3. HISTÓRICO DO TRATAMENTO DE ÁGUA E ESGOTOS E TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO DA ÁGUA PARA CONSUMO HUMANO O conteúdo deste capítulo apresenta dados históricos que revelam que mesmo há séculos atrás, antes do advento da microbiologia, conhecimentos empíricos combinados com técnicas hoje rudimentares, permitiram que certos povos tivessem certo controle sobre a qualidade da água. Este fato permitiu o desenvolvimento de culturas e civilizações que se sobrepuseram a outras. 3.1. HISTÓRICO DO TRATAMENTO DE ÁGUA A tabela 3.1 apresenta eventos históricos precursores ao desenvolvimento dos sistemas modernos de abastecimento e tratamento de água. Tabela 3.1: Histórico do desenvolvimento dos sistemas de abastecimento e tratamento de água. 4000 A.C. 3000 a 1500 A.C. 1500 A.C. Séc.V A.C. Terceiro sec. A.C. 340 A.C. a 225 D.C. 1676 1703 1746 1804 1807 Escritos sânscritos e gregos recomendavam métodos de tratamento de água. No sânscrito Ousruta Sanghita está descrito que água impura deve ser purificada por fervura sobre o fogo, ou aquecida no sol, ou por imersão de uma barra de ferro quente na água. Também pode ser purificada por filtração em areia e cascalho grosseiro, deixando-a resfriar. A civilização Minóica em Creta desenvolve tecnologias tão avançadas que podem ser comparadas aos sistemas modernos de águas urbanas desenvolvidos na Europa e América do Norte na segunda metade do século 19. A tecnologia é exportada para a região Mediterrânea. Egípcios reportam o uso de alumínio para causar a sedimentação de partículas suspensas da água. Gravura de um aparato de clarificação encontra-se na parede da sepultura de Amenophis II em Tebes e mais tarde na tumba de Ramses II. Hipócrates, o pai da medicina, nota que água da chuva deve ser fervida ou coada. Ele inventa a peneira de Hipócrates, um saco de pano para coar água de chuva. Sistemas públicos de suprimento de água são desenvolvidos em Roma, Grécia, Cartagena e Egito. Engenheiros romanos criaram um sistema de abastecimento de água que fornece 490 x 10 3 m 3 /dia (5,7 m 3 /s) a Roma através de aquedutos. Anton van Leeuwenhoek observa, pela primeira vez, microorganismos no microscópio. Cientista francês La Hire apresenta um plano a Academia Francesa de Ciências propondo que toda residência tenha um filtro de areia e cisterna para água de chuva. Cientista francês Joseph Amy ganha uma patente por um projeto de filtro. Por volta de 1750, filtros compostos de esponja, carvão, e lã podem ser comprados para uso doméstico. A primeira planta municipal de tratamento de água é instalada em Paisley, Escócia. A água filtrada é distribuída por um cavalo e carroça. Glasgow, Escócia é uma das primeiras cidades a canalizar água para os consumidores. 1829 Instalação de filtros lentos de areia em Londres, Inglaterra.
1835 1846 1854 1854 1856 Dr. Robley Dunlingsen, em seu livro Saúde Pública, recomenda a adição de uma pequena quantidade de cloro para converter água contaminada em potável Ignaz Semmelweiss (Vienna) recomenda que cloro deve ser usado para desinfetar as mãos de médicos entre as visitas de pacientes. A mortalidade de pacientes cai de 18 para 1% como resultado desta ação. John Snow mostra que uma epidemia de cólera asiática tinha origem na água do poço da rua Broad, que estava contaminado por fossa negra usado por vítima de cólera. Snow, que não sabia sobre bactérias, suspeita que um agente presente se replica em grande número em indivíduos infectados, é liberado pelas fezes e transportado pela água até suas vítimas. Dr. Falipo Pacini, na Itália, identifica o organismo que causa a cólera asiática, mas sua descoberta permanece desconhecida. Thomas Hawksley, engenheiro civil, advoga o uso de sistema pressurizado de água como estratégia para evitar contaminação externa. 1864 Louis Pasteur articula a teoria dos germes como origem das doenças. 1874 Filtros lentos de areia são instalados em Poughkeepsie e Hudson, new York. 1880 Karl Eberth isola o organismo Salmonella typhosa, que causa febre tifóide. 1881 Robert Koch demonstra, em laboratório, que cloro inativa bactérias. 1883 Carl Zeiss comercializa o primeiro microscópio comercial de pesquisa. 1884 1884 1892 1892 1893 1897 1902 1903 1906 Professor Escherich isola organismos de fezes de paciente de cólera que ele pensa ser o causador da cólera. Mais tarde, foi visto que organismos similares também estão presentes nos tratos intestinais de todos os indivíduos saudáveis. Os organismos são eventualmente chamados de Escherichia coli. Robert Koch prova que a cólera asiática é causada por uma bactéria, Vibrio cholera, que ele chama de bacílo vírgula por causa de sua forma em vírgula. Uma epidemia de cólera atinge Hamburgo, Alemanha, enquanto a cidade vizinha de Altona, que trata sua água com filtração lenta em areia, escapa da epidemia. Desde este episódio, o valor da filtração em meio granular é reconhecido. O Conselho de Saúde de New York usa o método de fermentação em tubos desenvolvido por Theobald Smith para a detecção de E. coli para demonstrar a conexão entre contaminação por esgotos do rio Mohawk e a propagação de febre tifóide. O primeiro filtro de areia é construído na América (em Lawrence, Massachussetts) com o propósito de reduzir a taxa de mortalidade da população. O filtro é um grande sucesso. G. W. Fuller estuda a filtração rápida em areia (5 m 3 /m 2 dia) e acha que as remoções de bactérias são muito melhores quando a filtração é precedida por coagulação e sedimentação. O primeiro sistema de abastecimento de água a usar cloro é feito em Middelkerke, Bélgica. Na realidade, o processo é Ferroclor, sendo hipoclorito de cálcio e cloreto férrico misturados, resultando em coagulação e desinfecção. O processo de tratamento por ferro e cal para remoção de dureza da água (abrandamento) é aplicado à água do rio Mississipi que abastece St. Louis, Missouri. Ozônio é usado pela primeira vez como desinfetante em Nice, França. O primeiro uso do ozônio nos Estados Unidos ocorre quatro décadas mais tarde.
