V ASPECTOS QUALITATIVOS DA OUTORGA DO DIREITO DE USO DA ÁGUA - UM EXEMPLO DE APLICAÇÃO

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1 V ASPECTOS QUALITATIVOS DA OUTORGA DO DIREITO DE USO DA ÁGUA - UM EXEMPLO DE APLICAÇÃO Sebastião Virgílio de Almeida Figueiredo (1) Curso de Engenharia Civil pela Escola de Engenharia da UFMG Curso de Mestrado em Engenharia Sanitária pela Escola de Engenharia da UFMG Diretor e responsável técnico da empresa SESIL / Diretor Geral do Instituto Mineiro de Gestão das Águas (IGAM) / Consultor da Secretaria de Recursos Hídricos (UNESCO/SRH/MMA) Luiz Cláudio de Castro Figueiredo Curso de Engenharia Civil pela Faculdade de Engenharia da FUMEC Curso de Especialização em Geoprocessamento pelo Instituto de Geociências da UFMG Curso de Especialização em Análise de Sistemas de Informação pela Faculdade de Administração da FUMEC Diretor da empresa SESIL / Responsável pela implementação do Geoprocessamento no IGAM / Consultor da Secretaria de Recursos Hídricos (OEA/SRH/MMA) / Endereço (1) : Rua Walter Guimarães Figueiredo, 55 - apto Buritis - Belo Horizonte - MG - CEP: Brasil - Tel: (31) Fax: (31) sesilltda@ig.com.br RESUMO A outorga do direito de uso de recursos hídricos é o ato administrativo, mediante o qual o poder público outorgante faculta ao outorgado o uso do recurso hídrico, por prazo determinado, nos termos e nas condições expressas no respectivo ato. Sob a ótica da gestão integrada dos recursos hídricos, a outorga tem por objetivo assegurar o controle quantitativo e qualitativo dos usos da água. Este trabalho pretende comentar aspectos qualitativos relevantes da questão, objetivando fornecer alguns subsídios, ainda preliminares, para a necessária agilização de sua implantação. PALAVRAS-CHAVE: Lançamento de Efluentes, Outorga, Outorga Qualitativa, Qualidade da Água. INTRODUÇÃO A outorga do direito de uso de recursos hídricos é o ato administrativo, mediante o qual o poder público outorgante faculta ao outorgado o uso do recurso hídrico, por prazo determinado, nos termos e nas condições expressas no respectivo ato. Sob a ótica da gestão integrada dos recursos hídricos, a outorga tem por objetivo assegurar o controle quantitativo e qualitativo dos usos da água. Ressalte-se, porém, o fato de que o mencionado ato administrativo garante aos usuários o direito de uso da água, condicionado, evidentemente, à disponibilidade hídrica. Estão sujeitos à outorga diversos usos e interferências em recursos hídricos, entre os quais, o lançamento, em corpo hídrico, de esgotos e demais resíduos líquidos ou gasosos, tratados ou não, com o fim de sua diluição, transporte ou disposição final. Os aspectos quantitativos da outorga do uso da água estão por demais divulgados; mesmo antes da promulgação da lei federal 9433/97, alguns órgãos gestores estaduais (DAEE / SP, SRH / BA e IGAM / MG, entre outros), com base nas respectivas leis estaduais pertinentes, já os praticam adequadamente. Porém, os aspectos qualitativos, embora também exigidos pela Lei Federal das Águas, ainda encontram-se em estudos e em compasso de espera. Este trabalho pretende comentar alguns aspectos relevantes da questão, objetivando fornecer alguns subsídios, ainda preliminares, para a necessária agilização de sua implantação. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1

