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Indaial – 2022 AmbientAl Prof.ª Rebecca Manesco Paixão 2a Edição SAneAmento Elaboração: Prof.ª Rebecca Manesco Paixão Copyright © UNIASSELVI 2022 Revisão, Diagramação e Produção: Equipe Desenvolvimento de Conteúdos EdTech Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI Ficha catalográfica elaborada pela equipe Conteúdos EdTech UNIASSELVI Impresso por: C397 CENTRO UNIVERSITÁRIO LEONARDO DA VINCI. Núcleo de Educação a Distância. PAIXÃO, Rebecca Manesco. Saneamento Ambiental. Rebecca Manesco Paixão. Indaial - SC: UNIASSELVI, 2022. 240p. ISBN 978-85-515-0564-9 ISBN Digital 978-85-515-0565-6 “Graduação - EaD”. 1. Saneamento 2. Ambiente 3. Água CDD 628 Bibliotecário: João Vivaldo de Souza CRB- 9-1679 No Brasil, a Lei nº 11.445/2007, atualizada pela Lei nº 14.026/2020, estabelece diretrizes nacionais para o saneamento básico e o define como o conjunto de serviços públicos, infraestruturas e instalações operacionais de: abastecimento de água potável, esgotamento sanitário, limpeza urbana e manejo de resíduos sólidos, bem como drenagem e manejo das águas pluviais urbanas. E a principal unidade de referência dessas ações são as residências das pessoas. É para a residência de cada habitante, seja ela no meio urbano, seja no meio rural, que se destinam as provisões de água e são gerados os esgotos sanitários e resíduos sólidos. Quanto ao manejo das águas pluviais, este se volta ao controle de alagamentos e de inundações próximas ao domicílio e/ou nos espaços coletivos, além da possibilidade de aproveitamento da água da chuva na própria residência. É importante destacar que os sistemas de saneamento são instrumentos de preservação do meio ambiente e de promoção da saúde pública, de forma que o acesso a elas constitui direito social integrante de políticas públicas sociais. O presente material encontra-se dividido em três unidades, em que começaremos com o estudo de alguns conceitos introdutórios sobre o saneamento. Na sequência, ao longo das unidades, aprofundaremos os nossos conhecimentos no que diz respeito aos seus sistemas constituintes. Mais especificamente, na Unidade 1, abordaremos alguns dos conceitos iniciais do saneamento básico, e você terá a oportunidade de aprofundar seus conhecimentos sobre o histórico do saneamento no mundo, no cenário brasileiro e a relação do saneamento com a saúde pública. Além disso, conheceremos o funcionamento das estruturas de um sistema de drenagem, as quais se dividem em microdrenagem e macrodrenagem, bem como as medidas estruturais e não estruturais serão apontadas no contexto da drenagem das águas pluviais nas cidades. Para finalizar a unidade, abordaremos também os resíduos sólidos urbanos nas cidades, incluindo as características, classificação e as etapas do gerenciamento dos resíduos sólidos. Em seguida, na Unidade 2, estudaremos o recurso água e sua vital importância aos seres vivos. Conheceremos os usos que o ser humano faz da água, podendo ser classificados em consuntivos e não consuntivos. Veremos que a poluição da água está diretamente relacionada à existência do homem. Ademais, aprenderemos que o abastecimento de água pode ser classificado em sistema de abastecimento de água e em solução alternativa, seja individual seja coletiva. E para concluir a unidade, estudaremos os processos de tratamento de água que, com base na classificação do manancial de captação, podem ser adotados para tornar a água potável ao consumo humano. Em APRESENTAÇÃO especial, as etapas do sistema convencional de tratamento de água, constituído pelos processos unitários de coagulação e floculação, clarificação (sedimentação ou flotação), filtração, desinfecção e fluoretação. Por fim, na Unidade 3, aprenderemos a definição de esgoto e conheceremos as características qualitativas e quantitativas dos esgotos domésticos. Na sequência, teremos a oportunidade de aprofundar os conhecimentos no que diz respeito ao sistema de esgotamento sanitário público separador convencional. Veremos também a classificação que os processos de tratamento de esgotos recebem e, na sequência, conheceremos as unidades constituintes de uma Estação de Tratamento de Esgoto (ETE), com base na classificação do tratamento em: preliminar, primário, secundário e terciário. Ao final, apreenderemos os padrões de lançamento dos esgotos tratados que vão para o corpo hídrico receptor, conforme legislações vigentes. Esperamos que, por meio deste estudo, você, acadêmico, possa entender os principais conceitos da disciplina e proporcionar maior compreensão nas relações e importância do Saneamento Ambiental para a atenuação das consequências relacionadas às atividades antrópicas. Desejamos a você um ótimo aprendizado e que, ao final, consiga aplicar os conceitos no meio profissional, quando a cada dia se torna mais competitiva e necessária a busca do conhecimento. Bons Estudos! Prof.ª Rebecca Manesco Paixão Olá, acadêmico! Para melhorar a qualidade dos materiais ofertados a você – e dinamizar, ainda mais, os seus estudos –, nós disponibilizamos uma diversidade de QR Codes completamente gratuitos e que nunca expiram. O QR Code é um código que permite que você acesse um conteúdo interativo relacionado ao tema que você está estudando. 