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Manual Operacao de Estacao de Tratamento de Esgoto

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Academic year: 2021

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OPERAÇÃO DE ESTAÇÃO DE

TRATAMENTO DE ESGOTO

Participação:

P-GET / P-GTE / E-GSH / PR-GG / P/SLE

Apoio:

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CAPITULO 1

GESTÃO DO MEIO AMBIENTE E SANEAMENTO AMBIENTAL

 Autor:Eng. Civil Áttila Moraes Jardim Júnior 

1.1) Crescimento Populacional e Econômico X Preservação Ambiental

A questão ambiental vem merecendo, a cada dia, maior interesse das nações, em todo o Planeta. Isto porque, o desenvolvimento do mundo moderno evidencia que os recursos naturais não estão sendo suficientes para atender a demanda do sistema econômico e também, por outro lado, o meio ambiente tem se mostrado limitado para absorver os resíduos e rejeitos gerados.

Na verdade, promover o desenvolvimento econômico e ao mesmo tempo preservar o meio ambiente representa grande desafio para todos os povos. A esse modelo, que compatibiliza adequadamente dois objetivos antagônicos denomina-se “desenvolvimento sustentável”. Atingir esse estágio de desenvolvimento exige das nações muito esforço individual, quando o impacto apresenta-se local. Por outro lado, quando os impactos do desenvolvimento apresentam-se geograficamente difusos a solução demanda acordos internacionais, o que representa um grau a mais de complexidade ao assunto. Pode-se citar como exemplo desses diferentes graus de dificuldades, que os países desenvolvidos conseguiram, satisfatoriamente, despoluir seus rios, por tratar-se de poluição geograficamente delimitada. Por outro lado, não estão obtendo sucesso em controlar o nível de gás carbônico na atmosfera. Acordos internacionais sempre representam prejuízos diferenciados para os envolvidos.

Ao se verificar a demografia da Terra, Tabela 1, fica evidente que uma das razões para a natureza não vir atendendo a demanda do sistema econômico deve-se a alta taxa de crescimento populacional. Esse crescimento apresenta uma face mais perversa ao retratar  que os países mais pobres apresentam as mais altas taxas de crescimento populacional. Em outras palavras, isto representa dizer que a desigualdade econômica existente entre os

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países está aumentando a cada dia.

Tabela 1: População estimada e projetada para o Mundo

POPULAÇÃO ESTIMADA TAXA DE CRESCIMENTO (milhões de habitantes) (% ao ano)

ANO 1950 2000 2050 1950-2000 2000-2050 M U N D O 2518 6071 8919 1,76 0,77 PAISES DESENVOLVIDOS 813 1194 1221 0,77 0,04 PAISES EM DESENVOLVIMENTO 1705 4877 7699 2,1 0,91 MaisPobres 200 668 1675 2,41 1,84 Outros 1505 4209 6024 2,06 0,72

Fonte: Departamento de Economia e Assuntos Sociais – Nações Unidas (2002)

Além do aumento populacional, outro componente contribui muito para o agravamento ambiental do planeta. As economias das nações estão apresentando vertiginosos crescimentos em suas escalas. Isto quer dizer que o nível de produção e consumo do planeta está, por isto, também crescendo. Esse fenômeno é comum principalmente entre os países ricos, mas também está presente em grande parte dos países em desenvolvimento. Assim, o crescimento populacional aliado aos crescimentos das escalas das economias estão promovendo a escassez de recursos naturais da Terra e evidenciando sua fragilidade em absorver os resíduos e rejeitos decorrentes desse desenvolvimento.

1.2) Recursos Hídricos

Um dos mais importantes recursos naturais da Terra trata-se da água. Ela exerce notável influência sobre todas as formas de vida no planeta. Pode ser definida de várias maneiras, dependendo do ângulo de observação. Para os químicos, ela é um composto inorgânico formado por duas moléculas de hidrogênio e uma de oxigênio. Para os físicos, ela é a única substância que, a temperatura normal, se apresenta na natureza nos três estados físicos (sólido, liquido e gasoso). Para os biólogos, ela é a substância responsável pela existência e manutenção de vida. Sem ela não haveriam as condições necessárias para a existência se quer de uma espécie. Para os teólogos, a água é uma dádiva de Deus, que purifica,

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abençoa, nutre e proporciona aos indivíduos o pão da vida. Para os sanitaristas, ela é um recurso natural renovável e estocável, a qual está contida na atmosfera, em formações rochosas, em depósitos subterrâneos, além de fazer parte do solo, dos animais, das plantas e dos minérios. Para a legisladores brasileiros, a água é um bem público de uso comum, não suscetível de direito de propriedade. Para os economistas, a água é um recurso natural renovável, porém limitado e escasso, de grande valor econômico, pelo menos em termos de valor de uso.

Embora dois terços da superfície do planeta Terra sejam formados por esse composto químico, a água, em condições de ser utilizada para o abastecimento público, representa-se um bem escasso. A água doce é um percentual muito baixo em relação ao total existente no globo, cerca de 3%. Destes, cerca de 2/3 formam as placas polares. Outra parte é de difícil aproveitamento, pois encontra-se no subsolo a grandes profundidades. Certo é que a água de rios, lagos e subterrânea aproveitáveis representam apenas 0,03% do total dos recursos hídricos da Terra. A figura 1, abaixo, facilita o entendimento dessa situação.

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Outro assunto de interesse ao se tratar os recursos hÍdricos é descrever o ciclo hidrológico, que evidencia os fluxos da água junto a camada superficial na Terra. Esse ciclo, provocado pela absorção da energia solar, é responsável pelo clima e outros fenômenos de primordial importância: a sobrevivência da ecodiversidade. A figura 2, abaixo, apresenta uma visualização sintética desse ciclo.

O tratamento dispensado aos recursos hídricos deve merecer esforço de todas as nações para não ocorrerem graves problemas de escassez e poluição. Um dos grandes problemas nesse aspecto prende-se a distribuição irregular desse bem no globo terrestre.

Os recursos hídricos atendem a muitos interesses da humanidade, daí a necessidade de se estabelecer regras para o seu múltiplo uso. Existem formas diferentes de utilização dos recursos hídricos:

1 - o uso é dito consuntivo quando se retira água de um manancial, exemplo: irrigação, abastecimento humano, dessedentação de animais e abastecimento industrial;

2 - o uso é dito não consuntivo quando não se retira água do manancial, como é o caso da pesca, navegação, represamento para geração de energia, ou mesmo para lazer e recreação.

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Outro aspecto relevante a ser mencionado, quando se procura uma abordagem sintética sobre a gestão dos recursos hídricos, trata-se do conceito de bacia hidrográfica. A bacia hidrográfica representa a delimitação de toda uma região que contribua para um dado corpo d’água. No gerenciamento de um corpo hídrico as fronteiras da bacia hidrográfica devem prevalecer sobre as fronteiras intergovernamentais, pois muitas vezes, um corpo d’água que se destina a diluição de esgotos em um país pode vir a representar manancial de abastecimento público de uma nação vizinha.

O uso de água para abastecimento público com o conseqüente retorno das águas servidas ao corpo hídrico representa assunto do maior interesse ambiental e também de saúde pública. O estudo desse campo do conhecimento, no entanto, se dá no âmbito do saneamento ambiental.

1.3) Saneamento Ambiental e Saúde Pública

Segundo a Organização Mundial da Saúde – OMS, saneamento é o controle de todos os fatores do meio físico do homem, que exercem ou podem exercer efeitos nocivos sobre seu bem estar físico, mental ou social. Representa, em outras palavras, um estado de completo bem estar físico, mental e social, e não apenas ausência de doenças.

Para promover este bem estar, o saneamento constitui um conjunto de ações sobre o meio ambiente físico, de controle ambiental, com o objetivo básico de proteger a saúde do homem.

1.4) Os serviços de saneamento podem assim ser sintetizados:

Abastecimento de água: abastecimento de água para as populações, com qualidade compatível com a saúde publica e em quantidade suficiente para a garantia de condições básicas de conforto;

Coleta e tratamento de esgoto: coleta, tratamento e disposição ambientalmente adequada e sanitariamente segura dos esgotos sanitários, neles incluídos os rejeitos provenientes das atividades domésticas, comercial e de serviços, industrial e pública;

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Coleta, tratamento e disposição final de resíduos sólidos: Coleta, tratamento e disposição ambientalmente adequada e sanitariamente segura de resíduos sólidos provenientes das atividades domésticas, comercial e de serviços, industrial e pública;

Drenagem Pluvial: coleta de águas pluviais e controle de empoçamentos e inundações; e Controle de Vetores: controle de vetores de doenças transmissíveis (insetos, roedores, moluscos, etc).

