Disciplina: Introdução à Engenharia Ambiental. 4 - Poluição das Águas. Professor Sandro Donnini Mancini. Sorocaba, Agosto de 2017

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1 Instituto de Ciência e Tecnologia de Sorocaba Disciplina: Introdução à Engenharia Ambiental Graduação em Engenharia Ambiental 4 - Poluição das Águas Professor Sandro Donnini Mancini Sorocaba, Agosto de 2017 Águas Naturais (rios, oceanos...) equilíbrio de nutrientes e cadeia alimentar definida ao longo de milhares de anos. Poluição intervenção humana neste equilíbrio, o que pode afetar inclusive sua principal função: suprimento público. 1

2 Definições Importantes Água Bruta água antes de receber qualquer tratamento; Água potável água adequada ao consumo humano, satisfazendo padrões de potabilidade; Água residuária qualquer despejo ou resíduo líquido com potencialidade de causar poluição (esgoto); Manancial corpo d água, superficial ou subterrâneo, utilizado para abastecimento humano, industrial ou irrigação; Afluente curso de água ou outro líquido, cuja vazão contribui para aumentar o volume de outro corpo d água; Efluente qualquer tipo de água, ou outro líquido, que flui em tubulações, canais, reservatórios, elevatórias, etc; Assoreamento da calha de um curso d água (profundidade); EUTROFIZAÇÃO Adubação de um corpo d água, pela introdução freqüente de nutrientes para plantas (N,P,K) provenientes de efluentes agrícolas (arraste de adubo inorgânico), urbanos e industriais. Algas microscópicas passagem da luz Vida fica limitada à superfície Normalmente ocorre conjuntamente a diminuição do teor de oxigênio (pela introdução de matéria orgânica) e o assoreamento do corpo d água - da margem para o centro forma-se um pântano, com o crescimento de vegetação superior. 2

3 TRATAMENTO Água é uma mistura de constituintes (sólidos, líquidos e gasosos) que podem estar presentes em concentrações diversas. O tratamento é a alteração das referidas concentrações de modo que o produto final possa ser considerado água potável ou própria para despejo em corpo d água. Para tratar água ou esgoto então é necessário saber suas condições, se e quanto estão poluídas. Também é necessário saber as condições alvo que o tratamento deve atingir. EXAMES ~ ENSAIOS DIAGNÓSTICO ~CARACTERIZAÇÃO Caracterização de Águas e Esgotos Características da água e/ou do esgoto variam de acordo com a procedência, clima, quantidade de agentes poluidores... São medidas várias propriedades, por meio de ensaios (testes padronizadoas) de amostras. Alguns dos mais importantes em caracterização de águas são: Teor de Sólidos, Turbidez, Odor, Temperatura, ph, Teor de Oxigênio Dissolvido, Teor de Cloro, DBO, DQO, Quantidade de Coliformes etc. 3

4 DBO demanda bioquímica de oxigênio - quantidade de oxigênio dissolvido na água utilizada por microrganismos na oxidação bioquímica da matéria orgânica. O ensaio é baseado em titulometria após 5 dias de contato da água em análise com cultura de microorganismos. Máximo de matéria orgânica oxidada ~ 60-70%. A DBO é utilizada como parâmetro de projeto e controle de qualidade. DBO esgoto doméstico ~ 300 mg/l DBO chorume ~ 10 a 100 vezes maior DQO demanda química de oxigênio utilizada para quantificar inclusive a matéria orgânica resistente à biodegradação, não medida pela DBO. Baseada em método titulométrico na água em análise após contato com oxidantes adicionados para obter 100% de degradação. Aplicação: controle de qualidade. Cálculo da Poluição Causada por uma População de uma Cidade: Dado um rio de vazão m 3 / segundo com um teor de oxigênio dissolvido, antes da descarga de poluentes de uma população de 100 mil habitantes, de 8 mg/l. Constatou-se que a fauna e flora local sobreviveriam com uma concentração mínima de 5 mg de oxigênio por litro d água A Demanda Bioquímica de Oxigênio média per capita do esgoto desta população é de 54 g de O 2 por dia. Tal descarga é suficiente para provocar morte de elementos da fauna e da flora aquática do leito do rio que corta a cidade? É necessária a construção de uma Estação de Tratamento de Efluentes na cidade? 4

