Esgotamento sanitário

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1 Qualidade da água e Controle da poluição Esgotamento sanitário Guia do profissional em treinamento Nível 2

2 Promoção Rede Nacional de Capacitação e Extensão Tecnológica em Saneamento Ambiental ReCESA Realização Núcleo Regional Nordeste NURENE Instituições integrantes do NURENE Universidade Federal da Bahia (líder) Universidade Federal do Ceará Universidade Federal da Paraíba Universidade Federal de Pernambuco Financiamento Financiadora de Estudos e Projetos do Ministério da Ciência e Tecnologia I Fundação Nacional de Saúde do Ministério da Saúde I Secretaria Nacional de Saneamento Ambiental do Ministério das Cidades Apoio organizacional Programa de Modernização do Setor de Saneamento PMSS Comitê gestor da ReCESA - Ministério das Cidades; - Ministério da Ciência e Tecnologia; - Ministério do Meio Ambiente; - Ministério da Educação; - Ministério da Integração Nacional; - Ministério da Saúde; - Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico Social (BNDES); - Caixa Econômica Federal (CAIXA). Comitê consultivo da ReCESA - Associação Brasileira de Captação e Manejo de Água de Chuva ABCMAC - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental ABES - Associação Brasileira de Recursos Hídricos ABRH - Associação Brasileira de Resíduos Sólidos e Limpeza Pública ABLP - Associação das Empresas de Saneamento Básico Estaduais AESBE - Associação Nacional dos Serviços Municipais de Saneamento ASSEMAE - Conselho de Dirigentes dos Centros Federais de Educação Tecnológica CONCEFET - Conselho Federal de Engenharia, Arquitetura e Agronomia CONFEA - Federação de Órgão para a Assistência Social e Educacional FASE - Federação Nacional dos Urbanitários FNU - Fórum Nacional de Comitês de Bacias Hidrográficas FNCBHS - Fórum Nacional de Pró-Reitores de Extensão das Universidades Públicas Brasileiras FORPROEX - Fórum Nacional Lixo e Cidadania L&P - Frente Nacional pelo Saneamento Ambiental FNSA - Instituto Brasileiro de Administração Municipal IBAM - Organização Pan-Americana de Saúde OPAS - Programa Nacional de Conservação de Energia PROCEL - Rede Brasileira de Capacitação em Recursos Hídricos Cap-Net Brasil Parceiros do NURENE - ARCE Agência Reguladora de Serviços Públicos Delegados do Estado do Ceará - Cagece Companhia de Água e Esgoto do Ceará - Cagepa Companhia de Água e Esgotos da Paraíba - CEFET Cariri Centro Federal de Educação Tecnológica do Cariri/CE - CENTEC Cariri Faculdade de Tecnologia CENTEC do Cariri/CE - Cerb Companhia de Engenharia Rural da Bahia - Compesa Companhia Pernambucana de Saneamento - Conder Companhia de Desenvolvimento Urbano do Estado da Bahia - EMASA Empresa Municipal de Águas e Saneamento de Itabuna/BA - Embasa Empresa Baiana de Águas e Saneamento - Emlur Empresa Municipal de Limpeza Urbana de João Pessoa - Emlurb / Fortaleza Empresa Municipal de Limpeza e Urbanização de Fortaleza - Emlurb / Recife Empresa de Manutenção e Limpeza Urbana do Recife - Limpurb Empresa de Limpeza Urbana de Salvador - SAAE Serviço Autônomo de Água e Esgoto do Município de Alagoinhas/BA - SANEAR Autarquia de Saneamento do Recife - SECTMA Secretaria de Ciência, Tecnologia e Meio Ambiente do Estado de Pernambuco - SEDUR Secretaria de Desenvolvimento Urbano da Bahia - SEINF Secretaria Municipal de Desenvolvimento Urbano e Infra-Estrutura de Fortaleza - SEMAM / Fortaleza Secretaria Municipal de Meio Ambiente e Controle Urbano - SEMAM / João Pessoa Secretaria Executiva de Meio Ambiente - SENAC / PE Serviço Nacional de Aprendizagem Comercial de Pernambuco - SENAI / CE Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial do Ceará - SENAI / PE Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial de Pernambuco - SEPLAN Secretaria de Planejamento de João Pessoa - SUDEMA Superintendência de Administração do Meio Ambiente do Estado da Paraíba - UECE Universidade Estadual do Ceará - UFMA Universidade Federal do Maranhão - UNICAP Universidade Católica de Pernambuco - UPE Universidade de Pernambuco