Recentemente o conceito de saneamento vem sendo alterado de saneamento básico para saneamento ambiental. Isto porque, o estabelecimento de condições mínimas ambientais não poderiam ficar ausentes das necessidades de bem estar do homem. Daí a adoção do novo conceito, a seguir descrito:

SANEAMENTO AMBIENTAL: É o conjunto de ações socioeconômicas que tem por objetivo alcançar um meio ambiente com sanidade, por meio de abastecimento de água potável, coleta, tratamento e disposição sanitária de resíduos sólidos, líquidos e gasosos, promoção da disciplina sanitária do uso do solo, drenagem urbana, controle de doenças transmissíveis e demais serviços e obras especializadas, com a finalidade de proteger e melhorar as condições de vida rural e urbana.

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CAPÍTULO 2

CONCEITOS BÁSICOS DE UM SISTEMA DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO

 Autores:Engª Ana Lúcia Colares Lopes Rocha Engº Romis Alberto da Silva

2.1) O que é esgoto?

É todo despejo proveniente dos diversos usos da água, tais como as de uso doméstico, contendo matéria fecal e águas servidas, industrial, de utilidade pública, de áreas agrícolas, de superfície, de infiltração, pluviais e outros efluentes sanitários. Outra denominação: águas residuárias.

2.2) Alguns conceitos básicos:

  Sistema de Esgotos Sanitários - SES: é o conjunto de obras e instalações destinadas a

propiciar:

-coleta;

-transporte e afastamento; -tratamento;

-disposição final dos esgotos de forma adequada;

  Esgoto Bruto: esgoto não tratado;

  Esgoto tratado: esgoto após a etapa de tratamento, que remove seus principais

poluentes;

  Águas de infiltração: parcela de contribuição dos esgotos que provêm das águas do

sub-solo, que penetra nas canalizações de esgotos através das juntas, poços de visita e defeitos nas estruturas do sistema;

  Águas pluviais: parcela das águas da chuva que escoa superficialmente;

  Corpo receptor: corpo d’ água que recebe o lançamento de esgotos brutos ou tratados;   Contaminação: introdução de substâncias nocivas no meio, como por exemplo,

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  ETE – Estação de Tratamento de Esgotos;   EEE – Estação elevatória de esgotos;

  Montante: direção para o lado da nascente, de onde correm as águas;

  Jusante: direção para o lado da foz, para onde correm as águas de uma corrente fluvial;   Esgoto Afluente à ETE: esgoto bruto ou parcialmente tratado que flui para uma unidade

de tratamento;

  Esgoto Efluente à ETE: esgoto que flui de um sistema de uma unidade de tratamento;   Esgoto fresco: esgoto bruto recém gerado;

  Esgoto séptico: Esgoto em meio anaeróbio, muito poluído;

  Vazão de Esgotos: a vazão ou descarga de esgotos expressa a relação de quantidade do

esgoto transportado em um período de tempo. Normalmente a vazão é representada pela letra”Q” e é expressa em unidade de volume por unidade de tempo: l/s, m³/h, etc...;

  A vazão média de esgotos domésticos é calculada com base no consumo de água da

localidade, ou seja, em função do consumo médio diário de água de um indivíduo, denominado quota per-capita (QPc). Calcula-se a vazão de esgotos utilizando-se do conceito de coeficiente de retorno água-esgoto. Tal coeficiente situa-se em torno de 80%, ou seja, para cada 100 litros de água consumida são lançados aproximadamente 80 litros de esgotos na rede coletora;

  A vazão de infiltração no sistema de esgotos sanitários ocorre através de tubos

defeituosos, conexões, juntas ou paredes dos poços de visita. A quantidade de água infiltrada depende de diversos fatores como tipo de material das tubulações, tipo de junta empregada, tipo de solo, extensão da rede coletora, profundidade do lençol freático. É expressa em l/s/m ou l/s/km;

  Vazão industrial: a vazão de esgotos produzida depende do tipo e porte da indústria;   Bacia / sub-bacia de contribuição de esgotos: corresponde à parte ou toda área da bacia

hidrográfica que drenam os esgotos. Entende-se por bacia hidrográfica a área da superfície terrestre drenada por um determinado curso d' água e limitada perifericamente pelo limite do divisor das águas.

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2.3) Classificação dos esgotos:

Os esgotos que chegam às Estações de Tratamento de Esgotos são basicamente originados de três fontes distintas:

  Esgotos domésticos;   Águas de infiltração;

  Efluentes não domésticos - os esgotos não domésticos deverão passar por

pré-tratamentos e/ou pré-tratamentos específicos antes de serem lançados no sistema coletor  público ou no corpo receptor.

Esgotos Domésticos:

Provêm principalmente das residências, edificações comerciais, instituições ou quaisquer  edificações que contenham instalações de banheiro, lavanderias, cozinhas ou qualquer  dispositivo de utilização de água para fins domésticos.

Esgotos Não Domésticos:

Provêm principalmente de indústrias – esgotos industriais, de hospitais, laboratórios, unidades de saúde, lavanderias, lavajatos, oficinas mecânicas. Esses esgotos possuem características próprias em função da atividade e do processo industrial empregados.

2.4) Características do esgoto: 2.4.1) Características físicas:

As características mencionadas a seguir são parâmetros de relevância para o estudo dos esgotos sanitários:

Teor de sólidos: Os esgotos domésticos apresentam em média 0,08% de matéria sólida e 99,2% de água. A matéria sólida total do esgoto pode ser definida como a matéria que permanece como resíduo após evaporação a 103°C.

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Temperatura: é ligeiramente superior a das águas de abastecimento; variação conforme as estações do ano, sendo mais estável que a temperatura do ar. Influencia na atividade microbiana, na solubilidade dos gases e na viscosidade do líquido;

Odor: No esgoto fresco o odor é oleoso, relativamente desagradável, no esgoto séptico o odor é fétido, desagradável, devido ao gás sulfídrico e outros produtos da decomposição; Cor: Os componentes responsáveis pela cor são os sólidos dissolvidos. No esgoto fresco a cor é ligeiramente cinza, no esgoto séptico a cor é cinza escuro ou preto;

Turbidez: Representa o grau de interferência com a passagem de luz através do líquido, conferindo uma aparência turva no mesmo. È causada por uma grande variedade de sólidos em suspensão. Esgotos mais frescos ou mais concentrados geralmente possuem maior  turbidez.

2.4.2) Características químicas:

A origem dos esgotos permite classificar as características químicas em dois grandes grupos:

a) da matéria orgânica; b) da matéria inorgânica

a) Cerca de 70% dos sólidos no esgoto são de origem orgânica. Geralmente, estes compostos orgânicos são uma combinação de carbono, hidrogênio, oxigênio, algumas vezes com nitrogênio. Os grupos de substâncias orgânicas são constituídos principalmente por:

  compostos de proteínas (40 a 60%);   carboidratos (25 a 50%);

  gordura e óleos (10%);

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b) A matéria inorgânica contida nos esgotos é formada, principalmente pela presença de areia e de substâncias minerais dissolvidas. A areia é proveniente de água de lavagem de ruas e de águas do subsolo, que chegam às galerias de indevidamente ou se infiltram através das juntas das canalizações.

2.4.3) Características biológicas:

Os principais organismos encontrados nos rios e nos esgotos são as bactérias, os fungos, os protozoários, os vírus, as algas e os grupos de plantas e de animais.

As bactérias constituem talvez o elemento mais importante deste grupo de organismos, que são responsáveis pela decomposição e estabilização da matéria orgânica, tanto na natureza como nas unidades de tratamento biológico.

Há vários organismos cuja presença num corpo d'água indica uma forma qualquer de poluição. As bactérias coliformes são típicas do intestino do homem e de outros animais de sangue quente (mamíferos em geral) e, justamente por estarem sempre presentes no excremento humano (100 a 400 bilhões de coliformes/habitante x dia) e serem de simples determinação, são adotadas como referência para indicar a grandeza da contaminação. 2.5) Sistema de esgotos sanitários

À medida que as comunidades e a concentração da população tornam-se maiores, as soluções individuais para o destino do esgoto doméstico devem dar lugar às soluções de caráter coletivo denominadas de “sistema de esgotos”. O sistema unitário consiste na coleta de águas pluviais, dos esgotos domésticos e dos despejos industriais em um único coletor.