5 Cálculo da Eficiência de uma ETE: Uma cidade lança 200 L/s de seus esgotos em um córrego cuja vazão mínima é igual a 2 m 3 /s. Sabendo-se que a DBO 5 do esgoto é 400 mg/l e do córrego é 5 mg/l antes do lançamento, para quanto a DBO do esgoto deve ser reduzida para que o córrego atinja uma DBO 5 máxima de 10 mg/l? Resolução CONAMA 357/2005 Corpos d água doce Classe 3 apresentam DBO 5 máxima de 10mg/L, havendo ainda vários outros parâmetros a serem obedecidos. Águas doce classe 3 podem ser destinadas: a) ao abastecimento para consumo humano, após tratamento convencional ou avançado; b) à irrigação de culturas arbóreas, cerealíferas e forrageiras; c) à pesca amadora; d) à recreação de contato secundário (contato com água é esporádico ou acidental); e e) à dessedentação de animais. Resolução CONAMA 430/2011 parâmetros para lançamentos de efluentes. (*) Vazões Médias Aproximadas de Alguns Rios (m 3 por segundo): Tietê : Antes de SP: 8 m 3 /s Após SP: 105 m 3 /s Em Pereira Barreto: 800 m 3 /s Sorocaba (SP): 13 Pinheiros (SP): 12 Paraíba do Sul (RJ): 250 Iguaçu (PR): São Francisco : Ganges (IND): Nilo (EGY): Columbia (EUA): Paraná (PR): Mississipi (EUA): Yangtzé (CHN): Amazonas (AM): Consumo diário: litros por dia ESCASSEZ DE ÁGUA NO MUNDO? 5

6 5% da população Distribuição de água doce superficial no Brasil 70% 3% 15% Vazão Total= m 3 /s 6% 6% 95% da população Disponibilidade Hídrica no Brasil Grande Bacia Amazônica - 13 litros por habitante por segundo Grande Bacia do Paraná ml por habitante por segundo Bacia do Sorocaba Médio Tietê - 56 ml/s por habitante. Bacia do Alto Tietê - 6 ml/s por habitante Semi-Árido Nordestino - 32 ml/s por habitante 6

7 Poluição disponibilidade de água tratável custo Franca: água bruta a 60km Presidente Prudente: 50 km Sorocaba: 14km Saídas: Captação Subterrânea Captação de Água da Chuva Preservação de Corpos D água Reúso Uso do Volume Morto Transposições Transposição do São Francisco: 720 km de canais para levar até 127 m 3 /s para CE, PE, AL, RN e PB. Obra iniciada em 2007; eixo leste inaugurado em março de Inicialmente custaria R$ 4,5 bi; subiu para R$ 8,2 bi. 70% para irrigação e 30% para uso urbano e industrial. Segundo a outorga da ANA, as captações de água tanto para o Eixo Leste, como para o Eixo Norte obedecerão a uma vazão firme disponível de 26,4 m³/s, o que representa 1,4% da vazão média do rio. A liberação média máxima diária de água nos dois eixos poderá chegar a 114 m³/s e a vazão máxima instantânea (pico de retirada) poderá alcançar 127 m³/s, a depender do nível de água do reservatório de Sobradinho. spx?list=ccb75a86-bd5a c76- cc46b7dc89a1&id=

8 1952: iniciada a transposição do rio Paraíba do Sul. Atualmente, em tempos de chuvas normais, são 160 m 3 /s de água transferidos para o rio Guandu, para irrigação, geração de energia, uso industrial e para o abastecimento da Região Metropolitana do Rio de Janeiro (ETA Guandu = 43 m 3 /s). 8

9 Desde 1974: transposição de 30 m 3 /s dos rios Jaguari, Jacareí, Cachoeira e Atibainha (contribuintes do Piracicaba). Crise hídrica: 2014 e /lenoticia.php?id= Doenças de veiculação hídrica Causadas por microrganismos na água, introduzidos pelo ser humano, que é o ambiente natural de vírus, fungos e bactérias patogênicas. Exemplos: cólera, disenterias, hepatite, gastroenterite, salmonelose, lepstopirose, e tuberculose. Flora Intestinal humana 100 trilhões de bactérias + de 100 tipos diferentes Após contaminar, parte das bactérias patogênicas são eliminadas pelas fezes (1/4 a 1/3 do peso das fezes são bactérias- a maioria delas coliformes). Água com coliforme é indicativo de contato com fezes Número de Coliformes Indicação do contato da água com fezes, o que aumenta as chances da água transmitir doenças. A quantidade de Coliformes é normalmente proporcional a de bactérias patogênicas e coliformes tem resistência à desinfecção semelhante ou até superior. 9

10 /it/de/acidentes/esg1.htm 10

11 Revista da FAPESP, número 95, janeiro de PADRÃO DE POTABILIDADE (Portaria 2914/2011 do Ministério da Saúde) Propriedade Valor e Unidade turbidez 5 UT (máx) cor 15 uh (Max) ph 6 9,5 coliformes ausência em 100mL cloro residual 0,5 mg/l (mínimo) sólidos totais dissolvidos 1000 mg/l (máx) 11