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Todos esses ajustes foram pensados a partir de relatos que recebemos nas pesquisas institucionais sobre os materiais impressos, para que você, nossa maior prioridade, possa continuar os seus estudos com um material atualizado e de qualidade. ENADE LEMBRETE Olá, acadêmico! Iniciamos agora mais uma disciplina e com ela um novo conhecimento. Com o objetivo de enriquecer seu conheci- mento, construímos, além do livro que está em suas mãos, uma rica trilha de aprendizagem, por meio dela você terá contato com o vídeo da disciplina, o objeto de aprendizagem, materiais complementa- res, entre outros, todos pensados e construídos na intenção de auxiliar seu crescimento. Acesse o QR Code, que levará ao AVA, e veja as novidades que preparamos para seu estudo. Conte conosco, estaremos juntos nesta caminhada! Acadêmico, você sabe o que é o ENADE? O Enade é um dos meios avaliativos dos cursos superiores no sistema federal de educação superior. Todos os estudantes estão habilitados a participar do ENADE (ingressantes e concluintes das áreas e cursos a serem avaliados).de extensas bacias de drenagem. Sobre as inundações, de acordo com Tucci (2005), o escoamento pluvial pode produzir inundações e impactos nas áreas urbanas resultantes de dois processos: nas áreas ribeirinhas e provenientes da urbanização. As primeiras são naturais e ocorrem no leito maior dos rios, provenientes das variabilidades temporal e espacial da precipitação e do escoamento na bacia hidrográfica. Por sua vez, as inundações provenientes da urbanização são aquelas que ocorrem devido à impermeabilização do solo, da canalização do escoamento ou das obstruções ao escoamento. Além dos problemas sociais que as inundações acarretam para as propriedades e para o tráfego, elas podem, ainda, gerar uma situação mais complicada nas cidades carentes de saneamento básico. Nas palavras de Canholi (2014, p. 17), a falta desse saneamento “transforma praticamente todos os córregos urbanos em condutores de esgoto a céu aberto”, logo, quando ocorrem inundações, estas trazem consigo doenças de veiculação hídrica. IMPORTANTE Você sabe diferenciar enchente, inundação e alagamento? De acordo com Scalize e Bezerra (2020, p. 178) há uma linha tênue que diferencia os três termos. Por exemplo, estamos diante de um quadro de enchente quando temos o aumento do nível da água, porém sem que isso gere o transbordamento. A enchente é causada sobretudo pela elevada vazão da chuva. A inundação é caracterizada pelo transbordamento, que inunda a região. No que diz respeito ao alagamento, este é definido pelo acúmulo de água e pelo sistema de drenagem sem eficácia ou até mesmo em falta. 32 Como consequência do processo de sobrecarga do sistema de drenagem natural, ele é alterado para um sistema artificial de coleta e transporte do escoamento superficial (TASSI; POLETO, 2010). A drenagem é entendida como “processo de movimentação de massas líquidas de um local para outro por intermédio de canais naturais ou artificiais” (BRASIL, 2015, p. 284). Nesse sentido, caro estudante, podemos dizer que a drenagem de águas pluviais, no contexto do saneamento básico, trata-se do conjunto de serviços e/ou atividades, infraestruturas e instalações operacionais destinados a deter ou reter, a tratar e a transpor as águas pluviais drenadas nas áreas urbanas, com vistas a diminuir os riscos aos quais a população fica sujeita, quando da ocorrência de eventos hidrológicos extremos, os quais, além das inundações, podem, ainda, causar empoçamentos, alagamentos, erosões e assoreamentos. Segundo o Manual do Saneamento (BRASIL, 2015), um sistema de drenagem urbana em bom funcionamento é importante para proporcionar escoamento criterioso das águas superficiais, proteger a qualidade ambiental e o bem-estar social da população. O referido manual cita, ainda, que os princípios mais importantes da drenagem urbana são: • Não transferir impactos para a jusante. • Não ampliar as cheias naturais. • Propor medidas de controle para o conjunto da bacia. • Legislação e planos de drenagem. • Atualização do planejamento por estudo de horizontes de expansão. • Controle do uso do solo e das áreas de risco. • Competências técnico-administrativas dos órgãos públicos gestores. • Educação ambiental qualificada para o poder público, a população e o meio técnico. Nas palavras de Righetto (2009, p. 52), a ordenação do espaço urbano se faz por meio da aplicação eficaz das legislações federal, estadual e municipal. Dentre as leis, salienta-se: a Constituição Federal, que define a obrigatoriedade e competências do trato da questão urbana; o Estatuto da Cidade, que veio reforçar o planejamento e gestão desse espaço; e o Plano Diretor Urbano, que é um conjunto de procedimentos, regulamentações e leis que ordenam localmente os espaços urbanos no Brasil. Assim, dentro do espaço urbano, a gestão das águas pluviais está na jurisdição municipal e, nesse contexto, o plano de drenagem urbana visa a manejar as águas pluviais, bem como criar mecanismos de gestão para a bacia hidrográfica, o zoneamento urbano e as estruturas de microdrenagem e de macrodrenagem (ALMEIDA, 2020). Segundo Canholi (2005), são objetivos de um Plano Diretor de Drenagem Urbana: 33 • Manutenção das regiões ribeirinhas ainda não urbanizadas para condições que minimizem