No sistema separador absoluto , os esgotos domésticos ficam completamente separados dos esgotos pluviais. É o sistema adotado no Brasil. Um sistema de esgotos sanitário é constituído das seguintes unidades:

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Ramal Predial: Os ramais prediais são os ramais domiciliares, que transportam os esgotos para a rede pública de coleta.

Coletor: Os coletores recebem os esgotos das residências e demais edificações, transportando-os aos coletores-tronco. Por transportarem uma menor vazão, possuem diâmetros proporcionalmente menores que os das demais tubulações.

Coletor-tronco: Os coletores-tronco recebem as contribuições dos coletores, transportando-os atransportando-os interceptores. Os diâmetrtransportando-os são usualmente mais elevadtransportando-os que transportando-os dtransportando-os coletores. Interceptor: Os interceptores correm nos fundos de vale, margeando cursos d'água ou canais. Os interceptores são responsáveis pelo transporte dos esgotos gerados na sua sub-bacia, evitando que os mesmos sejam lançados nos corpos d'água. Em função das maiores vazões transportadas, os diâmetros são usualmente maiores que os dos coletores-tronco. Emissário: Os emissários são similares aos interceptores, com a diferença de que não recebem contribuições ao longo do percurso. A sua função é transportar os esgotos até a estação de tratamento de esgotos.

Poços de Visita: Os poços de visita (Pvs), são estruturas complementares do sistema de esgotamento. A sua finalidade é permitir a inspeção e limpeza da rede. Podem ser  adotados nos trechos iniciais da rede, nas mudanças (direção, declividade, diâmetro ou material), nas junções e em trechos longos.

Elevatória (EEE): Quando as profundidades das tubulações tornam-se demasiado elevadas, quer devido à baixa declividade do terreno, quer devido à necessidade de se tranpor uma elevação, torna-se necessário bombear os esgotos para um nível mais elevado. A partir  desse ponto, os esgotos podem voltar a fluir por gravidade. As unidades que fazem o bombeamento são denominadas elevatórias, e as tubulações que transportam o esgoto bombeado são denominadas linhas de recalque.

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Estação de tratamento de esgotos (ETE): A finalidade das estações de tratamento de esgotos é a de remover os poluentes dos esgotos, os quais viriam a causar uma deterioração da qualidade dos corpos d'água. A etapa de tratamento de esgotos tem sido negligenciada em nosso meio, mas deve-se reforçar que o sistema de esgotamento sanitário só pode ser considerado completo se incluir a etapa de tratamento.

Disposição final: Após o tratamento, os esgotos podem ser lançados ao corpo d'água receptor ou, eventualmente, aplicados no solo. Em ambos os casos, há que se levar em conta os poluentes eventualmente ainda presentes nos esgotos tratados, especialmente os organismos patogênicos e metais pesados. As tubulações que transportam estes esgotos são também denominadas de emissários.

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CAPÍTULO 3

NOÇÕES BÁSICAS DE QUALIDADE DE ÁGUA E FUNDAMENTOS DE BIOLOGIA E QUÍMICA APLICADOS AO TRATAMENTO DE ESGOTO

 Autores:Eng. Civil   Ana Lúcia Colares L. Rocha Eng. Civil Áttila Moraes Jardim Júnior 

Biól. Wilma Maria Coelho

3.1) Introdução

Para a engenharia sanitária, o estudo da água é muito mais que a sua simples caracterização da molecular H2O. Ao longo do seu ciclo pela natureza a água incorpora

diversas impurezas, que interferem na sua qualidade. Com o desenvolvimento econômico dos últimos séculos, o homem vem, a cada dia, por todo o globo terrestre, interferindo com mais intensidade sobre a qualidade das águas. Essa ação pode comprometer a sobrevivência dos seres vivos. Inclusive a vida do homem vem sendo afetada.

A importância da biologia para a engenharia sanitária é inquestionável. Ela é relevante não só pela necessidade ecológica de se preservar as vidas ligadas aos mais diferentes ambientes da Terra, pois todos eles necessitam de água para haja vida, mas também porque a maioria dos processos de tratamento de águas poluídas se dá por ação biológica. O presente capítulo pretende abordar sinteticamente alguns fundamentos de biologia que são básicos para a compreensão de dois temas: 1) Da necessidade da existência de controle da poluição das águas, para garantia de vidas e 2) Como a microbiologia pode favorecer a decomposição da matéria orgânica presente em águas poluídas, sendo um dos instrumentos mais usuais ao tratamento de esgotos.

3.2) Ecossistema:

Ecossistema é um complexo sistema de relações mútuas, com transferência de energia e de matéria, entre o meio abiótico e os seres vivos de determinada região. Dessa forma, um

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ecossistema é formado, necessariamente, de fatores bióticos (organismos vivos) e fatores abióticos (elementos físicos e químicos do ambiente, como luz, calor, pH, grau de salinidade, variações de pressão etc.). Cada um destes fatores influencia as propriedades do outro e cada um é necessário para a manutenção da vida, como a conhecemos na Terra. Constituem-se em ecossistemas uma floresta, uma campina, uma faixa mais profunda ou mais superficial do mar, de um rio ou de uma lagoa, um aquário ou até mesmo uma poça d’água, pois nela também se encontram organismos interagindo com fatores abióticos.

3.2.1) Principais tipos de Ecossistemas Naturais: a) Ecossistemas dulcícolas:

Lêntico (águas paradas): lagos, tanques etc...; Lótico (águas correntes): rios, riachos etc...; Terras úmidas: brejos e florestas de pântanos. b) Ecossistemas marinhos:

Oceano aberto (pelágico);

Águas de plataforma continental (águas costeiras);

Regiões de ressurgência (áreas férteis de alta produtividade pesqueira);

Estuários (baías litorâneas, estreitos, desembocaduras de rios, salgadios etc...). 3.3) Cadeia alimentar aquática

Uma cadeia alimentar é um sistema inter-relacionado de organismos que produzem alimentos, organismos que consomem alimentos e organismos que decompõem tecidos vegetal e animal em nutrientes para a síntese de mais alimentos. Os microorganismos desempenham um papel essencial em diversos aspectos desse sistema. Os principais elementos da cadeia alimentar aquática são:

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Plâncton: comunidade de organismos que flutuam na água, levados pelas correntes aquáticas, sendo constituídos pelo fitoplâncton e zooplâncton.

Fitoplâncton: O plâncton é formado por vegetais microscópios. Esses organismos são autotróficos, ou seja: são capazes de sintetizar seus próprios alimentos. Nos ecossistemas aquáticos (rios, mares,lagos, etc), os principais organismos, que dão origem a cadeia alimentar, são algas microscópicas que flutuam livremente na água. Elas constituem o fitoplâncton que serve de alimento ao zooplâncton.

Zooplâncton: Conjunto de seres heterotróficos (que não são capazes de sintetizar seus próprios alimentos) que também são levados passivamente pelo movimento das águas: protozoários, pequenos invertebrados (copépodes – crustáceos que medem entre 1 a 5 mm) e larvas de animais ma (moluscos, anelídeos, artrópodes, etc). Os organismos do Zooplâncton representam os consumidores primários da cadeia alimentar.

Algas Pluricelulares e Pequenos Vegetais: esses organismos aquáticos de maior dimensão também são autotróficos e juntamente com o fitoplâncton constituem a base da cadeia alimentar aquática.

Peixes: Os pequenos peixes representamos consumidores secundários da cadeia alimentar, enquanto os peixes maiores e outros animais aquáticos formam o grupo dos consumidores terciários.

Outros Animais: outros animais de grande porte, dentre os quais o homem, formam o grupo dos consumidores que estão no topo da cadeia alimentar.

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3.4) A qualidade da água e sua importância para os seres vivos e para o homem

A qualidade da água é resultante de fenômenos naturais e da atuação do homem. De maneira geral, pode-se dizer que a qualidade de uma determinada água é função do uso e da ocupação do solo na bacia hidrográfica. Tal fato se deve aos seguintes fatores:

Condições naturais: mesmo em condições que a bacia hidrográfica seja preservada, existe a incorporação de sólidos em suspensão ou dissolvidos na água. Pode-se citar como exemplo rios totalmente preservados, ainda existentes na Bacia Amazônica, que têm suas águas repletas de sólidos, matéria orgânica e não simplesmente H2O (líquido incolor,

inodoro, insípido, etc).