3 Qualidade da água e Controle da poluição Esgotamento sanitário Guia do profissional em treinamento Nível 2

4 EXX Esgotamento sanitário: qualidade da água e controle da poluição: guia do profissional em treinamento: nível 2 / Secretaria Nacional de Saneamento Ambiental (org). Salvador: ReCESA, p. Nota: Realização do NURENE Núcleo Regional Nordeste; coordenação de Viviana Maria Zanta, José Fernando Thomé Jucá, Heber Pimentel Gomes e Marco Aurélio Holanda de Castro. 1. Água importância, ciclo hidrológico, ocorrência, usos e impurezas. 2. Poluição e contaminação. 3. Caracterização dos esgotos sanitários. 4. Fontes de poluição e tipos de poluentes. 5. Parâmetros de qualidade da água. 6. Autodepuração. 7. Eutrofização. 8. Legislação correlata. 9. Controle de poluição operações, processos, graus e tecnologias. I. Brasil. Secretaria Nacional de Saneamento Ambiental. II. Núcleo Regional Nordeste. CDD XXX.X Catalogação da Fonte: Coordenação Geral do NURENE Profª. Drª. Viviana Maria Zanta Organização do guia Professores Gilson Barbosa Athayde Júnior André Bezerra dos Santos Créditos Carmem Lúcia Moreira Gadelha Isabelly Cícera Dias Vasconcelos Marc Arpad Boncz Paula Loureiro Paulo Salena Tatiana Silva Athayde Magda Beretta Central de Produção de Material Didático Patrícia Campos Borja Alessandra Gomes Lopes Sampaio Silva Projeto Gráfico Marco Severo Rachel Barreto Romero Ronconi É permitida a reprodução total ou parcial desta publicação, desde que citada a fonte.

5 Apresentação da ReCESA A criação do Ministério das Cidades no Governo do Presidente Luiz Inácio Lula da Silva, em 2003, permitiu que os imensos desafios urbanos passassem a ser encarados como política de Estado. Nesse contexto, a Secretaria Nacional de Saneamento Ambiental (SNSA) inaugurou um paradigma que inscreve o saneamento como política pública, com dimensão urbana e ambiental, promotora de desenvolvimento e redução das desigualdades sociais. Uma concepção de saneamento em que a técnica e a tecnologia são colocadas a favor da prestação de um serviço público e essencial. A ReCESA tem o propósito de reunir um conjunto de instituições e entidades com o objetivo de coordenar o desenvolvimento de propostas pedagógicas e de material didático, bem como promover ações de intercâmbio e de extensão tecnológica que levem em consideração as peculiaridades regionais e as diferentes políticas, técnicas e tecnologias visando capacitar profissionais para a operação, manutenção e gestão dos sistemas e serviços de saneamento. Para a estruturação da ReCESA foram formados Núcleos Regionais e um Comitê Gestor, em nível nacional. A missão da SNSA ganhou maior relevância e efetividade com a agenda do saneamento para o quadriênio , haja vista a decisão do Governo Federal de destinar, dos recursos reservados ao Programa de Aceleração do Crescimento (PAC), 40 bilhões de reais para investimentos em saneamento. Nesse novo cenário, a SNSA conduz ações de capacitação como um dos instrumentos estratégicos para a modificação de paradigmas, o alcance de melhorias de desempenho e da qualidade na prestação dos serviços e a integração de políticas setoriais. O projeto de estruturação da Rede de Capacitação e Extensão Tecnológica em Saneamento Ambiental ReCESA constitui importante iniciativa nessa direção. Por fim, cabe destacar que este projeto tem sido bastante desafiador para todos nós: um grupo predominantemente formado por profissionais da área de engenharia que compreendeu a necessidade de agregar outros olhares e saberes, ainda que para isso tenha sido necessário "contornar todos os meandros do rio, antes de chegar ao seu curso principal". Comitê Gestor da ReCESA

6 NURENE Os Guias O Núcleo Regional Nordeste (NURENE) tem por objetivo o desenvolvimento de atividades de capacitação de profissionais da área de saneamento, em quatro estados da região Nordeste do Brasil: Bahia, Ceará, Paraíba e Pernambuco. O NURENE é coordenado pela Universidade Federal da Bahia (UFBA), tendo como instituições co-executoras a Universidade Federal do Ceará (UFC), a Universidade Federal da Paraíba (UFPB) e a Universidade Federal de Pernambuco (UFPE). O NURENE espera que suas atividades possam contribuir para a alteração do quadro sanitário do Nordeste e, consequentemente, para a melhoria da qualidade de vida da população dessa região marcada pela desigualdade social. Coordenadores Institucionais do NURENE A coletânea de materiais didáticos produzidos pelo NURENE é composta de 19 guias que serão utilizados nas Oficinas de Capacitação para profissionais que atuam na área de saneamento. Quatro guias tratam de temas transversais, quatro abordam o manejo das águas pluviais, três estão relacionados aos sistemas de abastecimento de água, três são sobre esgotamento sanitário e cinco versam sobre o manejo dos resíduos sólidos e limpeza pública. O público alvo do NURENE envolve profissionais que atuam na área dos serviços de saneamento e que possuem um grau de escolaridade que varia do semi-alfabetizado ao terceiro grau. Os guias representam um esforço do NURENE no sentido de abordar as temáticas de saneamento segundo uma proposta pedagógica pautada no reconhecimento das práticas atuais e em uma reflexão crítica sobre essas ações para a produção de uma nova prática capaz de contribuir para a promoção de um saneamento de qualidade para todos. Equipe da Central de Produção de Material Didático CPMD