as interferências, com capacidade de escoamento e armazenamento do talvegue. • Gradativa redução do risco de inundações a que a população está exposta. • Redução do nível de danos provocados por enchentes. • Assegurar que os projetos de prevenção e de correção sejam congruentes aos objetivos gerais do planejamento urbano. • Minimizar os problemas de erosão e assoreamento. • Controlar a poluição difusa. • Incentivar a utilização alternativa das águas de chuvas coletadas para indústria, irrigação e abastecimento. A Figura 5 apresenta as fases de um Plano Diretor de Drenagem Urbana. Figura 5 – Fases de um plano diretor de drenagem urbana Fonte: Almeida (2020, p. 37) 34 3 SISTEMA DE DRENAGEM DE ÁGUAS PLUVIAIS Caro acadêmico, agora, falaremos sobre o sistema de drenagem de águas pluviais, no qual, em uma cidade, as estruturas dividem-se, com base em suas dimensões, em sistemas de microdrenagem e de macrodrenagem. INTERESSANTE No Brasil, 54,3% dos municípios possuem sistema exclusivo de drenagem, 22,5% dos municípios possuem sistema unitário (misto com esgotamento sanitário), enquanto 15,1% dos municípios não possuem sistema de drenagem. Fonte: Brasil (2021, on-line) De acordo com Brasil (2015), nas áreas urbanas, as águas das chuvas, ao precipitarem, escoam pelos telhados, calçadas e terrenos até chegarem às bocas de lobo. Partindo dessas estruturas de captação, as águas escoam abaixo do nível da rua, sendo encaminhadas aos poços de visita ou às caixas de passagem e, então aos emissários. Por fim, seguem até o ponto de lançamento, no vale receptor. 3.1 SISTEMAS DE MICRODRENAGEM Caro acadêmico, antes de conhecermos os componentes do sistema de microdrenagem, é importante destacar que, para o dimensionamento dos elementos de captação e transporte, é importante estimar a vazão de projeto, por meio de método racional: 60 C I AQ × ×= em que: Q = Vazão de projeto. C = Coeficiente de escoamento superficial. I = Intensidade pluviométrica. A = Área de contribuição. Os valores do coeficiente de escoamento superficial (C) representam o percentual do volume que escoa, superficialmente, com relação àquele precipitado: 35 es tp VC V = em que: esV = Volume que escoa, superficialmente. tpV = Volume precipitado total. • Sarjetas As sarjetas são canais que se encontram nas laterais das vias públicas (ruas e avenidas), entre o leito viário e os passeios para pedestres, com o objetivo de coletar e transportar as águas de escoamento superficial até as bocas coletoras. As sarjetas podem ser de corte trapezoidal, de corte trapezoidal capeada descontinuamente, de corte retangular e de corte triangular, conforme ilustrado na Figura 6: Figura 6 – Tipos de sarjeta Fonte: adaptada de Almeida (2020) As sarjetas possuem capacidade variável, considerando o trânsito de veículos nas áreas urbanas, a proteção dos pavimentos dos logradouros públicos, o controle de enchentes urbanas e o combate às erosões. 36 As vias públicas são classificadas em função da inundação máxima da sarjeta, considerando a dirigibilidade dos veículos e o conforto dos pedestres, conforme mostra o Quadro 5: Quadro 5 – Classificação das vias públicas em função da inundação máxima Fonte: Brasil (2015, p. 306) • Bocas de lobo As bocas de lobo destinam-se a captar as águas pluviais provenientes do escoamento superficial nas sarjetas, de modo a encaminhá-las aos poços de visita ou caixas de passagem, a partir de tubos de ligação. As bocas de lobo são classificadas de três formas: bocas ou ralos de guia, ralos de sarjeta e ralos combinados. A Figura 7 ilustra os tipos de bocas de lobo: 37 Figura 7 – Exemplos de boca de lobo Fonte: Almeida (2020, p. 17) Segundo o Manual de Saneamento(BRASIL, 2015), é recomendável adotar bocas de lobo após a verificação de uma ou mais das seguintes condições: vazão de contribuição acima de 600 L/s, velocidade do escoamento na sarjeta, capacidade de escoamento da via inferior à vazão de contribuição à boca de lobo, existência de ponto- baixo no greide da via pública. • Tubos de ligação Tubos de ligação ou ramais são condutos que levam as águas captadas pelas bocas de lobo às galerias, ou, ainda, diretamente aos canais. É recomendável que os tubos de ligação entre bocas de lobo tenham 400 mm de diâmetro mínimo. • Poços de Visita Poços de visita permitem acesso às canalizações, com vistas à manutenção do sistema, a partir da limpeza e inspeção. Recomenda-se a sua construção nas seguintes situações: junções de canalizações, modificações de seções das canalizações, início de uma rede, mudanças de direção de rede e modificações de declividade das canalizações. 