GESTÃO AMBIENTAL DE SISTEMAS DE TRATAMENTO DE ÁGUA

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1 GESTÃO AMBIENTAL DE SISTEMAS DE TRATAMENTO DE ÁGUA Giovana Kátie Wiecheteck* Universidade Estadual de Ponta Grossa, Doutoranda em Hidráulica e Saneamento pela Escola de Engenharia de São Carlos Universidade de São Paulo João Sérgio Cordeiro Professor Adjunto da Universidade Federal de São Carlos, Colaborador no Programa de Pós-Graduação da EESC USP, Coordenador do Comitê de Ensino, Pesquisa e Desenvolvimento da ABES DN. *Endereço: Rua Major José Inácio, Ed. Ouro Preto, ap São Carlos SP. Brasil. CEP: E- mail: giovanaw@sc.usp.br. Tel.: +55 (0xx) RESUMO Os sistemas de tratamento de água compreendem desde o manancial de abastecimento, a captação de água, a estação de tratamento de água e a distribuição de água potável. E como uma indústria de transformação, uma estação de tratamento de água (ETA) transforma a matéria prima (água bruta) retirada da natureza, em produto final (água potável), ocorrendo neste processo, geração de resíduos que retornam ao meio ambiente de maneira inadequada. A maioria das estações de tratamento de água de abastecimento (ETAs) não trata os resíduos sólidos, gerados principalmente nas etapas de sedimentação e filtração. Sem o tratamento e disposição final, os resíduos gerados em ETAs são lançados em corpos d água, não respeitando a legislação ambiental vigente. A grande preocupação com a qualidade e quantidade disponível de recursos hídricos, faz com que seja necessário identificar os impactos ambientais causados por resíduos gerados em ETAs e, propor medidas mitigadoras visando minimizar os impactos negativos desta atividade. Com base nestes objetivos, considera-se que as características da água bruta, os produtos químicos utilizados e o tipo de tratamento adotado são fatores determinantes nas características e quantidades de resíduos gerados nos decantadores e na água de lavagem de filtros; a escolha do tratamento e disposição final da fase sólida do lodo é função de aspectos técnicos e econômicos, e deve ser imprescindível no projeto e implantação de ETAs. A partir da identificação dos impactos ambientais gerados em uma ETA, propõe-se as medidas mitigadoras: proteção do manancial de abastecimento; minimização do volume de lodo produzido na ETA; minimização de água utilizada para a limpeza das unidades de tratamento; recuperação de água de lavagem de filtros; recuperação de coagulantes; tratamento e disposição final de resíduos gerados em ETAs; utilização do lodo na construção civil. Palavras Chave: Gestão ambiental, Impactos ambientais, Geração de resíduos em estações de tratamento de água de abastecimento, Sistemas de tratamento de água. INTRODUÇÃO O planejamento e a gestão de recursos hídricos dependem fundamentalmente do uso preponderante que se faz dos mesmos. E para que se compatibilize a demanda com a oferta de água, é necessário obedecer aos parâmetros de qualidade da água para determinado uso. A gestão de suprimento e demanda de água são ferramentas para a sustentabilidade. Com a grande demanda de água e sua conseqüente escassez, é imprescindível que sejam avaliados os sistemas de saneamento básico compostos por: abastecimento de água, coleta e tratamento de esgotos sanitários, coleta e tratamento de resíduos sólidos e drenagem urbana, aliados ao meio ambiente. Os impactos ambientais decorrentes da operação inadequada destes sistemas refletem diretamente nos problemas de poluição e contaminação das águas superficiais e subterrâneas. No Brasil, a implantação de sistemas de tratamento de água está sujeita ao licenciamento ambiental conforme a Resolução n o 237 de 19 de dezembro de 1997 do Conselho Nacional de Meio Ambiente (CONAMA), sendo uma obra de utilidade pública e causadora de impactos ambientais negativos, com o lançamento inadequado de resíduos provenientes dos decantadores e da água de lavagem de filtros, em corpos d água. A Política Nacional de Recursos