7 Apresentação da área temática Esgotamento sanitário O tema esgoto foi dividido em duas grandes áreas: esgotamento sanitário e tratamento de esgotos. Na parte de esgotamento sanitário, consideraram-se os aspectos relacionados aos fundamentos de projeto, operação e manutenção das diversas partes que compõem o sistema, de forma a proporcionar à audiência uma visão macro do assunto. Na parte do tratamento de esgotos, procurou-se, além de abordar os aspectos de projeto, operação e manutenção de ETEs, atentar sobre a importância do mesmo na questão da saúde pública, além de formas de reuso de esgotos e lodo em irrigação. Finalmente, abordou-se o assunto qualidade de água e controle de poluição de uma maneira simples e objetiva, tentando assim mostrar a enorme importância do assunto aos dois públicos alvos do NURENE. Conselho Editorial de Esgotamento Sanitário

8 SUMÁRIO Água e polu p oluição 09 A importância da água 09 Ciclo hidrológico 11 A água na natureza 12 Usos da água 14 Impurezas encontradas nas águas e indicadores de qualidade 15 Poluição e contaminação das águas 16 Caracterização quantitativa e qualitativa dos esgotos sanitários 17 Caracterização quantitativa dos esgotos sanitários 18 Caracterização qualitativa dos esgotos sanitários 23 Fontes de poluição das águas 30 Fontes de poluição 30 Tipos de poluentes 32 Parâmetros de qualidade da água 38 Indicadores de qualidade da água 38 Índice de qualidade de água 46 Poluição e autodepuração dos corpos d água 50 Autodepuração de corpos d água 50 Eutrofização 54 Legislação ambiental e padrões de lançamentos de águas residuárias 57 Padrões de qualidade das águas superficiais no Brasil 59 Padrão para lançamento de efluentes 61 Padrões de balneabilidade 63 Padrões microbiológicos de esgotos tratados para uso agrícola 64 Controle de poluição: operações, processos, graus e tecnologias de tratamento 69 Operações unitárias 69 Processos e níveis de tratamento 70 Tratamento biológico de esgotos 72 Referências 81 Seqüência de atividades da oficina 84

9 Água e Poluição Isabelly Cícera Dias Vasconcelos Gilson Barbosa Athayde Júnior Carmem Lúcia Moreira Gadelha André Bezerra dos Santos A importância da água A importância da água reside no fato dela ser essencial ao ser humano, ao desenvolvimento econômico e à preservação do meio ambiente. No que se refere ao ser humano, estima-se que, para atender a suas necessidades fisiológicas, uma pessoa precise de 2 a 3 litros de água por dia, embora o consumo per capita mínimo necessário para manter uma boa saúde seja da ordem de 100 l/dia. Essa quantidade de água supre, além das necessidades fisiológicas, outros usos, como higiene e preparação de alimentos. O consumo per capita de água depende muito da condição sócio-econômica da população. Quanto mais desenvolvida socialmente ela for, maior será sua busca por qualidade de vida, ou seja, de bem-estar social e isto implica necessariamente num aumento do consumo per capita de água. A saúde pública é igualmente dependente do acesso à água de boa qualidade, já que as doenças relacionadas com a água atingem no mundo mais de 1 bilhão de pessoas por ano, levando à morte, aproximadamente, 3 milhões. Esses números poderiam ser facilmente reduzidos se a população tivesse acesso a um serviço de saneamento adequado. No que se refere aos aspectos econômicos, a água serve de insumo para várias atividades, destacando-se a hidrelétrica, agricultura irrigada, abastecimento público e produção industrial. No Brasil, por exemplo, a fonte hídrica é responsável por mais de 90% da geração de energia elétrica. Inúmeros processos industriais / agrícolas necessitam direta ou indiretamente de água para a sua realização (Tabelas 1 e 2). A Figura 1 mostra a distribuição típica de consumo de água entre as principais atividades econômicas. Devido ao crescimento populacional e ao desenvolvimento econômico verificados nas últimas décadas, a água tem se tornado um recurso cada vez mais precioso, escasso e disputado em praticamente todo o mundo. 20% 10% 70% Agricultura Indústria Uso doméstico Figura 1. Usos típicos dos recursos hídricos no mundo. Fonte: SHIKLOMANOV, Guia do profissional em treinamento ReCESA 9