38 • Caixa de ligação Caixas de ligação ou de passagem são acessórios que permitem a interligação entre a boca de lobo e as canalizações, por meio de tubos de ligação. São acessórios não visitáveis. • Galerias de água pluviais As galerias de águas pluviais são canalizações adotadas para o escoamento dessas águas. Segundo Brasil (2015), o sistema de galerias integra as bocas de lobo, as tubulações, os poços de visita e as estruturas acessórias, objetivando a condução das águas pluviais desde a captação até a disposição no sistema de macrodrenagem. Para escoamento das águas pluviais, podem ser utilizados tubos de concreto simples ou armado, com diâmetro mínimo das galerias de 0,40 m. A Figura 8 ilustra as estruturas que compõem a rede de drenagem pluvial. Observe: Figura 8 – Estruturas componentes de uma rede de drenagem pluvial Fonte: Brasil (2015, p. 311) 39 De acordo com Brasil (2015), o dimensionamento das galerias de águas pluviais é feito com base na equação de Manning: 2 1 3 21Q A R l n = × × × em que: Q = Vazão de projeto (m3/s). A = Área da seção molhada (m2). R = Raio hidráulico (m). l = Declividade (m/m). n = Coeficiente de Manning (ou de rugosidade). Por definição, ao chegar nos rios e córregos, as águas pluviais não devem causar perturbações significativas no corpo hídrico. Dessa forma, devem ser estudados os pontos de lançamento das galerias, considerando, por exemplo, a estabilidade do local de saída e a existência de obstruções à passagem das águas (BRASIL, 2015). Na drenagem urbana, podemos citar alguns dos dispositivos que são utilizados, como muros de alas, entroncamentos, bacias de amortecimento e descidas d’água. 3.2 SISTEMAS DE MACRODRENAGEM O sistema de macrodrenagem engloba, além da microdrenagem, galerias de grande porte e os corpos receptores dessas águas, com o objetivo de melhorar as condições de escoamento final das águas, minimizando a ocorrência de erosões, assoreamento e inundações. Na zona urbana, a macrodrenagem é constituída pelos córregos, igarapés, riachos e rios, localizados nos talvegues e valas, correspondendo à rede de drenagem natural preexistente nos terrenos, anteriormente, à ocupação (FNS, 2021). De acordo com FNS (2021), as obras de macrodrenagem consistem em: construção de canais artificiais ou galerias de grandes dimensões, retificação e/ou ampliação das seções de cursos naturais e estruturas auxiliares para proteção contra erosões e assoreamento, travessias e estações de bombeamento. O sistema de macrodrenagem, comparado com o de microdrenagem, é constituído de estruturas maiores, projetadas para cheias cujo período de retorno compreende entre dez e cem anos. Além disso, quando bem projetado, o sistema possibilita reduzir os custos da microdrenagem. Segundo Brasil (2015, p. 288), “a utilização de canais em sistemas de macrodrenagem apresenta vantagens com relação ao custo, capacidade de vazão, possibilidades recreativas, condições estéticas e capacidade de armazenamento no próprio canal”. 40 Canais são condutos abertos ou fechados, utilizados para o transporte da água com superfície livre. Esses canais podem ser naturais (como rios) ou artificiais (como galerias de águas pluviais, coletores de esgotos sanitários, túneis-canais, calhas etc.). Segundo Brasil (2015), as alternativas de intervenção em determinado tipo de canal dependem dos fatores hidráulicos (declividade, vazão de projeto, topografia e transporte de sedimentos), construtivos (disponibilidade de materiais, áreas de bota-fora e custos), ambientais (necessidade de novas áreas verdes, planos municipais, formas das ruas e características da vizinhança) e sociais (população infantil da vizinhança, tráfego de pedestres, padrões sociais da vizinhança e necessidades recreativas). A Figura 9 apresenta um esquema dos caminhos pelos quais a água do sistema de drenagem urbana passa até chegar ao corpo hídrico receptor, com canalização e com reservação. Figura 9 – Esquema da vazão de um sistema de drenagem urbana Fonte: AMB Consult (2016, p. 19) 41 4 DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE DRENAGEM Caro acadêmico, agora que conhecemos os sistemas de drenagem, falaremos sobre o dimensionamento de sistemas de drenagem para os quais, segundo o Manual de Saneamento (BRASIL, 2015), são necessários modelos matemáticos usados em hidrologia. O estudo hidrológico em um projeto de drenagem é importante para fins de dimensionamento das obras hidráulicas, para o planejamento de aproveitamento dos recursos hídricos e, também, o gerenciamento dos sistemas resultantes. Em cada caso, a metodologia a ser utilizada se baseia nas condições de contorno pelas quais o meio físico se apresenta, nos objetivos do estudo e nos recursos disponibilizados. Para a medição das chuvas (ou precipitações pluviométricas) podem ser utilizados pluviômetros ou pluviógrafos. O pluviômetro, em um período de 24 horas, mede a altura líquida (mm) precipitada sobre uma superfície horizontal, enquanto o pluviógrafo determina a variação temporal da água precipitada, bem como a intensidade da chuva registrada ao longo de determinado período (dia, semana ou mês). Normalmente, em projetos de drenagem, as chuvas são caracterizadas com base nas intensidade, duração e frequência. Geralmente, a intensidade é determinada pela seguinte equação: ( )0 m n K Tri t t ×= + em que: i = Intensidade de precipitação máxima média (mm/h). t = Tempo de duração da chuva (min.). Tr = Tempo de recorrência (anos). K, t0, m, n = Parâmetros a determinar para a estação pluviográfica. Por exemplo, para a cidade de São Paulo, tem-se (BRASIL, 2015): ( ) 0,172 1,025 3462,7 22 Tri t ×= + A bacia contribuinte (ou bacia hidrográfica ou bacia de captação) é uma área com declividade, topograficamente, delimitada, tal que toda a vazão afluente pode ser medida ou descarregada em um ponto do curso d’água. O seu estudo é importante, uma vez que se trata da área receptora das chuvas e que alimenta todo o sistema de escoamento ou parte dele. 42 O estudo da bacia