2 Hídricos (Lei 9.433/97) estabelece que, o lançamento de resíduos líquidos, sólidos ou gasosos, tratados ou não, com o fim de sua diluição, transporte ou disposição final em corpos d água, além de outros usos que alterem o regime, a quantidade ou a qualidade da água, estão sujeitos à outorga pelo Poder Público. Na fixação do valor a ser cobrado pelo uso dos recursos hídricos sujeitos à outorga, devem ser observados o lançamento desses resíduos, o volume lançado e seu regime de variação, bem como as características físico-químicas, biológicas e de toxicidade do afluente. O lançamento de resíduos gerados em ETAs, em corpos d água, é considerado crime ambiental por causar efeitos diretos ao ambiente aquático do corpo receptor, provocando danos à fauna aquática. Constitui-se crime ambiental, de acordo com a Lei 9.605/98, provocar o perecimento de espécimes da fauna aquática existentes em rios, lagos, açudes, lagoas, baías ou águas jurisdicionais brasileiras, pela emissão de efluentes ou carreamento de materiais. Se o crime causar poluição hídrica que torne necessária a interrupção do abastecimento público de água de uma comunidade; e ocorrer lançamento de resíduos sólidos, líquidos ou gasosos, ou detritos, óleos ou substâncias oleosas, em desacordo com as exigências estabelecidas em leis ou regulamentos a pena é de reclusão de um a cinco anos. Com os fundamentos baseados na Política Nacional de Recursos Hídricos e na Lei de Crimes Ambientais, é relevante a questão do lançamento e disposição final dos resíduos sólidos gerados em ETAs, na gestão ambiental integrada água e solo. O objetivo do presente trabalho é apresentar os impactos ambientais negativos e positivos em uma ETA, por meio de uma matriz de interação entre os fatores ambientais e as ações impactantes, considerando-se as fases de projeto, implantação e operação. A partir da identificação dos impactos ambientais, propôs-se algumas medidas mitigadoras. METODOLOGIA O estudo de gestão ambiental de sistemas de tratamento de água deve apresentar a viabilidade ambiental e econômica nas fases de projeto, implantação, operação do sistema, abrangendo o diagnóstico do manancial de abastecimento; o sistema de captação de água; a localização de implantação da ETA; a operação e manutenção do sistema como um todo; a identificação de impactos ambientais, como a geração (características e quantidades) de resíduos em ETAs; alternativas de tratamento e disposição destes resíduos; conhecimento sobre a legislação ambiental; e finalmente propor e monitorar medidas mitigadoras. Souza (2000) apresenta na Figura 1 a relação entre as etapas de um sistema de gestão ambiental. Este trabalho limitou-se a apresentar o sistema de tratamento de água (atividade) e conseqüentes impactos ambientais, e propor medidas mitigadoras, já que as características ambientais dependem do fator locacional de implantação do sistema. Utilizou-se o método de interação entre as ações impactantes e os fatores ambientais para a construção da matriz de impactos ambientais, identificando-os como positivos e negativos. De acordo com Canter (1996), o uso da matriz de interação indica o ponto de interseção de uma ação ou atividade que causará uma mudança no fator ambiental, sendo bastante utilizada em estudos de impacto ambiental. Com base na identificação dos impactos ambientais foram propostas algumas medidas mitigadoras. Características ambientais Atividades ANÁLISE AMBIENTAL Monitoramento Medidas mitigadoras GESTÃO AMBIENTAL FIGURA 1 : Relação entre as etapas do sistema de gestão ambiental (Souza, 2000).