12 TRATAMENTO DE ÁGUAS E ESGOTOS Normalmente conta-se com o auxílio de um rio para diluir e depurar o efluente de uma estação de tratamento de esgoto (ETE). A água desse rio passa posteriormente por uma estação de tratamento de água (ETA) visando o abastecimento público. Ben, F.R. e McAuliffe, C.A. Química e Poluição. Trad. Luís Roberto Moraes Pitombo e Sérgio Massaro. São Paulo, Editora da USP, 1981, 134p. Curva Arqueada - Mapeamento das condições de O 2 de um rio (normalmente simuladas por computador) Ben, F.R. e McAuliffe, C.A. Química e Poluição. Trad. Luís Roberto Moraes Pitombo e Sérgio Massaro. São Paulo, Editora da USP, 1981, 134p. 12

13 Pesquisa Nacional de Saneamento Básico 2008 (IBGE, 2010) 99,4% dos municípios brasileiros possuem água tratada; 55,2% possuem rede coletora de esgoto; 44% dos domicílios possuem coleta de esgoto; 28,5% dos municípios possuem tratamento de esgoto; 68,8% do esgoto coletado é tratado. Brasil consome 57 bilhões de litros de água por dia, 48 bilhões viram esgoto (85%). Desses, 12 bilhões de litros são coletados e só 8 bilhões são tratados. Organização Mundial de Saúde: Cada R$ 1 investido em saneamento evita o gasto de R$ 5 em atendimento ambulatorial e hospitalar. Etapas Básicas de um tratamento de águas (brutas, represas, pluviais, residuais) ETA ETE Captura de Sólidos Decantação Filtração Desinfecção Correção de ph Coagulação Floculação Existência e/ ou ênfase em cada etapa é dada de acordo com a qualidade e/ou quantidade da água a ser tratada e de acordo com a quantidade e/ou qualidade da água necessária. Podem existir outras etapas: pré-desinfecção, alcalinização, aeração, oxidação, adsorção, fluoração, processos biológicos (para esgotos)... Reúso de Águas: utilização restrita de água que passou por tratamento simplificado. Lavagem de peças e pisos, Jardins, Calderaria, Torres de Resfriamento... 13

14 Tanques de Decantação (Captura de Sólidos) Tchobanoglous, G. (Metcalf & Eddy Inc.) Ingenieria Sanitária: tratamiento, evacuación y reutilización de aguas residuales. Trad. J de Dios Trillo Montsoriu. McGraw Hill, 2a Edição, Madrid, 1985, 969 p. Filtração Tchobanoglous, G. (Metcalf & Eddy Inc.) Ingenieria Sanitária: tratamiento, evacuación y reutilización de aguas residuales. Trad. J de Dios Trillo Montsoriu. McGraw Hill, 2a Edição, Madrid, 1985, 969 p. 14

15 Desinfecção com cloro Tchobanoglous, G. (Metcalf & Eddy Inc.) Ingenieria Sanitária: tratamiento, evacuación y reutilización de aguas residuales. Trad. J de Dios Trillo Montsoriu. McGraw Hill, 2a Edição, Madrid, 1985, 969 p. Lodos Ativados (Processo Biológico) Tchobanoglous, G. (Metcalf & Eddy Inc.) Ingenieria Sanitária: tratamiento, evacuación y reutilización de aguas residuales. Trad. J de Dios Trillo Montsoriu. McGraw Hill, 2a Edição, Madrid, 1985, 969 p. 15

16 17/4/2011 Niterói-RJ EFLUENTES INDUSTRIAIS Indústria pode realizar descarga de efluentes na rede de esgoto e até em corpos d água desde que autoridades autorizem e estabeleçam limites ao volume descarregado, ao fluxo e à concentração de poluentes. Em casos em que esses limites são ultrapassados por padrões pré-estabelecidos ou há despejos de substâncias tóxicas, a indústria é obrigada a tratar o efluente. Fellenberg, G. Introdução aos Problemas da Poluição Ambiental. São Paulo, Editora da USP, 1980, 195p. 16

17 Barragem de Lama Vermelha que estourou no oeste da Hungria em 4 de outubro de Além ser fonte de água potável e, infelizmente de despejo de esgoto, os cursos d`água também podem ter outras funções como, por exemplo, aproveitamento energético Tundisi, J.G. Água no Século XXI: Enfrentando a Escassez. Rima Editora. São Carlos,

18 Algumas Hidrelétricas Brasileiras (por ordem de tamanho do lago formado): Sobradinho (BA) km MW Tucuruí (PA) km MW Balbina km MW Porto Primavera (Sérgio Motta) (SP) km MW Itaipu (PR) km MW Ilha Solteira (SP) km MW Belo Monte (PA) 516 km MW Santo Antônio (RO) 271 km MW Jirau (RO) 258 km MW Xingó (AL/SE) 60 km MW Itupararanga (SP) 33 km 2 55 MW 3 Gargantas (China) km MW 18