contribuinte é realizado com vistas a conhecer algumas das características que podem influenciar os volumes das enchentes e as vazões de estiagem alimentadas pelos próprios lençóis subterrâneos, relativas à forma geométrica, à declividade, à geomorfologia, à geologia, à cobertura vegetal e ao uso da terra (BRASIL, 2015). O escoamento superficial (ou deflúvio direto) trata-se da fase em que as águas se deslocam na superfície do solo, por efeito da gravidade. O seu estudo engloba “desde a simples gota de chuva que cai sobre o solo, saturado ou impermeável, e escoa superficialmente até atingir os fundos de vales, lagos e cursos d’água” (BRASIL, 2015, p. 300). Para a determinação da vazão, o método racional, um método indireto, estabelece uma relação entre o escoamento superficial e a chuva. A equação é dada por: 3,6 C i AQ × ×= ou 0,278Q C i A= × × × em que: Q = Vazão de projeto (m3/s). i = Intensidade máxima da chuva sobre a área drenada, de duração igual ao tempo de concentração da bacia (mm/h).C = Coeficiente de escoamento superficial (adimensional). A = Área de drenagem (km2). O valor do coeficiente de escoamento superficial (C) é variável, de 0,05 a 0,25 para matas e jardins gramados, de 0,70 a 0,95 para superfícies de telhados. O tempo de concentração de uma bacia hidrográfica (tc) diz respeito ao tempo que uma gota de chuva leva para se deslocar do ponto mais afastado da bacia até o ponto mais inferior, para onde converge a descarga hídrica da bacia (exutório) (BRASIL, 2015). Existem várias equações que possibilitam a determinação do tempo de concentração em bacias hidrográficas, e uma delas é a fórmula do Departamento de Estradas da Califórnia: em que: tc = Tempo de concentração da bacia (min). L = Extensão do talvegue principal, desde o ponto mais afastado até o exutório da bacia (km). H = Diferença de cotas topográficas entre o ponto mais afastado e o exutório da bacia (m). 43 5 MEDIDAS DE CONTROLE Para finalizarmos este estudo, caro acadêmico, no que diz respeito ao manejo das águas pluviais, as medidas de controle são adotadas com vistas a evitar e/ou reduzir os problemas causados pelas águas das chuvas a um nível aceitável, podendo ser medidas de caráter estrutural e não estrutural. 5.1 MEDIDAS NÃO ESTRUTURAIS As medidas não estruturais são de caráter legal e institucional, de modo a disciplinar a urbanização, cujo objetivo é reduzir os efeitos das chuvas no regime hídrico das bacias, a partir da introdução de normas, regulamentos e programas. Tais medidas exigem legislação apropriada, fiscalização do uso e da ocupação dos espaços urbanos, manutenção regular dos elementos estruturais e conscientização popular. No Quadro 6, temos algumas medidas não estruturais. Observe: Quadro 6 – Categorias de medidas não estruturais Principais categorias Medidas não-estruturais Educação pública Educação pública e disseminação do conhecimento. Planejamento e manejo da água Equipe técnica capacitada. Superfície com vegetação. Áreas impermeáveis desconectadas. Telhados verdes. Urbanização de pequeno impacto. Uso de materiais e produtos químicos Uso de produtos alternativos não poluentes. Práticas de manuseio e de armazenamento adequadas. Manutenção dos dispositivos de infiltra- ção nas vias Varrição das ruas. Coleta de resíduos sólidos. Limpeza dos sistemas de filtração. Manutenção das vias e dos dispositivos. Manutenção dos canais e cursos d’água. Controle de conexão ilegal de esgoto Medidas de prevenção contra a conexão ilegal. Fiscalização: detecção, retirada e multa. Controle do sistema de coleta de esgoto e de tanques sépticos. Reuso da água pluvial Jardinagem e lavagem de veículos. Sistema predial. Fontes e lagos. Fonte: Righetto (2009, p. 31) 44 5.2 MEDIDAS ESTRUTURAIS As medidas estruturais envolvem obras de engenharia que modificam o sistema natural, com o objetivo de deter e/ou transportar os deflúvios gerados na bacia e, ainda, propiciar a infiltração localizada. Essas medidas podem ser intensivas e extensivas, as primeiras agem em uma escala menor, nos cursos d’água e superfícies, a exemplo de obras de contenção, como diques e pôlderes; para aumento da capacidade de descarga, como retificações, ampliações de seção e corte de meandros de cursos d’água; de desvio do escoamento por canais e de retardamento e infiltração, como os reservatórios (ALMEIDA, 2020). Por sua vez, medidas extensivas são aquelas que dizem respeito a pequenos armazenamentos ao longo da bacia hidrográfica, à recomposição de cobertura vegetal e ao controle de erosão do solo (TUCCI; MARQUES, 2000). Segundo Righetto (2009), as medidas estruturais incluem obras de captação (como bueiros e bocas de lobo), obras de transporte (como galerias e canais), obras de detenção (como bacias de detenção) e reservatórios de acumulação de águas pluviais. O Quadro 7 ilustra algumas categorias das medidas estruturais. Quadro 7 – Categorias de medidas estruturais Categoria Tipo Detenção do escoamento Bacia de detenção ou atenuação de cheia. Bacia de retenção com infiltração. Área inundável Terreno adaptado a alagamento. Vegetação Dispositivos de infiltração Vala de infiltração. Bacia de infiltração. Pavimento poroso. Filtros orgânicos e de areia Filtro superficial de areia. Filtro subterrâneo. Tecnologias alternativas Fonte: Righetto (2009, p. 37) Os sistemas de retenção do escoamento podem ser na forma de bacias de detenção (que capturam o volume escoado por certo período e, depois, lançam-no, aos poucos, na rede de drenagem a jusante, reduzindo os impactos) ou na forma de bacias de retenção (as quais retêm o volume escoado em reservatórios, mantendo uma lâmina d’água permanente). 