10 Além disso, o meio ambiente também é extremamente dependente e vulnerável a alterações das condições hidrológicas. A água possui um papel importante na manutenção dos ecossistemas como, por exemplo, nos costeiros e nos pântanos, que são particularmente vulneráveis, pois alterações hidrológicas podem levar a catástrofes ambientais irrecuperáveis. Tabela 1. Necessidades hídricas no setor produtivo industrial. Indústria Unidade de Produção Necessidade hídrica a (m 3 /unidade de produção) Pães e massas Tonelada 1,1 4,2 Suco frutas cítricas Tonelada 2 4 Abatedouro Tonelada (animal vivo) 3 9 Carne em conserva Tonelada Manteiga Tonelada Sabão Tonelada 1,0 2,1 Beneficiamento de couro Tonelada de peles Gasolina 1000 litros 7 10 Vidro Tonelada 68 Laminação de aço Tonelada 85 Têxtil Tonelada 1000 Papel Tonelada 250 Usina de açúcar Tonelada 75 Fonte: Adaptado de CIRRA (2004). Tabela 2. Necessidades hídricas no setor produtivo agrícola. Cultura agrícola Unidade de produção Necessidade hídrica b (m 3 /unidade de produção) Algodão herbáceo Tonelada Alho Tonelada Arroz Tonelada Batata inglesa Tonelada Feijão Tonelada Melancia Tonelada Melão Tonelada Milho Tonelada Sorgo Tonelada Tomate Tonelada Fonte: Adaptado de CIRRA (2004). a Pode variar conforme o processo produtivo. b Estimados para uma evapotranspiração média diária de 5 mm e eficiência de irrigação variando de 50 a 90%. Guia do profissional em treinamento ReCESA 10

11 Ciclo hidrológico A água circula continuamente na hidrosfera por meio de vários caminhos, constituindo o chamado ciclo hidrológico. A água evapora dos oceanos e da superfície terrestre, inclusive proveniente de plantas e animais, e à medida que ascende na atmosfera, resfria-se, condensase e precipita na forma de chuva, neve, granizo ou orvalho. Esse processo depende da temperatura e da umidade relativa do ar. A chuva precipitada sobre a superfície terrestre pode ter três destinos: a infiltração, a evapotranspiração e o escoamento superficial. A parcela de água infiltrada abastece os mananciais subterrâneos e pode aflorar na superfície, abastecendo os córregos, ou retornar à atmosfera através da evapotranspiração ou por meio de captação pelo homem. O escoamento superficial alimenta os córregos e rios, sendo, posteriormente, evaporado ou desaguado no mar, de onde evapora novamente para dar continuidade ao ciclo (Figura 2). Precipitação Energia solar infiltração Escoamento superficial Evaporação Transpiração Rios/Lagos Oceano Escoamento subterrâneo Figura 2. Ciclo hidrológico terrestre. Atualmente, o volume de água retirado da natureza pelo homem é da ordem de 3.500km³ por ano, constituindo quase o dobro da média de vazão de todos os cursos de água no planeta. Isso só é possível em decorrência do ciclo hidrológico, o qual renova por cerca de vinte vezes ao ano a água doce dos corpos hídricos. Em muitas regiões, o ciclo hidrológico tem sofrido grandes alterações, especialmente nas últimas décadas. Essas alterações resultam das diferentes formas de interferência humana sobre o ambiente como, por exemplo, a construção de grandes cidades, a dragagem de extensas áreas alagáveis, a devastação de florestas, a construção de grandes lagos artificiais, dentre outras. Essas interferências podem vir a alterar a disponibilidade hídrica para o ser humano tanto em termos quantitativos quanto qualitativos. Guia do profissional em treinamento ReCESA 11

12 A água na natureza A água é a substância mais abundante na superfície da Terra, o componente principal de todos os seres vivos e uma grande força que constantemente molda a superfície terrestre. Evidenciada a importância da água para a vida humana, torna-se necessário verificar a sua disponibilidade e distribuição espacial. Estimar a quantidade total de água na Terra nas várias etapas do ciclo hidrológico tem sido um item de exploração científica desde a segunda metade do século XIX. Dados quantitativos são escassos, particularmente sobre os oceanos, de modo que as quantidades de água nas várias fases do ciclo hidrológico ainda não são conhecidas precisamente. A Tabela 3 lista as quantidades estimadas de água em várias formas na Terra. Conforme observado, 96,5% de toda água está nos oceanos. Do restante, 1,7% está no gelo polar, 1,7% nas águas subterrâneas e apenas 0,1% nas águas do sistema superficial e atmosférico. Apenas 0,006% da água doce está disponível em rios. A água biológica, fixada nos tecidos de plantas e animais, compreende a 0,003% de toda a água doce, equivalente à metade do volume contido nos rios. A Tabela 4 apresenta os volumes renováveis existentes em mananciais hídricos, como rios e lagos no mundo. Tabela 3. Quantidades estimadas de água na Terra. Item Área Volume Porcentagem Porcentagem (10 6 km²) (km³) da água total de água fresca Oceanos 361, ,5 Água subterrânea Fresca 134, ,76 30,1 Salina 134, ,93 Umidade do solo 82, ,0012 0,05 Gelo polar 16, ,7 68,6 Outro gelo e neve 0, ,025 1,0 Lagos Doce 1, ,007 0,26 Salgado 0, ,006 Pântanos 2, ,0008 0,03 Rios 148, ,0002 0,006 Água biológica 510, ,0001 0,003 Água atmosférica 510, ,001 0,04 Água total 510, Água fresca 148, ,5 100 Fonte: Chow; Maidment; Mays (1988). Guia do profissional em treinamento ReCESA 12