Interferência do homem: a interferência do homem , dependendo da forma que ocupa o solo ou faz o uso da água, pode representar grande interferência na qualidade da água. Quando o homem aplica defensivos no solo, sem os devidos cuidados, ou lança esgoto nos rios, causam algum tipo de ação predadora.

As condições naturais da qualidade da água dos recursos hídricos não representam uma ameaça ecológica, pois os ecossistemas ali encontrados já estão ambientados a ela. Por  outro lado, a interferência humana na poluição das águas tem que ser disciplinada. Para que os diferentes ecossistemas, aquáticos ou terrestres, sejam preservados, certos limites de poluição têm que ser fixados e obedecidos. A determinação desses limites, ou padrões ambientais, também é importante para a garantia de saúde e qualidade de vida ao homem. Por isto, os países fazem leis fixando os níveis de poluição permitidos e os Estados , por  sua vez, definem padrões específicos para a região.

3.5) Impurezas encontradas na água

Os diversos componentes presentes na água, e que alteram seu grau de pureza, podem ser  tratados sinteticamente através de suas características, a saber:

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de maiores dimensões – maiores que 10-3mm. Exemplo: areia, pedaços de folhas, etc), na

forma coloidal (sólidos de dimensão entre 10-6 mm e 10-3mm) , ou dissolvidos (sólidos de

menores dimensões entre 10-9mm e 10-6mm) , dependendo do seu tamanho.

Características químicas: As impurezas podem ser matéria orgânica ou inorgânica. As substâncias orgânicas presentes na água são representadas em análise laboratorial como sólidos voláteis. As inorgânicas relacionam-se aos sólidos fixos.

Características biológicas: Seres vivos ou mortos. Na avaliação da qualidade da água, os microorganismos assumem o papel de maior importância, devido a sua grande predominância em determinados ambientes e também porque são esses organismos microscópios (bactérias, algas, protozoários, etc) que promovem a auto depuração dos despejos. Os microorganismos da água são especialmente importantes porque estão associados a doenças.

O gráfico abaixo melhor visualiza esta divisão dos componentes das águas: IMPUREZAS

CARACTERISTICAS

FÍSICAS CARACTERISTICASQUÍMICAS CARACTERISTICASBIOLÓGICAS

Sólidos Gases Inorgânicos Orgânicos

Ser vivo Suspensos Colidais Dissolvidos Matéria em decomposição Animais Vegetais Microorganismos

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Os recursos hídricos preferencialmente deveriam manter suas características naturais, pois elas permitiriam a preservação dos diferentes ecossistemas neles existentes e não contribuiriam para contaminação hídrica de muitas doenças ligadas aos lançamentos de esgotos sanitários. É importante se ter em mente que nem sempre a água dos rios, em suas características naturais, são próprias ao consumo humano. Muitas vezes elas carregam impurezas, contaminantes químicos, ou biológicos, que são prejudiciais à saúde. Poluição das águas:  Entende-se por poluição das águas a adição de substâncias ou de formas de energia que, diretamente ou indiretamente, alterem a natureza do corpo d’água de uma maneira que prejudique os legítimos usos que deles são feitos. Esse conceito associa poluição a prejuízos. Uma das formas de poluição que mais causam prejuízos ao homem e ao meio ambiente é o lançamento de esgoto sanitário bruto, sem o tratamento adequado, nos corpos d’água.

3.6) Parâmetros de qualidade da água

A qualidade da água pode ser representada por diversos parâmetros, que traduzem as suas características físicas, químicas e biológicas. Esses parâmetros são verificados em laboratórios, através de diferentes análises. Eles servem para definir a qualidade da água tanto para o abastecimento, como para águas residuais, mananciais (recurso hídrico dos quais se retira água para abastecimento) e corpos receptores (recurso hídrico nos quais se lançam resíduos).

Os principais parâmetros utilizados para se definir a qualidade das águas são: 3.6.1) Parâmetros físicos:

Cor: Representa a coloração da água. Geralmente a cor está relacionada com os sólidos dissolvidos. Esse parâmetro é determinante para a aceitação de água para consumo humano. Uma água de abastecimento deve ser o mais incolor possível. Cores mais acentuadas em águas naturais representam a presença de matéria orgânica em decomposição ou a presença de ferro ou manganês.

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Turbidez: Representa o grau de interferência com a passagem de luz. A turbidez relaciona-se principalmente à prerelaciona-sença de sólidos suspensos na água. É esteticamente desagradável, embora não represente inconveniente sanitário obrigatoriamente. A utilização desse parâmetro é comum ao processo de tratamento de água e também de esgoto.

Sabor e odor: São parâmetros relativos aos sentidos do gosto e do olfato. São parâmetros relevantes para a produção de água de abastecimento. Comumente estão relacionados a presença de matéria orgânica em decomposição ou presença de contaminantes industriais.

Temperatura: Representa a intensidade de calor da água. É um parâmetro de maior  importância para caracterização de corpos d’água e interfere nos processos de tratamento de água e esgoto.

3.6.2) Parâmetros químicos:

pH: Representa a concentração de íons de hidrogênio H+. Dá uma indicação da acidez,

neutralidade, ou alcalinidade da água. Os sólidos dissolvidos na água são os agentes que interferem no valor do seu pH. É um parâmetro de relevância tanto para o tratamento da água, como do esgoto. Valores de pH afastados da neutralidade podem afetar a vida nas águas.

Interpretação: pH < 7: condição ácida pH = 7: condição neutra pH > 7: condição básica

Alcalinidade: Representam a quantidade de íons presentes na água para neutralizar os íons H+. Os principais constituintes da alcalinidade são os bicarbonatos (HCO

3); carbonatos

(CO32-); e hidróxidos.(HO-). A constituição da água, com maior ou menor concentração

variada de cada um desses íons propicia alterações no valor do pH das águas. Interpretação: A alcalinidade, o teor de gás carbônico e o pH estão relacionados pH < 9,4: presença de hidróxidos ou carbonatos;

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pH entre 8,3 e 9,4 presença de carbonatos e bicarbonatos; pH entre 4,4 e 8,3 presença apenas de bicarbonato.

Acidez: Capacidade da água em resistir às mudanças de pH causadas pelas bases. Relaciona-se à presença de gás carbônico livre (CO2) e ácido sulfídrico (H2S). Tem pouco

significado sanitário. Podem caracterizar decomposição de matéria orgânica na água ou contaminação industrial.

Interpretação: A alcalinidade, o teor de gás carbônico e o pH estão relacionados pH > 8,2: ausência de CO2;

pH entre 4,5 e 8,2 acidez carbônica;

pH <4,5 ácidos minerais fortes provenientes de despejos industriais.

Dureza: Concentração de cátodos multimetálicos em concentração. Os cátodos mais comuns são divalentes (Ca+2) e (Mg+2). Não há evidência de que a dureza interfira sobre a

qualidade dos esgotos.

Ferro e manganês: O ferro e manganês quando presentes nas águas, apresentam-se nas formas insolúveis (Fe+3) e (Mn+4). Não há evidência de que interfiram sobre a qualidade dos

esgotos.

Cloretos: Todas as águas naturais, em maior ou menor escala, possuem íons resultantes da dissolução de minerais. Os cloretos (Cl-) são advindos da dissolução de sais. Estão portanto

relacionados aos sólidos dissolvidos.

Nitrogênio: Dentro do ciclo do nitrogênio na biosfera, ele pode alternar entre diversos estados de oxidação. No meio aquático, o nitrogênio pode ser encontrado nas seguintes formas:

(N) – nitrogênio molecular, neste estado é volátil e escapa para a atmosfera; (NH3) – amônia, nesta forma é nocivo aos peixes;

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(NO3-) – nitrato (segunda forma oxidada);

Nitrogênio orgânico – dissolvido na água ou em suspensão.