2 CONCEITUAÇÃO BÁSICA Como observa KELMAN, em trabalho apresentado no XII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos (nov/97- Vitória, ES), o enquadramento dos corpos d água em classes de uso permite fazer a ligação entre a gestão de quantidade da água e a gestão de qualidade da água. Nota: a Resolução CONAMA n 0 20/86 determina a qualidade de um curso d água, fixando padrões de qualidade dos corpos receptores e padrões para lançamento de efluentes nos corpos d água; O interrelacionamento entre os dois padrões se dá no sentido de que um efluente, além de satisfazer os padrões de lançamento, deve proporcionar condições tais no corpo receptor, de tal forma que a qualidade do mesmo se enquadre dentro dos padrões para corpos receptores, conforme observa SPERLING. O usuário que lança um efluente num curso d água, na realidade, está se apropriando de uma certa vazão de água para diluir (ou transportar) os poluentes contidos nesse afluente. Obviamente, alguns poluentes não poderão ser lançados nos cursos d água; o próprio enquadramento previsto o proíbe, taxativamente. O valor dessa quantidade a ser apropriada é função de fatores diversos: Vazão de lançamento dos efluentes; Concentração de cada um dos poluentes presentes na vazão de lançamento; Vazão crítica do curso receptor (definida pelo órgão gestor pertinente); Concentração existente do poluente no curso d água; Concentração máxima permissível do poluente no curso d água, definido pela classe adotada para o corpo hídrico; Características conservativas ou não conservativas do poluente. Em termos genéricos, tem-se a seguinte situação: ( Q EFL x C EFL ) + ( Q SOLIC x C RIO ) = ( Q EFL + Q SOLIC ) x C PERM equação (1) Q SOLIC = Q EFL x ( C EFL - C PERM ) : ( C PERM - C RIO ) equação (2) Onde: Q EFL = vazão do efluente líquido (litros/s) C EFL = concentração do poluente no caudal do efluente (mg/litro) C RIO = concentração do poluente no curso d água (mg/litro) C PERM = concentração máxima permissível do poluente no curso d água (mg/litro) Q SOLIC = vazão a ser solicitada pelo pretendente à outorga (litros/s). Na equação 1, tem-se: O primeiro termo representa a quantidade de poluente a ser lançada no curso d água (mg/s); O segundo termo representa a quantidade de poluente contida no volume a ser apropriado (mg/s); O terceiro termo representa a quantidade permissível do poluente, contida no somatório do caudal apropriado e do caudal lançado (mg/s). Nota: este somatório constitui a vazão de diluição. A Equação 2 resulta da transformação algébrica da Equação 1, isolando-se o termo correspondente à vazão a ser solicitada pelo pretendente à outorga. Observações: Devem ser, necessariamente, respeitados os valores limites de lançamento para os diversos poluentes contidos no efluente (resolução CONAMA); A vazão solicitada ( Q SOLIC ) tem que ser menor ou igual à vazão outorgável disponibilizada no trecho, no ponto no qual está sendo feito o lançamento; Caso Q SOLICITADA > Q OUTORGÁVEL, resta ainda a alternativa de se reduzir, através de tratamento adequado, a concentração do poluente na vazão do efluente; ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 2