13 Tabela 4. Estimativa da disponibilidade de água no mundo. Região População Oferta Oferta (mil habitantes) (km³/ano) (m³/hab.ano) África América Central América do Norte América do Sul Brasil Ásia Europa Oceania Mundo Fonte: Moreira (2001). Com base na Tabela 4, pode-se concluir que o Brasil possui, relativamente, água em abundância, o que vem a constituir uma vantagem estratégica em relação a outros países. Embora o Brasil ainda tenha uma situação privilegiada em relação à quantidade e à qualidade da água, o seu uso não vem ocorrendo de maneira adequada e responsável. Superexploração, má distribuição, poluição, desmatamento e desperdício são apenas alguns dos fatores que indicam o descaso com este precioso recurso. É importante ressaltar que a escassez de água põe em risco a vida no planeta e pode afetar diversas atividades econômicas, entre elas a geração de energia elétrica. Com relação às águas doces superficiais, o Brasil detém 13,8% do total existente no planeta. Deste percentual, 68,5% está localizada na região Norte, sendo os restantes 31,5% desigualmente distribuídos no resto do país. Esta última parcela é responsável pelo abastecimento de 92,3% da população brasileira. A Tabela 5 apresenta os dados de população, distribuição dos recursos hídricos e disponibilidade hídrica em cada região do Brasil. A Tabela 6 apresenta a população e a disponibilidade hídrica para os estados da região Nordeste, a qual é a menos privilegiada. Na Tabela 5, observa-se que as regiões Norte e Centro-Oeste detêm a maior parte dos recursos hídricos do país. Entretanto, nessas regiões encontram-se as menores parcelas da população brasileira, ao passo que as regiões Sudeste e Nordeste, onde se concentra a maior parte da população, apresentam as menores parcelas de recursos hídricos do país e disponibilidade hídrica abaixo da necessária para abastecimento, que é de 1.700m³/hab.ano (MAIA NETO, 1997). Como se pode observar na Tabela 6, os Estados de Alagoas, Paraíba, Pernambuco, Rio Grande do Norte e Sergipe apresentam oferta hídrica abaixo da necessária. Assim, mesmo que relativamente abundante, a água tem distribuição bastante irregular tanto no planeta quando no Brasil, de modo que seu uso racional é imprescindível à preservação e conservação deste recurso natural para as gerações futuras. Guia do profissional em treinamento ReCESA 13

14 Tabela 5. Distribuição da população, recursos hídricos e disponibilidade hídrica no Brasil. Recursos Hídricos Região População (%) (%) Disponibilidade hídrica (m³/hab.ano) Norte ,6 68, Nordeste ,1 3, Sudeste ,6 6, Sul ,8 6, Centro-Oeste ,8 15, Fonte: Adaptado de Maia Neto (1997). Tabela 6. Distribuição da população e disponibilidade hídrica na região Nordeste. Estado População Disponibilidade hídrica (m³/hab.ano) Alagoas Bahia Ceará Maranhão Paraíba Pernambuco Piauí Rio Grande do Norte Sergipe Fonte: Adaptado de Maia Neto (1997). Usos da água Os principais usos da água pelo ser humano são: irrigação, abastecimento doméstico, comercial, industrial e público, geração de energia elétrica, navegação, aqüicultura/pesca, recreação e preservação da flora e fauna. Existe ainda a prática indesejável de utilização de corpos aquáticos como receptores de esgotos não tratados, sejam eles de origem doméstica ou industrial. Alguns dos usos da água citados acima são detalhados a seguir: a) Irrigação: água utilizada na agricultura. Esse uso representa a maior parcela de água captada pelo homem. b) Abastecimento doméstico, comercial, industrial e público Abastecimento doméstico: água consumida nas habitações, compreendendo as parcelas destinadas a fins higiênicos, bebida, preparo de alimentos e lavagem em geral. O consumo de água é função de diversos fatores, a exemplo do clima, do padrão cultural, da renda, dentre outros. Abastecimento comercial ou industrial: a água de uso comercial destina-se a bares, restaurantes, hotéis, postos de gasolina, garagens, entre outros, enquanto que a água de uso industrial é utilizada como matéria-prima, para lavagem, refrigeração, Guia do profissional em treinamento ReCESA 14