A origem natural do nitrogênio na água deve-se a atmosfera e principalmente a decomposição de compostos orgânicos presentes nos lançamentos de despejos na água, motivados por ação humana. Ele é imprescindível para o crescimento dos microorganismos responsáveis pelo tratamento de esgotos. Mas quando sua concentração é muito elevada em um recurso hídrico pode ser prejudicial, pois pode provocar o consumo de oxigênio dissolvido (O2) e o crescimento exagerado dos microorganismos comprometendo a vida no

meio hídrico. Esse fenômeno é conhecido como eutrofização.

Na decomposição natural de matéria orgânica, observa-se existir um ciclo. Verifica-se a conversão de amônia a nitritos e de nitritos a nitratos, implicando no consumo de oxigênio do meio. Por isto, em um corpo d’água, a forma do nitrogênio predominante na água pode fornecer informações sobre o estado de poluição. Poluição recente está associada a presença de nitrogênio nas formas orgânicas ou de amônia. Poluição remota está associada a presença de nitratos.

Fósforo: As principais formas que o fosfato se apresenta nas águas são: ortofosfatos, polifosfatos e fosfato orgânico. A sua presença na água está associada a sólidos em suspensão ou sólidos em solução. Sua origem natural nas águas se deve a sua presença de compostos orgânicos e a sua dissolução em compostos no solo. A ação humana também propicia o incremento de fósforo na água, através dos despejos sanitários ou industriais.

O fósforo é um elemento indispensável ao crescimento dos microorganismos responsáveis pelo tratamento do esgoto.

Oxigênio dissolvido: O oxigênio dissolvido (OD) é de especial importância para os organismos aeróbios (que necessitam do oxigênio para respirar). Assim um esgoto tratado deve conter certo índice de OD antes de ser lançado no corpo receptor, ou estar isento de substâncias que podem ser decompostas, através do consumo de OD das águas.

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Será mostrado mais adiante que a estabilização da matéria orgânica dos esgotos se dá pelo consumo de OD pelas bactérias. Quando esta estabilização de matéria orgânica provocar a extinção de OD do meio, obtém-se uma condição anaeróbia. Quando ela ocorre, provoca a geração de maus odores e a mortandade dos peixes.

A origem natural de OD na água relaciona-se a dissolução do oxigênio atmosférico nas turbulências das correntezas das águas e pela sua produção pelos organismos fotossintéticos (algas).

Pela sua importância para a decomposição de matéria orgânica e também para a existência de vida nas águas, o OD é considerado o principal parâmetro de caracterização dos efeitos da poluição por despejos orgânicos nas águas.

Matéria orgânica: A matéria orgânica presente nos corpos d’água é a causadora do principal problema de poluição dos recursos hídricos. O consumo de oxigênio do meio aquático pelos microorganismos nos seus processos metabólicos e estabilização da matéria orgânica, reduz a concentração de OD, comprometendo a existência da vida aquática.

A Demanda Bioquímica de Oxigênio – DBO retrata de uma forma indireta, o teor de matéria orgânica nos esgotos ou nos corpos d’água. Trata-se de uma indicação do potencial de consumo de oxigênio dissolvido do meio.

Micropoluentes inorgânicos: Uma grande parte dos micropoluentes inorgânicos são tóxicos. Nesse grupo encontram-se os metais pesados. Entre os metais pesados que se dissolvem na água incluem-se: As - arsênio Cd - cádmio Cr - cromo Pb - chumbo Hg - mercúrio Ag - prata

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Vários destes metais encontram-se na cadeia alimentar aquática representando um grande perigo para os organismos situados nos degraus superiores. Felizmente a concentração dos metais tóxicos nas águas dos corpos d’água é bem pequena. A atividade humana em mineradoras representa um sério problema ambiental, quando propicia o lançamento de metais pesados na água ou no solo. Como foi abordado anteriormente, a concentração dos micropoluentes inorgânicos é mais relevante para o tratamento de água.

Micropoluentes orgânicos: Alguns materiais orgânicos são resistentes à degradação biológica e com o agravante de estarem associados a problemas de toxicidade. Entre esses produtos encontram-se os defensivos agrícolas, alguns tipos de detergentes e outros produtos químicos. A presença desses compostos orgânicos da água se dá por dissolução. O grande problema desses compostos é que mesmo em reduzida concentração provocam grandes problemas de toxidade.

A origem desses produtos nos corpos d’água pode até, eventualmente, ter origem natural, pois podem estar presentes em madeiras. Sua freqüência expressiva, no entanto, está associada a ação do homem.

Os micropoluentes orgânicos afetam muito mais significativamente o abastecimento público. Mas, especialmente, os detergentes tem ocasionado problemas em algumas ETEs da SANEAGO.

3.6.3) Parâmetros biológicos:

Para definição da qualidade da água dos corpos d’água, os microorganismos apresentam dois aspectos relevantes: 1) de promoverem a transformação da matéria dentro dos ciclos biogeoquímicos (auto depuração). Esse aspecto é extremamente benéfico à preservação dos recursos hídricos e 2) de, por outro lado, ocasionarem a transmissão de doenças. Sendo assim, para garantia de que um corpo d’água não afete a saúde pública, torna-se essencial conhecer a potencialidade de contaminação que ele pode oferecer.

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potencialidade de microorganismos patológicos, é a quantificação dos coliformes, em especial de Escherichia coli . Esse é um método indireto de aferição. As bactérias

Escherichia coli residem apenas no intestino dos animais de sangue quente e não são patogênicas. Em um grama de fezes, em média, são encontrados 50 milhões de fecais, ou 3 milhões por 100 ml de esgoto. Os microorganismos causadores de doenças entéricas se originam da mesma fonte, ou seja, fezes contaminadas. Conseqüentemente a água com poluição fecal, via presença de coliformes fecais, é identificada como sendo potencialmente perigosa.

3.7) Principais consequências do lançamento de esgoto nos corpos hídricos 3.7.1) Aumento da DBO do corpo receptor :

Como o esgoto tem em sua constituição matéria orgânica diluída em água, seu lançamento em um corpo d’água provoca o aumento da concentração de matéria orgânica do meio. Esse aumento de matéria orgânica, como já foi visto anteriormente, pode ser medido pela DBO do meio aquático, pois a Demanda Bioquímica de Oxigênio – DBO retrata de uma forma indireta, o teor de matéria orgânica da água. Trata-se de uma indicação do potencial de consumo de oxigênio dissolvido do meio.

Esse aumento de DBO significa uma expectativa de consumo de OD, o que pode desequilibrar toda a cadeia alimentar do meio aquático.

 

3.7.2) Consumo de Oxigênio Dissolvido – OD:

Como foi mencionado anteriormente, o lançamento de matéria orgânica no meio aquático ocasiona o aumento de consumo de oxigênio dissolvido, pois os microorganismos presentes no meio, ao efetuarem a digestão dessa matéria orgânica, demandam muito oxigênio.

Quando a concentração de OD atinge valores inferiores a 5 mg/l começam a morrer os peixes mais exigentes de oxigênio. Quando a concentração de OD atinge 2 mg/l não é mais possível a sobrevivência de qualquer espécie de peixe no meio. Se a concentração de OD

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atinge essa faixa, repentinamente os peixes mais exigentes podem vir a morrer. Peixes mortos na água representam grande aumento do teor de matéria orgânica. Ou seja, a partir  do lançamento de um dado nível de matéria orgânica na água, o meio pode sofrer uma inversão, deixar de ser aeróbio e transformar-se em anaeróbio.

Problemas relacionados a diminuição de OD nos cursos hídricos são característicos de países em desenvolvimento. Os países desenvolvidos não enfrentam mais esse tipo de problema em seus recursos hídricos.

3.7.3) Transmissão de doenças de veiculação hídrica:

Os esgotos sanitários, por conterem além de matéria orgânica oriunda dos despejos das cozinhas, contém excretas humanas, que representam uma fonte de contaminação por  muitos tipos de microorganismos presentes em indivíduos enfermos. Esse tipo de poluição, que coloca em risco a saúde pública confere ao tratamento de esgoto uma grande alternativa de saúde preventiva.

3.7.4) Poluição por esgotos não residenciais:

Muitos componentes tóxicos provenientes de indústrias, comércios e outras atividades econômicas são despejados nos cursos hídricos. Esse tipo de poluição pode comprometer o meio ambiente e também a saúde pública. Nesse caso, dado a diversidade das formas de contaminação, há a necessidade desses derivados industriais serem, um a um, tratados por  seus próprios geradores. Ou seja, as instituições governamentais devem atuar para forçar  os agentes poluidores a se responsabilizarem pelos danos que provocam à natureza. Isto porque, as Estações Públicas de Tratamento de Esgoto não têm capacidade de reduzir  significativamente a concentração de muitos contaminantes industriais despejados nos esgotos.