3 Caso o poluente p seja não-conservativo (por exemplo, DBO ou temperatura), a vazão a ser apropriada tem o seu valor progressivamente reduzido, nos trechos a jusante do ponto de lançamento; Caso o poluente p seja conservativo (por exemplo, cloretos), tudo se passa como se fosse haver a apropriação da vazão de água não apenas no trecho de rio em questão, mas também em todos os trechos a jusante. Portanto, em função do acima exposto, define-se como "vazão de diluição" (ou vazão de transporte ) uma certa vazão do rio capaz de "diluir" os principais parâmetros conservativos ou não conservativos do efluente a ser lançado. A MAIOR DESSAS "VAZÕES DE DILUIÇÃO" (cada poluente demandará uma certa vazão de diluição ) SERÁ ENTÃO CONSIDERADA COMO VAZÃO A SER SOLICITADA, NO PROCESSO DE OUTORGA. TODAVIA, SE ESTA MAIOR VAZÃO FOR CORRELACIONADA A UM POLUENTE NÃO CONSERVATIVO, O VALOR INICIAL ( valor de lançamento ) A SER SOLICITADO SERÁ REDUZIDO, PROGRESSIVAMENTE, NOS TRECHOS A JUSANTE DO PONTO DE LANÇAMENTO, ATÉ ATINGIR UM OUTRO VALOR DE "VAZÃO DE DILUIÇÃO", CORRELACIONADO A UM SEGUNDO POLUENTE (geralmente conservativo), QUE PASSARÁ A SER ENTÃO A VAZÃO A SER SOLICITADA (para aquele ou aqueles trechos situados a jusante). PARA TORNAR O PROBLEMA MAIS COMPLEXO, É FUNDAMENTAL CONSIDERAR O FATO DE QUE A CLASSE DE UM CURSO D ÁGUA PODE VARIAR DE TRECHO PARA TRECHO, EM FUNÇÃO DO ENQUADRAMENTO PROPOSTO PELO ÓRGÃO GESTOR CORRESPONDENTE. ASSIM SENDO, A VAZÃO DE DILUIÇÃO PODE VARIAR EM CADA TRECHO (OU GRUPOS DE TRECHOS), TUDO EM FUNÇÃO DO TEOR PERMISSÍVEL. EXEMPLO DE APLICAÇÃO Para melhor ilustrar o trabalho, estão sendo apresentados a seguir exemplos de aplicação dos conceitos supramencionados, quase todos baseados em casos reais. Estão sendo considerados apenas 5 (cinco) tipos de parâmetros: demanda bioquímica de oxigênio (DBO), demanda química de oxigênio (DQO), potencial hidrogênio (ph), temperatura e fenóis. INTRODUÇÃO Uma indústria pretende lançar, em um curso d água de dominialidade da União, cujo trecho em questão encontra-se enquadrado na classe 2 (dois) do CONAMA, os seus afluentes industriais e domésticos, devidamente tratados. CARACTERÍSTICAS DO EFLUENTE Os efluentes industriais sofrem tratamento a nível secundário (processo de lodos ativados ), possuindo uma vazão de m³/dia, que correspondem a 1389 litros/s. São as seguintes as características dos parâmetros considerados no efluente tratado: ph = 8,2 Fenóis = 0,012 mg/litro DQO = 314 mg/litro DBO = 35 mg/litro ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 3

4 CARACTERÍSTICAS DO CURSO D ÁGUA RECEPTOR São as seguintes as características dos parâmetros considerados no trecho do curso d água receptor: DBO 5.20 = 1,0 mg / litro ph = 7,2 Fenóis = 0,00 EXIGÊNCIAS DA PORTARIA DO CONAMA Para cursos hídricos de classe 2, entre outros tem-se: DBO mg/litro ph entre 6,0 e 9,0 fenóis 0,001 mg/litro temperatura: inferior às médias observadas CARGA ORGÂNICA A Carga Orgânica é, geralmente, expressa em termos de demanda de oxigênio. Segundo IMHOFF, distinguem-se duas modalidades de demanda (de oxigênio): Demanda imediata ou demanda química de oxigênio (DQO), habitualmente designada por oxigênio consumido, que é a quantidade de oxigênio consumida pelas substâncias ávidas de oxigênio, sem o auxílio de organismos vivos; Demanda bioquímica de oxigênio (DBO), que é a quantidade de oxigênio necessária para estabilizar (oxidar) a matéria orgânica do efluente, com o concurso de microorganismos (especialmente de bactérias). Além disso, cumpre observar o seguinte: na realidade, a DBO 5 não é tomada exclusivamente; em geral, considera-se um valor agregado, denominado material oxidável, constituído pela DQO mais a DBO, segundo LANNA & alli. Em termos de DBO 5 ( Demanda Bioquímica de Oxigênio, a 5 dias ), está sendo considerado o seguinte: DBO EFLUENTE ( C EFL ) = 35 mg/litro DBO RIO ( C RIO ) = 1,0 mg/litro Limite DBO PERMISSÍVEL ( C PERM ) 5 mg/litro (CONAMA -classe 2) Ao se lançar o efluente