15 alimentação de caldeiras e processos industriais em geral. Comparada ao uso doméstico, esta classe representa um consumo significativamente mais elevado. Abastecimento público: parcela de água destinada à rega de jardins, lavagem de ruas e passeios, edifícios e sanitários de uso público, alimentação de fontes, combate a incêndio etc. c) Recreação e lazer: Trata-se de atividade que apresenta significado social e econômico cada vez maior, devido ao processo de urbanização e à incorporação de novos modos de vida. Em relação à recreação, predominam dois tipos de atividades: De contato primário: quando o homem entra em contato direto com o meio líquido, por exemplo, na natação, mergulho, esqui aquático etc.; De contato secundário: quando não há contato direto com o meio líquido, por exemplo, em esportes náuticos com o uso de barco a remo, vela ou motor, pesca esportiva etc. d) Geração de energia: o aproveitamento da energia hidráulica com conversão em energia elétrica tornou-se um dos mais intensos usos que se faz desse recurso, não só no Brasil como no mundo. Ressalta-se que alguns dos usos da água são consuntivos enquanto outros são não consuntivos. A Política Nacional de Recursos Hídricos, instituída pela Lei Federal nº /1997, preconiza que a gestão dos recursos hídricos deve sempre proporcionar o uso múltiplo das águas. Acontece que alguns usos são conflitantes com outros e cabe ao Poder Público a adoção de medidas para mitigação desses conflitos. Impurezas encontradas nas águas e indicadores de qualidade As águas podem ser classificadas de acordo com suas características físicas, químicas e biológicas, descritas a seguir (VON SPERLING, 2005): Guia do profissional em treinamento ReCESA 15

16 a) Características físicas: as impurezas físicas estão associadas, em sua maior parte, aos sólidos presentes na água. Esses sólidos podem se apresentar na forma suspensa, coloidal ou dissolvida, dependendo do seu tamanho. De maneira geral, são considerados como sólidos dissolvidos aqueles com diâmetro inferior a 10-3 µm, como sólidos coloidais aqueles com diâmetro entre 10-3 e 1µm, e como sólidos em suspensão aqueles com diâmetro superior a 1µm. Alguns parâmetros físicos indicadores da qualidade das águas são: cor, turbidez, sólidos, temperatura, sabor e odor. b) Características químicas: as impurezas químicas podem ser classificadas em matéria orgânica ou inorgânica. A fração orgânica, quando submetida a uma temperatura de 500 ºC, é volatilizada, permanecendo apenas a fração inorgânica ou mineral. Alguns parâmetros químicos indicadores da qualidade das águas são: ph, alcalinidade, dureza, cloretos, ferro, manganês, nitrogênio, fósforo, fluoretos, oxigênio dissolvido, matéria orgânica, demanda bioquímica de oxigênio (DBO), demanda química de oxigênio (DQO), componentes inorgânicos e orgânicos. c) Características biológicas: com relação à qualidade da água, os microrganismos (bactérias, archaea, algas, fungos, protozoários, vírus e helmintos) possuem grande relevância em determinados ambientes, devido à sua atuação nos processos de depuração dos despejos ou à sua associação com doenças ligadas à água. Alguns parâmetros biológicos indicadores da qualidade das águas são: bactérias do grupo coliforme e algas. Os parâmetros que caracterizam a qualidade das águas serão abordados com maiores detalhes no item Parâmetros de qualidade da água. Poluição e contaminação das águas De acordo com a etimologia da palavra, poluição significa sujeira (do latim, polluere significa sujar). No contexto atual, a palavra poluição ganhou importância devido à crise ambiental vivida pelo planeta e uma definição mais completa e aceita atualmente para poluição é a degradação da qualidade ambiental resultante de atividades que direta ou indiretamente prejudiquem a saúde, a segurança e o bem-estar da população; criem condições adversas sociais e econômicas; afetem desfavoravelmente a biota; afetem condições estéticas ou sanitárias do meio ambiente e lancem matérias ou energia em desacordo com os padrões estabelecidos (BRASIL, 1981). Assim, poluição das águas pode ser definida como qualquer adição de matéria ou energia que altere as características naturais das águas de modo a limitar os usos previstos para a mesma. Faz-se ainda necessário a diferenciação entre poluição e contaminação. Quando a poluição de um determinado recurso hídrico resulta em prejuízos à saúde humana, diz-se que houve contaminação, sendo contaminação, portanto, um caso particular de poluição. Como exemplo de poluição hídrica, pode-se citar aquela decorrente do despejo de esgotos nos corpos aquáticos. Guia do profissional em treinamento ReCESA 16