3.8) Lei que regulamenta a poluição de corpos d’água: RESOLUÇÃO 357 – CONAMA Uma das formas de promover a gestão do meio ambiente se dá através do uso de leis. Elas

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definem a conduta a ser obedecida por agentes poluidores com o objetivo de amenizar os impactos do desenvolvimento sobre o meio ambiente.

No Brasil, o Conselho Nacional do Meio Ambiente – CONAMA, é o órgão governamental que disciplina os padrões a serem observados para se adequar os lançamentos de esgotos. A Resolução 357, de 17 de março de 2005, dispõe sobre a classificação dos corpos d’água e diretrizes ambientais para seu enquadramento, bem como estabelece padrões de lançamentos de efluentes. Para as águas doces, existem cinco classificações em ordem decrescente de qualidade: classe especial, classe 1 , classe 2, classe 3 e classe 4. Considera-se que este enquadramento deve estar baseado não necessariamente no estado atual do corpo d’água, mas nos níveis de qualidade que deveriam possuir para atender às necessidades da comunidade.Para os lançamentos de efluentes das estações de tratamento de esgotos, a legislação estadual determinou que todos os cursos d’água do Estado de Goiás pertencem à classe 2.

Na classe 2, as águas podem ser destinadas aos seguintes usos:

  ao abastecimento para consumo humano, após tratamento convencional;   à proteção das comunidades aquáticas;

  à recreação de contato primário, tais como natação, esqui aquático e mergulho, conf.

Resolução CONAMA nº 274 de 2000;

  à irrigação de hortaliças, plantas frutíferas e de parques, jardins, campos de esporte e

lazer, com os quais o público possa vir a ter contato direto; e,

  à aqüicultura e à atividade de pesca.

Visando apresentar soluções efetivas à poluição dos corpos d’água, o CONAMA estabelece muitos padrões, ou seja, parâmetros a serem mantidos nos corpos receptores. Dentre eles, os abaixo listados merecem maior atenção:

Concentração de OD nos corpos d’água: O oxigênio dissolvido verificado a montante do lançamento deve ser comparado ao verificado a jusante. Esta preocupação visa manter o nível de oxigênio suficiente para preservar a “vida” nos corpos d’água. Para a classe 2, o

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OD em qualquer amostra ,não deve ser inferior a 5 mg/l O2.

Concentração de DBO nos corpos d’água: Assim como existe um valor restritivo de OD, para manter as condições mínimas de vida aquática nos corpos receptores, há também um valor limite para a DBO – Demanda Bioquímica de Oxigênio. Para a classe 2, em qualquer  amostra, a DBO 5 dias a 20°C dever ser de no máximo 5 mg /l O2.

Coliformes Fecais: A contagem de E. Coli evidencia a contaminação fecal, sendo portanto um indicador muito importante. A presença de E. Coli nas águas pode estar ligada à contaminação por patogênicos, microorganismos causadores de doenças. Existe limitação para o padrão das águas classe 2 deste parâmetro, estabelecidos pelo órgão ambiental competente.

Nutrientes: A necessidade de remoção de nutrientes nitrogênio, fósforo e potássio (N, P, K), prende-se mais aos lançamentos destinados dos meios lênticos, dado significativo desenvolvimento de algas, possibilidade de ocorrência de eutrofização em lagoas, lagos, etc.

Os parâmetros citados são determinantes nos estudos dos tratamentos de esgotos, pois devem ser respeitados e atendidos em quaisquer condições do corpo receptor. O estudo da autodepuração do corpo receptor em conjunto com o nível de tratamento dos esgotos a ser  adotado devem garantir os valores de DBO, OD e coliformes do corpo receptor dentro dos limites da classe a qual este pertence, ou seja a classe 2, em se tratando do Estado de Goiás. Observa-se que nos casos de corpos receptores bem caudalosos, estes limites são mais facilmente alcançados comparados com corpos receptores com pouca vazão.

3.9) A autodepuração dos cursos d’água

Um corpo d’água poluído por lançamentos de matéria orgânica biodegradável sofre um processo de recuperação denominado de autodepuração. A autodepuração realiza-se por  meio de processos físicos (diluição, sedimentação) químicos (oxidação) e biológicos. A decomposição da matéria orgânica corresponde, portanto, a um processo biológico

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integrante do fenômeno da autodepuração. A matéria orgânica é consumida pelos microorganismos aeróbios, que transformam os compostos orgânicos de cadeias mais complexas, como proteínas e gordura, em compostos mais simples como amônia, aminoácidos e dióxido de carbono. Durante a decomposição , há um decréscimo nas concentrações de oxigênio dissolvido na água devido à respiração dos microorganismos decompositores. O processo de autodepuração completa-se com a reposição, pela reaeração, desse oxigênio consumido.

O processo de autodepuração pode ser dividido em duas etapas: a) Decomposição

A quantidade de oxigênio dissolvido na água necessária para a decomposição da matéria orgânica é chamada de Demanda Bioquímica de Oxigênio – DBO. Em outras palavras, a DBO é o oxigênio que vai ser respirado pelos microorganismos decompositores aeróbios para a decomposição da matéria orgânica lançada na água.

O conhecimento da DBO do esgoto como um todo já é suficiente para determinar o impacto do despejo desse material na concentração de oxigênio dissolvido OD , do corpo d’água receptor.

O consumo de oxigênio dissolvido para a digestão da matéria orgânica ocorre durante um certo intervalo de tempo. Convencionou-se que as medições experimentais de DBO devem ser feitas com ensaios que tenham duração de 5 dias, que se refere a decomposição da matéria orgânica carbonácea. A temperatura afeta a taxa de degradação da matéria orgânica, pois o metabolismos dos microorganismos decompositores tende a acelerar-se com o aumento da temperatura. A determinação experimental da DBO é convencionalmente feita a uma temperatura de 20°C, sendo adotado o símbolo de DBO5,20, para representá-la.

Quando os microorganismos terminam sua tarefa, dizemos que a matéria orgânica foi estabilizada ou mineralizada, por não existirem mais compostos orgânicos biodegradáveis, mas apenas água, gás carbônico e sais minerais.

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b) Recuperação de oxigênio dissolvido ou reaeração

Existem fontes contínuas que adicionam oxigênio à água: a atmosfera e a fotossíntese. As trocas atmosféricas são mais intensas quanto maior for a turbulência no curso de água. Ocorre que, durante a fase de decomposição, os microorganismos que morrem, o oxigênio começa a “sobrar” e a sua concentração aumenta novamente. Essas duas etapas ocorrem simultaneamente ao longo de todo o processo.

Caso a quantidade de matéria orgânica lançada seja muito grande, pode haver o esgotamento total do oxigênio dissolvido na água. A decomposição será feita pelos microorganismos anaeróbios, que prosseguem as reações de decomposição utilizando o deslocamento do hidrogênio para a quebra da cadeia orgânica. Como subproduto dessa decomposição haverá a formação de metano, gás sulfídrico e outros. A decomposição anaeróbia não é completa, devendo ser completada pela decomposição aeróbia quando o rio apresentar teores mais elevados de oxigênio.

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3.10) O processo biológico de tratamento de esgoto

As bactérias e protozoários compreendem os principais grupos de microorganismos no sistema “vivo” dos processos biológicos utilizados genericamente em todos os países. No Brasil e outros países de temperatura tropical, o crescente uso de lagoas de estabilização, fazem das bactérias e protozoários, em companhia das algas que provêem oxigênio ao meio aquático, os principais organismos vivos de decomposição biológica da matéria orgânica presente no esgoto.

Nos processo de tratamento de esgoto há uma interação de diversos mecanismos, alguns acontecendo simultaneamente, outros seqüencialmente. A atuação microbiana inicia-se no próprio sistema de coleta de esgoto e atinge seu máximo na Estação de Tratamento de Esgoto – ETE. Os processos biológicos propiciam a oxidação da matéria carbonácea e, eventualmente, a oxidação da matéria nitrogenada.