3 RESULTADOS Caracterizando a atividade como um sistema de tratamento em ciclo completo, usualmente adotado no Brasil, está apresentado na Figura 2 um fluxograma destacando-se as unidades de geração de resíduos (lodo) e as formas de tratamento e disposição de resíduos sólidos / líquidos. Manancial de Abastecimento Produtos Químicos Coagulação Floculação Sedimentação ou Filtração Flotação Desinfecção e Correção de ph Fase líquida Fase líquida LODO lodo adensado Lodo Adensamento Condicionamento Água Lavagem de Filtros Gravidade Flotação por Ar Dissolvido Mecânico (adensador de esteiras) Lodo Fase líquida lodo condicionado lodo desidratado Desidratação Disposição Final Centrífuga Filtro prensa de esteira Filtro prensa de placa Filtro a vácuo Secagem natural Aterro Sanitário Disposição no Solo FIGURA 2 : Fluxograma de uma ETA de ciclo completo e métodos de tratamento e disposição de resíduos sólidos gerados nas unidades de sedimentação ou flotação e filtração. De acordo com Figura 2, os rejeitos provenientes da água de lavagem de filtros podem ser tratados junto com os resíduos de decantadores ou flotadores, sendo que a água livre (fase líquida), pode ser afluente às unidades de coagulação ou de floculação, retornando ao início do tratamento de água. A recuperação da fase líquida e a água de lavagem de filtros dependem da eficiência de remoção de sólidos e da qualidade microbiológica da água, principalmente na filtração que é uma operação de pré-concentração de sólidos e microrganismos, a recirculação deve ser feita sem prejudicar os processos de tratamento na ETA. Nos projetos de ETAs deve-se prever a remoção de sólidos nos decantadores ou flotadores, que pode ser feita por meio de equipamentos mecânicos ou mecanismos hidráulicos, com auxílio de tubulações e acessórios que permitam a descarga do resíduo em intervalos regulares de tempo sem que haja necessidade de interrupção na operação destas unidades. O tratamento de resíduos sólidos ou lodos de ETAs visa obter condições adequadas para a sua disposição final, bem como obter um estado sólido ou semi-sólido, envolvendo a remoção de água para concentrar os sólidos e reduzir seu volume. Em resumo, trata-se de aplicar algum método de separação sólido-líquido, podendo ser feita conforme as etapas descritas por CORDEIRO (1987); AWWA (1997); FERREIRA FILHO & SOBRINHO (1998); RICHTER (2001): a) Adensamento: o adensamento consiste na produção do lodo concentrado, mais adequado para as etapas seguintes de condicionamento e desidratação, ou na possibilidade de ser transportado economicamente para a aplicação no solo como disposição final. Os adensadores podem ser por gravidade, flotação com ar dissolvido ou adensadores de esteiras (mecanizados). b) Condicionamento: o condicionamento de resíduos de ETAs pode ser feito com o auxílio de polímeros catiônicos, aniônicos e não iônicos. O condicionamento com polieletrólitos aumentam o peso ou tamanho dos sólidos dos lodos de sulfato de alumínio ou de ferro. c) Desidratação: é a redução do volume de lodo adensado e condicionado para fins de disposição final. Pode ser feita por meio de equipamentos mecânicos (centrífugas, filtros prensa de esteiras, filtros prensa de

4 placas ou filtros a vácuo) ou por meio de secagem natural, com a disposição em leitos de secagem ou lagoas de lodo. d) Disposição final: pode ser feita em aterros sanitários ou aplicação no solo. O uso de aterros sanitários específicos para lodos de ETAs, aplica-se usualmente a lodos com um conteúdo relativamente baixo de sólidos (menos que 25 %) e, portanto, de baixa resistência. A aplicação no solo pode ser na forma líquida, semi-sólida ou sólida, dependendo do meio de transporte. Os lodos de sulfato de alumínio ou de cal como condicionadores do solo fazem com que o solo retenha mais umidade, aumentando sua coesividade. Nesta etapa os custos de transporte devem ser avaliados. No Quadro 1 está apresentada a matriz de interação observando-se