17 Caracterização quantitativa e qualitativa de esgotos sanitários Marc Arpa pad Boncz Gilson Barbosa Athayde Júnior André Bezerra dos Santos Todas as atividades humanas geram resíduos. Entre os resíduos líquidos, têm-se os esgotos domésticos ou sanitários e os industriais. Os esgotos sanitários são de origem doméstica (residências), comercial (restaurantes, bares, lojas, hotéis etc.) ou institucional (escolas, hospitais, prisões, escritórios) e compõem-se essencialmente da água de banho, urina, fezes, restos de comida e detergentes, sendo esta composição pouco variável. Já os esgotos industriais têm composição muito diversa, dependendo principalmente do processo gerador do esgoto. Independentemente da origem, na maioria das vezes, o esgoto tem o ambiente físico-natural como destino e é preciso implementar medidas para amenizar o impacto ambiental decorrente, sendo para isso importante saber a quantidade de esgotos (caracterização quantitativa) a ser tratada e qual sua composição (caracterização qualitativa). A quantidade dos esgotos sanitários depende de alguns fatores, como a quantidade de água fornecida ou consumida pela população, a quantidade de águas de chuva que se junta ao esgoto, a quantidade de água infiltrada na rede de esgotos etc. As quantidades de água de chuva e de infiltração dependem muito da pluviometria local, do grau de impermeabilização do solo e do tipo de material da tubulação da rede de esgoto, dentre outros. No Brasil, onde existe predominantemente uma estação chuvosa e outra seca, a quantidade de água de chuva não só varia grandemente em função da época do ano como também da localização. Por outro lado, o consumo per capita de água é mais constante e previsível, ficando no Brasil em torno de 130 litros por indivíduo por dia (3,9m 3 por indivíduo por mês), muito embora existam grandes diferenças entre os estados. Além disso, nem toda água consumida se transforma em esgoto, pois parte é usada, por exemplo, para irrigação de jardins, lavagem de carros e em piscinas. A quantidade de esgoto gerado a partir de 1m 3 de água consumida é calculada usando o Coeficiente de Retorno. Tal coeficiente situa-se geralmente na faixa de 70-80%, ou seja, para cada 1000 litros de água fornecida são lançados, aproximadamente, litros de esgoto na rede de coleta ou em outros sistemas de tratamento/disposição final. Assim, para o consumo individual de água de 3,9 m 3 /mês gera-se 2,7 a 3,1 m 3 /mês de esgoto, o que ainda pode ser subdividido em águas negras referentes à descarga de bacia sanitária com fezes e águas cinzas, representando o restante. Atualmente, somente cerca de 40% dos domicílios no Brasil estão conectados à rede de esgoto. No âmbito urbano, esta taxa é de cerca de 50%, sendo que somente 31% dos esgotos domésticos gerados na área urbana são tratados. Outros 21% dos domicílios têm o esgoto tratado por meio de uma fossa séptica e um sumidouro, para infiltração do esgoto estabilizado. Guia do profissional em treinamento ReCESA 17

18 Os 48% restantes dos esgotos não recebem tratamento. O desafio é dispor no ambiente os esgotos gerados submetidos a um tratamento adequado, de modo que os mesmos não venham a prejudicar a saúde humana e a manutenção dos ecossistemas inerentes aos locais onde sejam dispostos. Qualquer projeto para uma estação de tratamento de esgoto (ETE) deve começar com uma caracterização quantitativa e qualitativa do esgoto a ser tratado, assunto detalhado no presente item. Caracterização quantitativa dos esgotos sanitários Vazão dos esgotos A principal característica do esgoto é a sua vazão, que é definida como a quantidade de esgoto produzido ou transportado em um período de tempo específico. Assim, a vazão (geralmente denominada Q ) é definida em unidades de volume por unidade do tempo. Na prática, Q é definida em litros (L) ou metros cúbicos (m 3 ) para denominar o volume em segundos, minutos, horas ou dias, a depender da conveniência e precisão da medição para o tempo. A vazão dos esgotos é o principal parâmetro de dimensionamento de todas as partes componentes do sistema de esgotamento sanitário. Quando não é possível efetuar medições de vazão (por exemplo, na fase de planejamento e dimensionamento de uma rede de esgoto), faz-se necessário uma estimativa, usando, por exemplo, dados históricos do consumo da água e conhecendo as particularidades do clima e as características sócio-econômicas e culturais da população. Alguns valores são apresentados na Tabela 7. Tabela 7. Produção de esgotos por atividade e usuário. Atividade / Usuário Unidade Esgoto (L/d ( /d) Ocupantes permanentes Residência padrão alto Residência padrão média Residência padrão baixo pessoa pessoa pessoa Ocupantes temporários Fábrica Escritório Escolas Bares Sanitários públicos pessoa pessoa pessoa pessoa bacia sanitária Fonte: ABNT (1993). A vazão de esgoto varia ao longo do dia, no decorrer da semana e do ano. Para descrever essas variações existem alguns parâmetros, cujos valores são determinados, entre outros, por: Guia do profissional em treinamento ReCESA 18