 

O metabolismo da matéria carbonácea ocorre de duas formas genéricas, de acordo com a disponibilidade de oxigênio livre no meio:

a) Conversão Aeróbia:  

Quando há disponibilidade de oxigênio no meio, a conversão é denominada aeróbia. A equação apresentada abaixo é uma simplificação desse processo. Nela a matéria orgânica representada por uma molécula de glicose é decomposta em gás carbônico e água.

C6H12O6 + O2 6 CO2 + 6 H2O + Energia

Características desse modelo de conversão:

  Conversão da matéria orgânica em dois produtos inertes;   Utilização de oxigênio;

  Produção de gás carbônico;   Liberação de energia.

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b) Conversão Anaeróbia:

Quando não há disponibilidade de oxigênio no meio, a conversão é denominada anaeróbia. A equação apresentada abaixo é uma simplificação desse processo. Nela a matéria orgânica representada por uma molécula de glicose é decomposta em metano e gás carbônico.

C6H12O6 3 CH4 + 3 CO2 + Energia

Características desse modelo de conversão:

  Não exclusividade da oxidação. Se de um lado o carbono do CO2 se apresenta em seu

maior estado de oxidação, o CH4 é altamente oxidável, mas por ser uma fase gasosa se

desprende do meio;

  Não utilização de oxigênio livre;

  Produção de metano e gás carbônico;   Liberação de energia.

O processo facultativo é a variante mais simples de lagoas de estabilização (sob o aspecto de representar a simples retenção de esgotos por um tempo suficiente para que os processos naturais estabilizem a matéria orgânica). Por outro lado, aprofundando na descrição do processo, mostra a diversidade do meio vivo atuante no processo. A matéria orgânica particulada em suspensão (DBO particulada) tende a sedimentar, vindo a constituir  o lodo de fundo. Em processo anaeróbio, lentamente as bactérias anaeróbias convertem essa matéria orgânica em gás carbônico, água, metano e fração inerte. A matéria orgânica dissolvida (DBO solúvel) e a matéria orgânica em suspensão, de pequenas dimensões (DBO finamente particulada) não sedimentam, permanecendo dispersas no meio líquido. Na camada superficial tem-se a zona aeróbia. Nela essa matéria orgânica solúvel é oxidada por  meio da respiração aeróbia. O suprimento de oxigênio é proveniente da atuação das algas, que absorvendo a irradiação solar, realizam a fotossíntese, aproveitando-se do gás carbônico oriundo da conversão anaeróbia da camada de fundo da lagoa. Dessa forma observa-se um equilíbrio do oxigênio gerado pelas algas e consumido pelas bactérias.

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FIGURA 1 - PROCESSO BIOLÓGICO FACULTATIVO (Serpig, 1996, Volume 3 p.19) 

3.11) Fatores que interferem sobre o processo biológico

Fatores ambientais e a composição do esgoto interferem decisivamente no metabolismo biológico. A temperatura, a disponibilidade de nutrientes, a presença de oxigênio, o pH, a presença de elementos tóxicos e, no caso das estações fotossintéticas, a insolação representam fatores com capacidade de interferir no “meio vivo” que decompõe as matérias orgânicas do esgoto.

Em especial, os fatores mais comumente observáveis nos processos de tratamento de esgoto são:

Temperatura: os processos biológicos ocorrem entre temperaturas de 20 a 30ºC, em países de clima quente; e entre 8 a 10ºC, em países de clima frio. A taxa de atividade biológica dobra com o incremento de 10 a 15ºC.

pH: anomalias no pH interferem, sobretudo, nos processos anaeróbios de alta taxa. Essa concepção de tratamento deve ser mantido com valores entre 6,6 e 7,4. Fora da faixa entre 6,0 e 8,0, o processo torna-se extremamente instável.

Luminosidade: nos processos fotossintéticos a insolação é um dos fatores determinantes da performance do processo biológico. Ela favorece o desenvolvimento de algas que aumentam a disponibilidade de oxigênio no meio.

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3.12) Geração de lodo

Todos os processos de tratamento de esgoto visam condicionar o efluente líquido final para minimizar impactos nocivos ao corpo receptor. Por outro lado, alguns processos ocasionam a geração freqüente de lodo. Outros ocasionam uma grande quantidade desse produto ao final da vida do sistema.

O conhecimento da composição desse lodo é importante, uma vez que sua disposição final é tarefa de uma rotina operacional em algumas estações de tratamento de esgotos. Basicamente o lodo gerado em uma estação de tratamento é composto de:

  Compostos orgânicos: a parcela de compostos orgânicos é normalmente medida pela

concentração de sólidos voláteis ou percentuais de sólidos voláteis em relação aos sólidos totais. A elevada concentração de matéria orgânica no lodo caracteriza a sua desestabilização, possibilidade de decomposição anaeróbia, putrefação, geração de odores e atração de vetores;

  Nutrientes: os valores típicos de nitrogênio, fósforo e potássio são sempre menores que o

desejado nos fertilizantes para uso agrícola, no entanto, o lodo pode ter um papel importante como condicionador do solo.

  Organismos patogênicos: São inúmeros os organismos patogênicos presentes no esgoto

e conseqüentemente também nos lodos. O controle é exercido através dos coliformes fecais, as salmonelas e os ovos de helmintos.

  Metais: são mais significativos para os esgotos de uma área densamente industrializada,

uma vez que suas maiores concentrações provêm de processos industriais.

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CAPÍTULO 4

COLETA DE AMOSTRAS DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS

 Autor : Biól. Wilma Maria Coelho

4.1) Importância da amostragem

A amostragem é a etapa inicial de uma análise que envolve grande responsabilidade, devendo ser feita criteriosamente, pois todo um esforço analítico está na dependência direta do cuidado com que tenha sido tomado a amostra para análise. Os resultados obtidos, na avaliação dos dados, conduzirão às possíveis ações de reabilitação a que devem submeter  um sistema de tratamento para que sejam alcançados os objetivos propostos inicialmente no projeto.

A amostra representa a síntese do comportamento do universo estudado, ou seja, ela deve ser representativa do conjunto que se quer avaliar e a forma de tomá-la depende da natureza do material e objetivo do trabalho a ser executado, conseqüentemente, a precisão de uma análise em laboratório, só é possível se a amostra colhida for representativa. O aparelho faz a determinação certa e precisa, mas a amostra deverá representar fielmente as verdadeiras condições de operação, para que então os resultados analíticos sejam indicativos da realidade.

Dessa forma é importante observar os procedimentos recomendados nos pontos seguintes, de modo a coletar amostras representativas.

4.2) Planejamento do programa de amostragem

O programa de amostragem pode ser delineado com vista a atingir objetivos gerais, a executar dentro de um rotina que se repete ciclicamente. É o caso do monitoramento das condições de funcionamento de uma ETE e da avaliação da qualidade do afluente, de modo a avaliar o cumprimento das normas de descarga previstas na legislação com o objetivo de o seu lançamento no meio receptor não causar impacto negativo.

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Mas o programa de amostragem também pode ser planejado para alcançar fins específicos, nomeadamente no âmbito de um programa de investigação científica.

A metodologia da coleta de amostras será definida pelo laboratório de análises da ETE. Assim, os parâmetros a analisar, o número de amostras, a frequência da amostragem e o número de pontos de coleta são determinados pela finalidade do estudo. Utilize somente amostras representativas ou aquelas que estejam coerentes com o programa de amostragem. Os procedimentos de coleta, transporte e preparação das amostras antes da análise laboratorial, propriamente dita, devem ser tais que assegure que a amostra mantenha as suas características originais, permanecendo assim inalterados os seus constituintes e as suas propriedades.

As amostras para as análises físico-químicas, bacteriológicas, algológicos, e parasitológicas não devem ser as mesmas, pois os métodos de coleta e preservação são diferentes. As amostras devem ter um tratamento especial de preservação e acondicionamento, de acordo com o tipo de parâmetro a ser analisado.

4.3) Tipos de amostras

Deve ser definido o tipo de amostra a ser colhida para que esta seja representativa do universo a ser estudado. Podem ser simples quando se colhe a amostra num tempo e lugar  determinados, refletindo as condições do local naquele exato momento, e podem ser  compostas quando colhidas em intervalos de tempo regulares no mesmo ponto ou em pontos diferentes.

4.3.1) Amostras simples

São amostras colhidas individualmente refletem as condições no momento da amostragem, pois as características dos esgotos não são estáveis. Não envolvem o uso de equipamento mas pode se tornar um processo demasiadamente caro pois consome muito tempo quando o programa a cumprir é extenso.