as ações impactantes nas fases de projeto, implantação e operação de sistemas de tratamento de água, identificando os impactos ambientais positivos e negativos. É um método eficaz na execução de estratégias preventivas e na proposição de ações mitigadoras. QUADRO 1 : Matriz de interação nas fases de projeto, implantação e operação de sistemas de tratamento de água. PROJETO IMPLANTAÇÃO OPERAÇÃO FATORES AMBIENTAIS AÇÕES IMPACTANTES Captação de água manancial de abastecimento Sistema elevatório Tecnologia de tratamento de água adotada Geração de resíduos Geração de empregos Ruídos Dispersão de material particulado Remoção de vegetação Aumento do trânsito de veículos Área de implantação Produção de água com qualidade Geração de resíduos Consumo de água na limpeza das unidades Ruídos Demanda de energia Consumo de produtos químicos Ar - Solo MEIO Águas superficiais FÍSICO Águas subterrâneas MEIO Fauna aquática BIÓTICO Cobertura vegetal Saúde e saneamento + + Estrutura viária - Qualificação operacional MEIO ANTRÓPICO (+) impactos positivos (-) impactos negativos Disponibilidade de energia Desconforto para a população Área de risco - Disponibilidade de + produtos químicos Com base na identificação dos impactos ambientais, algumas medidas mitigadoras foram propostas:

5 Proteção do manancial de abastecimento: o manancial de abastecimento deve ser protegido com o planejamento de uso e ocupação do solo da bacia hidrográfica da qual faz parte, para manter a qualidade da água bruta, evitando prejuízos ao sistema de tratamento de água. Minimização do volume de lodo produzido: para minimizar o volume de lodo produzido em uma ETA, deve-se reduzir a dosagem de coagulante utilizada. Portanto, é necessário a otimização do processo de coagulação por meio de ensaios de tratabilidade em jar-test. Em algumas ETAs, em que a água bruta apresenta valores baixos de turbidez em determinadas épocas do ano, é possível encaminhar a água coagulada diretamente aos filtros, reduzindo-se o volume de lodo produzido. Outra alternativa é a utilização de polímeros catiônicos como floculantes primários ou como auxiliares de coagulação. Minimização de água utilizada para a limpeza das unidades de tratamento: avaliar e gerenciar as unidades de tratamento em uma ETA podem ser úteis na minimização de água utilizada para a limpeza das unidades. Adotar sistemas mais eficientes e garantir economia de água na lavagem dos decantadores e dos filtros devem ser estudados nos projetos de ETAs. Os decantadores laminares, por exemplo, consomem menos quantidade de água durante a lavagem. Algum tipo de pré-tratamento pode ser uma alternativa viável, para reduzir as perdas na lavagem de filtros. Recuperação da água de lavagem de filtros: a recirculação de água de lavagem de filtros pode trazer benefícios aos processos de tratamento em uma ETA, como a redução no consumo de coagulante. No Brasil já existem ETAs que realizam com sucesso, o reaproveitamento de 100% da água utilizada na lavagem de filtros, como é o caso da ETA do Guaraú e Alto da Boa Vista, ambas em São Paulo. Os benefícios auferidos no reaproveitamento das águas de lavagem dos filtros destas ETAs representa cerca de 880 L/s, o que permite o abastecimento de aproximadamente habitantes, segundo FERREIRA & SOBRINHO (1998). Recuperação de coagulantes: o sulfato de alumínio, comumente utilizado em ETAs pode ser recuperado por meio de tratamento com ácido sulfúrico. A recuperação de sulfato de alumínio proporcionará a redução do volume de lodo, além da utilização do alúmen recuperado, evitando desta maneira, a disposição inadequada do alumínio no meio ambiente. Tratamento e disposição final de resíduos gerados em ETAs: avaliar o sistema global e adotar alternativas adequadas ao tipo de resíduo a ser tratado, considerando os fatores tecnológicos e econômicos. Duas situações podem ocorrer: o sistema de tratamento de resíduos pode ser dimensionado em conjunto com o sistema de