45 Canais verdes também são medidas estruturais que reduzem o impacto do escoamento a jusante, a partir de superfícies permeáveis que promovem a infiltração da água no solo. Essa medida possibilita, ainda, a remoção de alguns tipos de poluentes. Sistemas de biorretenção são aqueles que podem ser implantados com diferentes espécies de plantas, localizados em baixios ou depressões, para onde converge o escoamento gerado na bacia (RIGHETTO, 2009). Esses sistemas reproduzem o ecossistema natural, atuando como filtro e removendo as impurezas presentes na água. Sistemas de infiltração visam, a partir da infiltração no próprio local, reter o escoamento gerado na bacia, reduzindo, também o impacto do escoamento excedente e a carga dos poluentes que são lançados no corpo hídrico receptor. Valas de infiltração consistem em valas escavadas no solo, com o interior revestido com uma manta geotêxtil preenchida com brita, criando um reservatório subterrâneo que retém o deflúvio, por meio do qual a água armazenada se infiltra no solo através do fundo e das paredes. Por fim, pavimentos permeáveis também são medidas estruturais que facilitam a infiltração do deflúvio na camada inferior do pavimento, funcionando como um reservatório. Podem ser utilizados, na sua implantação, blocos de concreto pré-moldados. 46 Neste tópico, você aprendeu: • O desenvolvimento urbano, mal planejado, pode resultar em grande parcela do solo pavimentado ou recoberto com superfícies impermeáveis, impedindo a infiltração da água no solo, ocasionando alagamentos, inundações, desestabilização de barrancos dos córregos, destruição dos habitats que dependem da água e degradação da qualidade da água. • O plano de drenagem urbana visa manejar as águas pluviais, bem como criar mecanismos de gestão para a bacia hidrográfica, o zoneamento urbano e as estruturas de microdrenagem e de macrodrenagem. • O Plano Diretor de Drenagem Urbana é composto por fases, as quais compreendem; reunião de dados, análise dos fundamentos, princípios e objetivos, desenvolvimento (medidas estruturais, medidas não estruturais e análise da viabilidade econômico- financeira), produtos (plano de ação, legislações municipais, manual de drenagem) e programas (monitoramento, estudos adicionais, programas de educação). • Nos sistemas de microdrenagem, estão incluídos os seguintes dispositivos: sarjetas, bocas de lobo, tubos de ligação, poços de visita, caixas de ligação e as galerias de águas pluviais. • O sistema de macrodrenagem engloba, além da microdrenagem, galerias de grande porte e os corpos receptores dessas águas, com o objetivo de melhorar as condições de escoamento final das águas, minimizando a ocorrência de erosões, assoreamento e inundações. • O estudo hidrológico em um projeto de drenagem é importante para fins de dimensionamento das obras hidráulicas, para o planejamento de aproveitamento dos recursos hídricos e, também, o gerenciamento dos sistemas resultantes. • As medidas de controle são adotadas com vistas a evitar e/ou reduzir os problemas causados pelas águas das chuvas, podendo ser medidas de caráter estrutural e não estrutural. • As medidas não estruturais são de caráter legal e institucional, de modo a disciplinar a urbanização, cujo objetivo é reduzir os efeitos das chuvasno regime hídrico das bacias, a partir da introdução de normas, regulamentos e programas. RESUMO DO TÓPICO 2 47 • As medidas estruturais envolvem obras de engenharia que modificam o sistema natural, com o objetivo de deter e/ou transportar os deflúvios gerados na bacia e, ainda, propiciar a infiltração localizada. RESUMO DO TÓPICO 2 48 AUTOATIVIDADE 1. O plano de drenagem urbana visa manejar as águas pluviais, bem como criar mecanismos de gestão para a bacia hidrográfica, o zoneamento urbano e as estruturas de microdrenagem e de macrodrenagem. Sobre as fases de um Plano Diretor de Drenagem Urbana, assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) Na segunda fase da elaboração do plano é realizada a reunião de dados, como os dados hidrológicos, por exemplo. b) ( ) Na quinta fase do plano é realizado o monitoramento das ações implementadas. c) ( ) A análise dos fundamentos, princípios e objetivos do plano são realizados na terceira fase do Plano. d) ( ) A quarta fase é caracterizada pelos planos de ações, legislações municipais e o manual de drenagem. 2. O sistema de drenagem de águas pluviais divide-se, com base em suas dimensões, em sistemas de microdrenagem e de macrodrenagem. Com base nessas estruturas e em seus dispositivos, analise as sentenças a seguir: I. As bocas de lobo podem apresentar corte trapezoidal, corte trapezoidal capeada descontinuamente, corte retangular e corte triangular. II. Tubos de ligação ou ramais são condutos que levam as águas captadas pelas bocas de lobo às galerias, ou, ainda, diretamente aos canais. III. Os canais são condutos abertos ou fechados, utilizados para o transporte da água com superfície livre, podendo ser naturais ou artificiais. Assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) As sentenças I e III estão corretas. b) ( ) As sentenças I e II estão corretas.. c) ( ) As sentenças II e III estão corretas. d) ( ) Somente a sentença III está correta. 