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As amostras devem ser colhidas no momento em que a estação estiver funcionando em plena carga, o qual corresponde, na maioria das estações ao período entre 9 e 12 horas. Para medir o pH, os gases dissolvidos (oxigênio dissolvido e dióxido de carbono), a temperatura, os Coliformes Fecais (CF), metais, óleos e gorduras, basta uma amostra simples. As determinações da Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO), Demanda Química de Oxigênio (DQO), Sólidos Suspensos (SS) e compostos nitrogenados já devem ser feitas numa amostra composta.

4.3.2) Amostra compostas

Para se obter uma amostra representativa na qual possam ser analisados parâmetros que variam significantemente ao longo do tempo será necessário que a amostra se componha de sub amostras colhidas a intervalos de tempo regulares. Seria ainda desejável que o volume destas sub amostras fosse proporcional a vazão nos instantes de coleta, o qual é variável ao longo do dia. No primeiro caso, têm-se amostras compostas proporcionais ao tempo e amostras compostas proporcionais à vazão, no segundo caso.

As amostras compostas podem ser colhidas automaticamente com aparelhos adequados, ou, em alternativa, podem ser executadas manualmente. A indisponibilidade de medidores de vazão acopláveis aos amostradores automáticos leva a que, as amostras compostas proporcionais ao tempo sejam mais freqüentemente adaptadas, apesar da maior  representatividade das amostras proporcionais à vazão.

Nas amostras compostas é importante observar que:

  indicam as características do esgoto durante um dado período;

  são uma combinação de amostras instantâneas, tomada em determinado período;   as porções individuais das amostras devem ser proporcionais a vazão do esgoto;

  se a vazão não for conhecida, pode-se usar alíquotas de volumes iguais na proporção da

amostra composta;

  não podem ser empregadas para a determinação de variáveis que se alteram durante a

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carbono livre (CO2), bactérias, metais pesados, e óleos e gorduras. A determinação da

DBO, DQO, SS e compostos nitrogenados deve ser feita, preferencialmente, numa amostra composta.

4.3.2.1) Como determinar amostras compostas proporcionais a vazão

Geralmente, as amostras compostas proporcionais a vazão são coletadas, com amostrador  automáticos em intervalos de tempo programados. Coleta-se um determinado volume proporcional à vazão.

Quando não existe a possibilidade de recorrer a equipamento automático, um método de amostragem composta, bastante simples e de resultados confiáveis é o método de amostragem proporcional à vazão, de acordo com a seguinte metodologia:

  obter a curva da vazão de 24 horas dos esgotos que chegam á estação de tratamento;   coletar quantidade de amostras proporcionais à vazão;

  conservar as amostras em baixa temperatura (caixa térmica com gelo), logo após a sua

coleta. Exemplo:

Suponha-se que ao medir a vazão do esgoto de uma ETE foram encontrados os seguintes valores, horas/vazão (l/s) respectivos.

QUADRO 1 – Variação das vazões

Horas 02 04 06 08 10 12 14 ... 20 22 24

vazão(l/s) 400 600 1000 1200 1300 1500 1600 ... 1000 800 500

Utilizando-se o método da proporcionalidade para as amostras, multiplicando, todos as vazões por exemplo, por 0,2, teremos as seguintes quantidades de amostras em mL, correspondendo a um total de, aproximadamente, 3000 mL de amostra, quantidade suficiente para os testes a realizar.

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2h (400 x 0,2 = 80 mL) 14h (1600 x 0,2 = 320 mL) 4h (600 x 0,2 = 120 mL) 16h (1300 x 0,2 = 260 mL) 6h (1000 x 0,2 = 200 mL) 18h (1200 x 0,2 = 240 mL) 8h (1200 x 0,2 = 240 mL) 20h (1000 x 0,2 = 200 mL) 10h (1300 x 0,2 = 260 mL) 22h (800 x 0,2 = 160 mL) 12h (1500 x 0,2 = 300 mL) 24h (500 x 0,2 = 100mL) 4.4) Equipamentos de amostragem

Para realizar a colheita de amostras de águas residuais convém utilizar equipamentos que contribuam para a representatividade das mesmas.

As amostras poderão ser colhidas com a ajuda de um equipamento simples, confeccionado manualmente, semelhante a um frasco tipo “copo”. Nas amostras destinadas à determinação do oxigênio dissolvido e DBO (Demanda Bioquímica de Oxigênio) devem evitar-se, tanto quanto possível, o arejamento.

Os amostradores automáticos podem eliminar erros humanos comuns em amostragens manuais. Podem reduzir os custos laboratoriais, incrementar a precisão das análises e evitam o incômodo e o custo de amostragens manuais, principalmente durante a noite. Quando se pretende analisar o líquido do interior da lagoa, especialmente em estudos biológicos, o tipo de amostra deve ser um pouco diferente das citadas anteriormente: deve ser colhida um coluna de líquido representativa da lagoa em toda a sua profundidade, com o auxílio de uma coluna de vidro ou plástico apropriada ou amostradores específicos para esse fim. As amostras devem ser colhidas evitando a sua perturbação, isto é, a mistura das camadas superficiais e inferiores.

4.5) Localização dos pontos de amostragem

Os pontos de amostragem deverão ser de fácil acesso, simples identificação, característicos da evolução do tratamento e representativos em relação ao estudo a que destinam os

(41)

resultados das análises.

A localização do ponto de amostragem deve ser selecionado tendo em consideração que se pretende uma amostra homogênea, inclusive no que se refere aos sólidos em suspensão (SS) e à matéria particulada em suspensão coloidal, que fazem parte da composição do esgoto.

Em Lagoas de Estabilização, os pontos de coleta devem localizar-se: 1) no esgoto afluente, antes da primeira lagoa;

2) entre duas lagoas em série,quando for este o sistema;

3) no esgoto efluente, após a lagoa ou a última lagoa, quando estas são em série. No meio da lagoa no (A, B, C), quando o estudo recomendar.

Figura 1 – Localização dos pontos de amostragem

QUADRO 2 – Locais de coleta em lagoas de estabilização.

Parâmetro Local da coleta Frequência

Coliformes 1 – 2 – 3 semanal

DBO 1 – 2 – 3 semanal

DQO 1 – 2 – 3 semanal

Fosfatos 1 – 2 – 3 semanal

Quali/quantificação de algas A – B – C semanal Oxigênio dissolvido A – B – C – 3 diária

Oxigênio de fotossíntese C semanal

Nitrogênio Orgânico 1 – 2 – 3 semanal

LAGOA ANAERÓBIA 2 3

1 A B C

(42)

Parâmetro Local da coleta Frequência

Nitratos 1 – 2 – 3 semanal

pH 1 – 2 – 3 diária

Sólidos totais 1 – 2 – 3 semanal

Sólidos sedimentáveis 1 – 2 – 3 diária Sólidos em suspensão 1 – 2 – 3 semanal

Temperatura 1 – 3 diária

Vazão 1 – 3 diária

Obs: 1) a frequência apresentada corresponde ao ideal.

2) em lagoas aeradas não é comum o desenvolvimento de algas. 4.6) Preservação de amostras

As amostras nem sempre poderão ser analisadas após a coleta, devendo, portanto, serem, imediatamente, preservadas e acondicionadas convenientemente em função do parâmetro a analisar, de modo a garantir que possíveis alterações químicas e biológicas não modifiquem substancialmente as suas características originais, até o momento da análise. Os métodos de preservação são geralmente limitados e têm por objetivo retardar a ação biológica, as reações químicas dos compostos e reduzir a volatilização dos constituintes. São necessários cuidados especiais para amostras destinadas à determinação de compostos orgânicos ou metais. Muitos constituintes podem estar presentes em concentrações significativas de microgramas por litro, que podem desaparecer por completo se a amostra não for preservada convenientemente.

O transporte das amostras ao laboratório pode demorar algum tempo, dependendo da distância entre os locais. Além da preservação, as amostras devem ser transportadas em caixas térmicas e acondicionadas com gelo. Lembrar que, temperaturas muito baixas, nas caixas térmicas, podem congelar as amostras e provocar a quebra dos frascos.

As amostras destinadas à determinações pelos métodos espectrofométricos, em que se utilizam kits de reagentes, devem obedecer aos critérios de preservação recomendados,

Referências

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