, da qual é um dos pesquisadores pioneiros. E na sua mania de pioneirismo fez parte par te da equipe que criou a Universidade Potiguar. Atualmente Atualmente é consultor de empresas e atua na elaboração de projetos e estudos ambientais. Autor de artigos e livros técnicos e de literatura, dentre os quais Fundamentos de Larvicultura de Camarões Marinhos, Iniciação ao Cultivo de Camarões Marinhos, Jundiaí, o Rio dos Bagres Mortos, Os Veleiros do Innito, O Vendedor de Poesias .


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Tratamento de Água e Efluentes

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