3. O controle das cheias, sejam elas enchentes ou inundações, conta com dois tipos de medidas distintas: medidas estruturais e não estruturais. De acordo com as medidas de controle no manejo das águas pluviais, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: 49 ( ) As medidas não estruturais são de caráter legal e institucional, de modo a discipli- nar a urbanização ( ) As medidas estruturais envolvem obras de engenharia que modificam o sistema natural, com o objetivo de deter e/ou transportar os deflúvios gerados na bacia e, ainda, propiciar a infiltração localizada ( ) Canais verdes também são medidas estruturais que reduzem o impacto do esco- amento a jusante Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: a) ( ) V – F – F. b) ( ) V – V – V. c) ( ) F – V – F. d) ( ) F – F – V. 4. Em uma cidade, a drenagem das águas pluviais pode ser superficial, subterrânea, vertical ou do tipo elevação mecânica. Sabendo disso, diferencie os tipos de drenagem. 5. O estudo hidrológico em um projeto de drenagem é importante para fins de dimensionamento das obras hidráulicas, para o planejamento de aproveitamento dos recursos hídricos e, também, o gerenciamento dos sistemas resultantes. Com base nos modelos nos matemáticos usados em hidrologia, determine a vazão de projeto na foz de um córrego, para o tempo de recorrência de 10 anos, considerando os seguintes dados: • Área de drenagem: 2,90 km2. • Comprimento do talvegue principal: 2,3 km. • Cota topográfica máxima: 929 m. • Cota topográfica mínima: 878,92 m. • Área da bacia, densamente, urbanizada no horizonte de projeto: C = 0,60. 51 1 INTRODUÇÃO Acadêmico, no Tópico 3, estudaremos o manejo e gerenciamento dos resíduos sólidos urbanos nas cidades. Abordaremos as características dos resíduos (físicas, químicas e biológicas), a classificação deles (quanto à origem e à periculosidade) e estudaremos as etapas do gerenciamento dos resíduos sólidos, incluindo a segregação, acondicionamento, armazenamento, coleta, transporte, tratamento e disposição final. RESÍDUOS SÓLIDOS TÓPICO 3 - UNIDADE 1 INTERESSANTE Os dados apontam que a população mundial cresceu menos do que o volume de lixo por ela produzido nas últimas décadas do século passado. Nesse mesmo período, tecnologias de reciclagem e reaproveitamento também cresceram, no entanto não foram capazes de absorver o acréscimo gerado. Isto é resultado do american way of life que associa a qualidade de vida com o consumo cada vez maior de bens materiais. O consumismo incentiva, cada vez mais, a produção de bens descartáveis e, consequentemente, a geração de resíduos. Caro acadêmico, você sabia que, em média, os brasileiros das grandes cidades geram 1 kg de resíduo sólido por dia? E que esta quantidade pode aumentar em épocas festivas? ATENÇÃO 52 2 DEFINIÇÃO E CLASSIFICAÇÃO DOS RESÍDUOS SÓLIDOS A geração de resíduos sólidos é inerente à existência do ser humano, ou seja, desde que ele existe, ele gera tais resíduos. Mas o que são resíduos sólidos? Bidone e Povinelli (1999) citam que a denominação “resíduo” vem do latim, residuu, e significa o que sobra de determinadas substâncias; enquanto a palavra “sólido” diz respeito ao seu estado, diferenciando-o de líquidos e gases. Já a Lei nº 12.305 de 2010, que institui a Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS), traz uma definição mais completa: [...] material, substância, objeto ou bem descartado resultante de atividades humanas em sociedade, a cuja destinação final se procede, se propõe a proceder ou se está obrigado a proceder, nos estados sólido ou semissólido, bem como gases contidos em recipientes e líquidos cujas particularidades tornam inviável o seu lançamento na rede pública de esgotos ou em corpos d’água, ou exijam para isso soluções técnica ou economicamente inviáveis em face da melhor tecnologia disponível (Art. 3º, XVI) (BRASIL, 2010, on-line). Atente-se que, na definição que vimos, aparece o termo semissólido, o que permite que lodos provenientes das estações de tratamento de água (ETAs) e de tratamento de efluentes (ETEs) sejam gerenciados como resíduos sólidos, procedendo a sua distribuição em aterros. Ainda, a referida definição estabelece que gases e líquidos podem ser considerados resíduos sólidos, o que costuma surpreender aqueles que não estão familiarizados com a área. Os autores Calijuri e Cunha (2013) explicam que, quanto aos gases, se o gás contido em um recipiente não pudesse ser considerado resíduo sólido, então, ele deveria ser completamente retirado do recipiente, o que, muitas vezes, é inviável; quanto aos líquidos, a sua classificação como resíduo sólido permite que aqueles mais perigosos sejam acondicionados em tambores e, na sequência, dispostos em aterros de resíduos industriais. Agora que definimos resíduos sólidos, cabe distinguirmos resíduo de rejeito. De acordo com a PNRS (BRASIL, 2010, on-line), rejeitos são definidos como: resíduos sólidos que, depois de esgotadas todas as possibilidades de tratamento e recuperação por processos tecnológicos disponíveis e economicamente viáveis, não apresentem outra possibilidade que não a disposição final ambientalmente adequada. Assim, podemos concluir que todo rejeito é um resíduo, mas nem todo resíduo é um rejeito! 