no curso receptor, há que se definir uma determinada vazão de diluição do rio, tal que permita que o limite do CONAMA não seja ultrapassado. Para tanto, utilizando a equação 2, tem-se: Q SOLIC = 1389 l/s ( 35 mg/l - 5 mg/l ) : ( 5 mg/l - 1 mg/l ) = litro/s (2) Q DILUIÇÃO (1) = 10,418 m³/s (em função da DBO ) Convém aqui observar: 1- Devido ao fenômeno de autodepuração do curso hídrico (processo aeróbio realizado, basicamente, pelo plancton, presente no meio líquido), a carga orgânica diluída, à medida que desce o rio, vai sendo reduzida, segundo a expressão: DBO t = DBO 0 x 10 - K t (expressão de STREETER & PHELPS) equação (3) Onde: DBO t = DBO no final do tempo t dias ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 4

5 DBO 0 = DBO no tempo inicial ( t = 0 ) K = constante de reaeração do rio = 0,41 / dia t = tempo em dias (ao longo do rio) Do exposto anteriormente, vem a seguinte tabela: (velocidade média do rio = 0,6 m/s). Tabela 1: Redução da carga orgânica diluída. TEMPO (dias) DISTÂNCIA (km) DBO MIST. (mg / litro) Q DILUIÇÃO (m³/s) 0,000 0,0 35,0 10,418 0,035 1,8 33,9 10,022 0,069 3,6 32,8 9,651 0,104 5,4 31,7 9,281 0,139 7,2 30,7 8,923 0,174 9,0 29,7 8,576 1,736 90,0 6,8 0,624 2, ,8 5,0 0, Em alguns países (entre eles, a França), ao invés de uma "carga orgânica", representada pela DBO 5. 20, adota-se uma "carga oxidável", expressa pela seguinte expressão: (inclusive, a redevance é cobrada por este critério). COX EFLUENTE = (2 x DBO EFLUENTE + DQO EFLUENTE ) / 3 equação (4) No caso presente, ter-se-ia: COX EFLUENTE = ( 2 x 35 mg/litro mg/litro ) / 3 = 128 mg/litro (4) Q SOLIC = 1389 l/s (128 mg/l - 5 mg/l ) : ( 5 mg/l - 1 mg/l) = litros/s (2) Q SOLIC = 42,712 m³/s (em função da COX) 3- Semelhantemente ao exposto na primeira observação, esta "carga oxidável" (COX) é também reduzida ao longo do rio; enquanto a componente representada pela DBO é reduzida pela atividade biológica do "plancton", a componente representada pela DQO é reduzida pela atividade química de alguns elementos presentes na água; saliente-se ainda que a DQO é reduzida a ZERO em torno de 1,0 a 1,5 horas, após o lançamento do efluente industrial. (IMHOFF). Pelo acima exposto, pode ser montada a seguinte tabela, semelhante à Tabela 1 anterior: Tabela 2: Redução da carga orgânica diluída. TEMPO (horas) TEMPO (dias) DISTÂNCIA (km) DQO* (mg/litro) DBO 5 (mg / litro) COX MIST. (mg/litro) Q DILUIÇÃO (m³/s) 0,0 0,000 0, ,0 128,0 42,71 0,5 0,021 1, ,3 92,6 30,43 1,0 0,042 2, ,6 57,3 18,16 1,5 0,063 3, ,0 22,0 0,00 (*) - admitiu-se que a DQO se anule após 1,5 (um vírgula cinco) horas após o lançamento do efluente tratado; para facilidade de conceituação, no presente trabalho, admitiu-se também que a cada 0,5 hora, o valor da DQO se reduza a 1/3 (um terço)do valor inicial. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 5

6 POTENCIAL DE HIDROGÊNIO (ph) O ph máximo das médias do efluente, em torno de 8,2, enquadra-se dentro dos limites fixados pelo CONAMA, para a classe 2 (ph entre 6 e 9). Nota: Todavia, para melhor entendimento do assunto em pauta, está sendo mostrado o comportamento do parâmetro ph em relação às vazões comprometidas : ph RIO = 7,2 (mínimo) ph EFLUENTE = 8,2 (máximo) Q EFLUENTE = 1389 litros/seg Q DILUIÇÃO DBO = litros/seg Q DILUIÇÃO COX = litros/seg Para o caso de vazão de diluição apropriada pela DBO, tem-se que: ph RIO = 7,2 equivale a 0,126 x 10-3 mg/litro = [ H + ] RIO ph EFLUENTE = 8,2 equivale a 0,010 x 10-3 mg/litro = [ H + ] EFLUENTE Utilizando-se a equação (1), onde C FINAL foi substituída por C PERMIS e onde Q DILUIÇÃO foi substituída por Q SOLIC, tem-se que: ( Q EFL x C EFL ) + ( Q DILUIÇÃO x C RIO ) = ( Q EFL + Q DILUIÇÃO ) x C FINAL equação (5) ou, C FINAL = { ( Q EFL x C EFL ) + (Q DILUIÇÃO x C RIO ) } : ( Q EFL + Q DILUIÇÃO ) aplicando-se, tem-se que: C FINAL = { 1389 l/s x 0,010 x 10 - ³ l/s x 0,126 x 10 - ³ } : ( 1389 l/s l/s ) = = 0,112 X 10 - ³ mg/litro e conclui-se que: ph FINAL = 7,3 equivale a 0,112 x 10-3 mg/litro = [ H + ] FINAL Para o caso de vazão de diluição comprometida pela COX, aplicando-se do mesmo modo a equação (5): C FINAL = { l/s x 0,010 x 10 - ³ l/s x 0,126 x 10 - ³ }: ( l/s l/s ) (5) = 0,122 X 10 - ³ mg/litro e conclui-se que: ph FINAL = 7,4 equivale a 0,122 x 10-3 mg/litro = [ H + ] FINAL FENÓIS Para fenóis tem-se que: C EFL = 0,012 mg/litro C RIO = 0,000 mg/litro C PERM 0,001 mg/litro (CONAMA - classe 2) Ao se lançar o efluente no curso receptor, há que se definir a vazão de diluição do rio, tal que permita que o limite do CONAMA não seja ultrapassado; aplicando-se a equação (2): Q SOLIC = 1389 l/s ( 0,012 mg/l - 0,001 mg/l ) : ( 0,001 mg/l - 0,000 mg/l ) = litros/s (2) ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 6

7 Q DILUIÇÃO (1) = 15,279 m³/s (em função de fenóis) Como se trata- de poluente não conservativo; isto significará que a vazão a ser apropriada será a reduzida ao longo dos trechos do rio a jusante. Segundo IMHOFF, os fenóis são eliminados por autodepuração das águas em três a quatro dias ; saliente-se que essa eliminação é mais rápida quando as águas receptoras já estiverem poluídas por substâncias orgânicas que aceleram a atividade biológica. O mesmo autor, IMHOFF, ao adotar o conceito de poluição equivalente para despejos industriais, citando fontes diversas, expressa a seguinte equivalência entre fenóis e DBO : 1 grama de fenol tem 1,7 gramas de DBO 5 Desta forma, para estudo da redução da carga orgânica equivalente pode ser aplicada, por exemplo, a equação (3) (STREETER-PHELPS), onde a DBO 0 = 1,7 x 0,012 mg/litro. DBO t = (0,012 x 1,7) 10-0,41 t (5) Pelo acima exposto, pode ser montada a seguinte tabela, semelhante à Tabela 1 anterior: Tabela 3: Redução da carga orgânica equivalente. TEMPO (dias) DISTÂNCIA (km) DBO EQUIV (x 1,7). (mg / litro) Q DILUIÇÃO (m³/s) 0,000 0,0 0, ,95 0,104 5,4 0, ,30 0,139 7,2 0, ,46 1,736 90,0 0,0040 4,11 2, ,8 0,0029 2,66 2, ,4 0,0017 0,93 A Tabela 4 compara os valores da Vazão de Diluição (obtidos para os parâmetros adotados), para determinar os valores a serem considerados, para cada trecho do rio, como a vazão a ser solicitada no processo de outorga. Q Tabela 4: Tabela comparativa das vazões de diluição. TEMPO DISTÂNCIA VAZÕES DE DILUIÇÃO (litros/s) (dias) (km) DBO MIST DBO EQUIV (x 1,7) COX MIST. ADOTADA (litros/s) 0,000 0, ,019 1, ,021 1, ,028 1, ,035 1, ,039 2, ,042 2, ,058 3, ,063 3, ,069 3, ,077 4, ,096 5, ,104 5, , , ,65 137,5 0 0 ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 7