tratamento de água, apresentando a vantagem de compatibilização dos tratamentos da fase líquida e da fase sólida. Neste caso, a desvantagem é o desconhecimento das características e quantidades de resíduos geradas, impondo dificuldades na obtenção de parâmetros de projeto das unidades de tratamento da fase sólida. Outra opção é a construção do sistema de tratamento de resíduos, com a existência da ETA. Nesta situação, é possível fazer ensaios em escala piloto caracterizando e quantificando os resíduos, determinando-se desta forma, a concepção mais adequada de tratamento, bem como os parâmetros de projeto. Pode haver uma limitação do ponto de vista construtivo, na adequação do sistema de tratamento da fase líquida visando um projeto econômico do tratamento da fase sólida (FERREIRA & SOBRINHO, 1998). Utilização do lodo na construção civil: alguns estudos estão sendo feitos, com a intenção de aproveitar o lodo ou a torta (lodo seco) na construção civil. Pode ser utilizado como material para tijolos refratários, agente plastificador em cerâmica, na pavimentação de estradas e na produção de cimento. Os principais componentes do cimento são CaO, SiO 2, Al 2 O 3 e Fe 2 O 3. Os materiais brutos usados na produção do cimento contêm estes óxidos na forma de carbonatos ou sulfatos. Estes componentes são também encontrados nos lodos das ETAs, que podem substituir, em certa proporção, as matérias-primas na fabricação do cimento (RICHTER, 2001). CONSIDERAÇÕES FINAIS As características da água bruta, os produtos químicos utilizados em uma ETA e o tipo de tratamento adotado são fatores determinantes das características e quantidades de resíduos gerados nos decantadores ou flotadores, e na água de lavagem de filtros; Com o gerenciamento dos resíduos gerados em uma ETA, pode-se minimizar os impactos ambientais negativos com a geração de matéria prima: recuperação de água retornando ao sistema, diminuindo-se as perdas; e os sólidos, que podem ser utilizados na confecção de tijolos refratários, na pavimentação de estradas e na produção de cimento;

6 O estudo de impacto ambiental constitui um importante instrumento para a apresentação da viabilidade ambiental nas fases de projeto, implantação e operação de uma ETA à sociedade. Com base neste trabalho, recomenda-se: obediência à legislação ambiental e aos padrões de qualidade nas fases que compreendem o projeto, a implantação e operação de ETAs, considerando os fatores ambientais físico, biológico e antrópico; a otimização dos processos de tratamento das fases líquidas e sólidas, em projeto de ETAs, visando a minimização de resíduos gerados e o dimensionamento econômico das unidades componentes do sistema; um estudo mais aprofundado das relações que compõe o sistema de gestão ambiental, considerando as etapas de caracterização ambiental e monitoramento das medidas mitigadoras. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS AMERICAN WATER WORKS ASSOCIATION (1997) Criteria Development for Water Treatment Plant Residual Monofills. AWWA Research Foundation and American Water Works Association, USA, 203 p. CANTER, L. W. (1996). Environmental Impact Assessment. Mc Graw Hill, 2d ed., USA, 660 p. CORDEIRO, J. S. & CAMPOS, J. R. (1999). O impacto ambiental provocado pela indústria da água. Revista Saneamento Ambiental, n o 56, p FERREIRA FILHO, S. S. & SOBRINHO, P. A. (1998). Considerações sobre o tratamento de despejos líquidos gerados em estações de tratamento de água. Revista Engenharia Sanitária e Ambiental, ABES, vol 3, n os 3 e 4, p RESOLUÇÃO CONAMA N o 237 (1997) Procedimentos e critérios utilizados no licenciamento ambiental como instrumento de gestão ambiental. Ministério do Meio Ambiente, Brasil. RICHTER, C. A. (2001) Tratamento de Lodos de Estações de Tratamento de Água. Editora Edgard Blücher Ltda, 1 a ed., São Paulo, 102 p. SOUZA, M. P. (2000) Instrumentos de Gestão Ambiental: Fundamentos e Prática. Editora Riani Costa, São Carlos, SP, 112 p.