19 Tipo de esgoto: no caso de esgoto sanitário, flutuações ocorrem por causa dos hábitos da população (horas de tomar banho, lavar roupas, dormir, atividades diferentes durante a semana e fim de semana). No caso de esgoto industrial, o tipo de processo (processo contínuo versus processo em batelada) e a época do ano afetam diretamente a variabilidade da vazão. Sistema de coleta: existem sistemas unitários, drenando esgoto junto às águas de chuvas, e sistemas separadores, onde a coleta de esgoto a ser tratado é feita em separado da coleta das águas de chuva. Em sistemas unitários, grandes variações de vazão podem ocorrer por causa de chuvas e secas. Com isso, o dimensionamento é sempre problemático, pois se dimensionado para acomodar a vazão máxima (dia de chuva) o sistema fica mais oneroso e superdimensionado para as épocas de seca. Se o sistema for dimensionado para a vazão média, a capacidade é muito insuficiente em dias de chuva. Outro problema decorrente de sistemas unitários é que, em dias chuvosos, a água da chuva dilui muito o esgoto, o que reduz a eficiência do processo na ETE. Por esses motivos, sistemas separadores são preferidos e adotados na maior parte das localidades brasileiras. A extensão do sistema de coleta também afeta a variação da vazão, pois um sistema maior tem mais capacidade de amortecer as variações de vazão. Condições climáticas: além da possibilidade da água de chuva entrar no sistema e afetar a vazão diretamente, condições climáticas também interferem no uso da água pela população. Por exemplo, em regiões mais quentes o uso de água para tomar banho aumenta, além de se beber mais água. Tipo e material das canalizações: canalizações impermeáveis (PVC, ferro fundido) permitem a entrada de água de infiltração por suas juntas, enquanto canalizações permeáveis (tubulação de concreto ou alvenaria, por exemplo) permitem infiltração do esgoto no solo ou infiltração da água na rede coletora, o que afeta a vazão final. Concepção e quantidade de estações elevatórias: o esgoto é transportado dentro da canalização por gravidade, o que requer certo declive das tubulações. Se a rede fica profunda demais é preciso aumentar sua cota, usando estações elevatórias. Elas tendem a usar chaves de nível para ligar e desligar uma bomba, o que causa, depois da elevatória, períodos com vazão alta e períodos sem vazão. Especialmente em áreas mais planas, onde o declive natural é insuficiente para garantir o fluxo do esgoto, a rede conta com mais elevatórias. A variação da vazão é caracterizada por três parâmetros: a variação máxima diária, a variação máxima horária e a variação mínima horária. A variação máxima diária (k 1) é o resultado da divisão da vazão máxima diária registrada no período de um ano pela vazão média diária anual. Se não existem dados específicos para este valor, a Norma Brasileira NBR-9649 (ABNT, 1986) indica um valor de 1,2. Guia do profissional em treinamento ReCESA 19

20 A variação máxima horária (k 2) é o resultado da divisão da vazão máxima horária pela vazão média horária registrada no mesmo dia. A variação mínima horária (k 3) é o resultado da divisão da vazão mínima horária pela vazão média horária registrada no mesmo dia. Se não existem dados específicos para k 2 e k 3 a Norma Brasileira NBR-9649 (ABNT, 1986) indica valores de 1,5 e 0,5 respectivamente. As variações de vazão podem ser mostradas num hidrograma, o qual consiste na representa- Vazão (L/s) Vazão média horária :45 4:45 8:45 12:45 16:45 20:45 Horário Figura 3. Hidrograma afluente à ETE Mangabeira (João Pessoa). ção gráfica da vazão durante um período específico, como exemplificado na Figura 3, na qual a variação máxima horária, por volta das 10 horas de manhã, é de (50,98/36,63) = 1,43 e a variação mínima horária, por volta das 3 horas da manhã, é de (21,35/36,63) = 0,60. A vazão geralmente é medida com uma calha Parshall, mas existem também outros tipos de equipamentos para este fim, a serem montados dentro ou fora da tubulação, os quais são mostrados a seguir. Vertedor triangular Um dos mais simples equipamentos para medição da vazão é o vertedor triangular (Figura 4). Nesse equipamento, a corrente de água passa por um desnível com um vértice triangular instalado, cujo ângulo central é de 90 o. A vazão pode ser calculada através da formula: 2,5 Q = 1,42 h onde Q é a vazão em m 3 /s e h é a carga hidráulica sobre o vertedor (distância do vértice ao nível da água em metros, medido Figura 4. Vertedor triangular a montante do vertedor). Fonte: Vertedores, Fonte: BARACUHY, Guia do profissional em treinamento ReCESA 20

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