8 CONCLUSÃO A análise comparativa dos valores da Tabela 4 permite a determinação dos valores da vazão a ser solicitada no processo de outorga. Com isso, podemos observar que nos trechos iniciais do rio a jusante do ponto de lançamento dos efluentes a vazão comprometida em função da COX será a adotada no processo de outorga. Entretanto, a partir da distância de 3 km, a vazão adotada passará a ser a comprometida para diluição do DBO EQUIVALENTE (fenóis). Observa-se ainda, que a vazão relativa a fenóis continuará a ser adotada até o distância de 137,5 km do ponto de lançamento. Neste ponto, em função de todos os poluentes lançados terem características não-conservativas, não haverá mais necessidade de se reservar nenhuma vazão do rio para a diluição dos efluentes lançados. Observações importantes: Conforme explicitado no início do capítulo referente à Introdução, o presente trabalho objetiva fornecer apenas alguns subsídios, ainda preliminares, para a necessária agilização da implantação da Outorga Qualitativa. Desta maneira, ressalte-se que os procedimentos técnicos relativos aos parâmetros estudados e apresentados são apenas explicativos, não possuindo os mesmos os rigores tecnológicos necessários. Por exemplo, a conceituação do fenômeno de autodepuração (DBO, DQO e fenóis), utilizando-se a equação de STREETER - PHELPS, embora já existam procedimentos outros mais avançados (QAL-2E e MAG-3). Na BIBLIOGRAFIA citada, apresentam-se textos que melhor estudam a questão da diluição dos parâmetros nas águas (MÔNICA PORTO e von SPERLING). Obviamente, deduz-se que cada sub-bacia e cada bacia (por ser um conjunto de sub-bacias) deverá possuir uma contabilidade própria, englobando todas as outorgas concedidas, sejam elas quantitativas ou qualitativas ; saliente-se o fato de que algumas outorgas qualitativas sendo variáveis ao longo dos trechos a jusante (por causa de certos parâmetros não conservativos ), tornarão a contabilidade mais complexa (*). Todavia existem diversos complicadores, entre os quais podem ser citados: Variação da classe de enquadramento nos trechos imediatamente a jusante; Variação do valor da vazão outorgável (mensal, sazonal, anual, etc.), através de alteração das conceituações técnicas e/ou políticas ou através de exigências ambientais; Introdução de tratamento (ou melhoria da eficiência do tratamento) em alguns efluentes lançados; Negociações entre outorgados, através de repasse de vazões comprometidas, devidamente outorgadas (se isto for legalmente possível); Modificações dos teores permissíveis (alteração de classes de enquadramento ou alteração do valor permissível de parâmetro(s) da classe do corpo hídrico. Certamente, faz-se fundamental a elaboração, para cada uma das bacias relevantes, um Plano regional de cargas poluidoras e das respectivas vazões apropriadas. (*) - em termos de contábeis, esta redução do valor das vazões apropriadas, ao longo do trechos a jusante do ponto de lançamento, pode ser assemelhado, grosseiramente, ao conceito de depreciação de máquinas e equipamentos. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. IMHOFF, K. Manual de Tratamento de Águas Residuárias. São Paulo: Editora Egard Blucher (USP), p. 2. KELMAN, J. Gerenciamento de Recursos Hídricos: Outorga e Cobrança in XII Simpósio Brasileiro de Recursos Hídricos, Vitória, ES, LANNA, A. E. O princípio usuário-pagador e a legislação de recursos hídricos do Estado do Rio Grande do Sul in II Encontro da Sociedade Brasileira de Economia Ecológica, São Paulo, SP, ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 8

9 4. METCALF - EDDY. Tratamiento y depuración de las águas residuales. Barcelona: Editorial Labor, p. 5. SPERLING, M. Análise dos padrões brasileiros de qualidade de corpos d água e de lançamento de efluentes líquidos. RBRH volume 3, número 1, jan/mar p. 6. PORTO, M. Drenagem Urbana. Porto Alegre: Editora da Universidade / UFRGS, p ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 9