1911 1914 1941 1942 1974 Johnson publica Tratamento de suprimentos públicos de água com hipoclorito, no qual ele demonstra que a filtração sozinha não é suficiente para remover microrganismos. A adição de cloro ao processo de tratamento reduz grandemente o risco de contaminação bacteriana. O Serviço de Saúde Pública dos Estados Unidos usa o teste de fermentação de coliformes de Theobald Smith para estabelecer padrões para a qualidade bacteriológica da água. Os padrões aplicam-se somente para os sistemas de água que abastecem transportadores interestaduais, como navios e trens. 85% dos sistema de abastecimento de água dos Estados Unidos usam cloro para desinfetar a água de beber. Os Estados Unidos adotam pela primeira vez um conjunto compreensivo de padrões de qualidade da água. Estudos na Holanda e nos Estados Unidos demonstram que a cloração da água forma trihalometanos. 1974 Passa a Lei da Água para Consumo Humano Segura. A continuar... Fonte: Traduzido de CRITTENDEN, J.C.; TRUSSELL, R.R.; HAND, D.W.; HOWE, K.J.; TCHOBANOGLOUS, G. 2005. Water treatment: principles and design. Hoboken, N.J.: Wiley/ MWH. 3.2. HISTÓRICO DO TRATAMENTO DE ESGOTOS O link abaixo acessa a uma apresentação feita no senado de nosso país, abordando o nosso ainda deficiente sistema de tratamento de esgotos sanitários. http://www.senado.leg.br/comissoes/ci/ap/ap20091130_franciscodeassissalvianodesousa.p df
3.3. TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO DE ÁGUA PARA CONSUMO HUMANO Na tabela 1 é feita referência às diversas tecnologias, ou processos de tratamento da água para consumo humano. Em capítulos as mesmas serão abordadas. Tabela 1: Processos usados no Tratamento da Água para Consumo Humano Parâmetro de Qualidade da Água Turbidez e partículas Bactérias, vírus, protozoários Cor verdadeira (dissolvida) Gosto e odor Processos Coagulação Floculação Clarificação Sedimentação simples Sedimentação em placas Unidade em manta de lodos Flotação em ar dissolvido Filtração Rápida em areia (convencional) Rápida em areia (filtração direta) Filtração lenta em areia Filtração em terra diatomácea Microfiltração Ultrafiltração Nanofiltração Osmose reversa Filtração Desinfecção amina Radiação ultravioleta Coagulação / filtração rápida em areia Coagulação / microfiltração Ultrafiltração ou nanofiltração Adsorção Carvão ativado granular (CAG) Carvão ativado em pó (CAP) Resina de troca iônica Oxidação Permanganato de potássio Oxidação Permanganato de potássio Adsorção em CAP ou CAG
Tabela 1 (continuação): Processos usados no Tratamento da Água para Consumo Humano. Parâmetro de Qualidade da Água Compostos orgânicos voláteis Subprodutos da desinfecção Remoção de ferro e manganês/sequestro Remoção de Dureza Remoção de compostos inorgânicos e orgânicos Controle da corrosão Processos Dessorção por ar Adsorção carvão ativado granular Combinação das duas Remoção do precursor Coagulação melhorada ou abrandamento Adsorção carvão ativado granular Carvão ativado biológico (BAC) CAG com preozoni zação Nanofiltração Remoção do subproduto da desinfecção Adsorção em carvão ativado granular Dessorção por ar (parcial) Filtração de precipitados formados na preoxidação Adsorção /oxidação Meio de areia e/ou antracito Meio de areia verde Meio patenteado Adição de polifosfato Abrandamento com cal Troca iônica Nanofiltração Osmose reversa Troca iônica Tratamento biológico Adsorção em CAG ou CAP Oxidação química Osmose reversa Pós-tratamento Ajuste de ph Adição de inibidores Fonte: AMERICAN WATER WORKS ASSOCIATION (AWWA); AMERICAN SOCIETY CIVIL ENGINEERS. Water Treatment Plant Design 5 th ed. New York: McGraw-Hill, 2012. Cap. 3.