53 Os resíduos sólidos podem ser caracterizados física, química e biologicamente, cujas propriedades são importantes para otimizar a sua gestão (BARROS, 2012). Quanto às características físicas, podemos citar: • Peso específico aparente: peso dos resíduos em função do volume por eles ocupados (kg/m3). • Composição gravimétrica: percentual (em peso) dos diferentes componentes em relação ao peso total do resíduo. • Teor de umidade: percentual (em peso) de água em uma amostra de resíduo. • Geração per capita: quantidade de resíduo que cada habitante gera, diariamente. • Compressividade (ou grau de compactação): potencial de redução de volume que o resíduo sofre ao ser submetido a determinada pressão.Por sua vez, quanto às características químicas, temos: • Poder calorífico inferior: energia (na forma de calor) que uma amostra de resíduo despenderá ao ser submetida a um processo térmico. • pH (potencial hidrogeniônico): indica se a amostra de resíduo é ácida (pH 7). • Composição química: análise da presença de macro e micronutrientes importantes para os microrganismos no processo de degradação da matéria orgânica. • Proporção carbono/nitrogênio (C/N): grau de decomposição de uma amostra de resíduo em condições aeróbias ou anaeróbias. Por fim, as características biológicas dos resíduos referem-se às espécies microbiológicas, ou seja, população microbiana e agentes patogênicos presentes em uma amostra de resíduo e responsáveis pela degradação da matéria orgânica. Os resíduos sólidos podem ser classificados de duas formas: quanto à origem e à periculosidade. Quanto à origem, os resíduos sólidos podem ser classificados em: domiciliar, comercial, público, industrial, agrossilvopastoril, de serviços da saúde, da construção civil, da mineração e de serviços de transporte. • Domiciliar: é, também, conhecido como residencial, originado das atividades domésticas realizadas nas residências urbanas, tais como restos de alimentos, papel, vidro, plástico, lata de alumínio, papel higiênico, pilhas, lâmpadas, baterias etc. • Comerciais: resíduos provenientes de estabelecimentos comerciais e prestadores de serviços, tais como restaurantes, bancos, lojas, supermercados e outros. Geram resíduos similares aos domiciliares (restos de alimentos, papel, papelão, vidro, plástico, lata de alumínio etc.). • Públicos: resíduos originados dos serviços de limpeza urbana, incluindo resíduos de varrição, podas de árvores, animais mortos etc. • Industriais: resíduos gerados nos processos industriais em geral, possuindo características e composição variadas (papel, plástico, papelão, metal, cinzas, lodo, óleo, madeira, borracha, vidro etc.). 54 • Agrossilvopastoris: resíduos resultantes das atividades de agricultura e pecuária (embalagens de agrotóxicos, adubo, ração, dejetos da criação de animais, restos de colheita etc.). • De serviços de saúde: resíduos gerados nos serviços de saúde, como hospitais, laboratórios, postos de saúde e outros, englobando resíduos tais como agulhas, seringas, vidros, carcaças, algodão com sangue e secreções etc. • Da construção civil: resíduos gerados nas construções, reformas e demolições de obras de construção civil (tijolo, solo, cimento, madeira, entulhos etc.). • Da mineração: resíduos gerados na atividade de pesquisa, extração ou beneficiamento de minérios (solo, rejeitos da mineração etc.). • De serviços de transporte: resíduos originados em portos, aeroportos e ferrovias (restos de alimentos, papel, plástico etc.). • Dos serviços públicos de saneamento básico: resíduos gerados nas atividades de tratamento de água, esgotamento sanitário e drenagem urbana. Por sua vez, quanto à periculosidade, os resíduos sólidos podem ser perigosos e não perigosos, conforme o Quadro 8. Quadro 8 – Classificação dos resíduos sólidos quanto à periculosidade Resíduos classe I – Perigosos Resíduos que, em função de suas propriedades físicas, químicas ou infectocontagiosas, possuem características de inflamabilidade, corrosividade, reatividade, toxicidade e patogenicidade. Podem apresentar riscos à saúde pública e ao meio ambiente. São exemplos: produtos químicos e radio- ativos, pilhas e baterias, lâmpadas fluorescentes, resíduos perfurocortantes etc. Resíduos classe II – Não perigosos: subclassificados em duas categorias: classe II A e classe II B. Resíduos classe II A – não inertes: resíduos que não se enqua- dram nas classificações de resíduos classe I – perigosos ou de resíduos classe II B – inertes. Podem ter propriedades como: biodegradabilidade, combustibilidade ou solubilidade em água. São exemplos: restos de alimentos, papel, poda de árvore etc. Resíduos classe II B – inertes: resíduos não combustíveis e inertes; quando submetidos ao contato dinâmico e estático com água destilada ou deionizada em temperatura ambiente, não tiverem nenhum de seus constituintes solubilizados a concentrações superiores aos padrões de potabilidade de água, excetuando-se aspecto, cor, turbidez, dureza e sabor. São exemplos: tijolo, vidro, concreto etc. Fonte: adaptado de ABNT (2004) 55 3 RESÍDUOS SÓLIDOS URBANOS Acadêmico, agora que conhecemos as características dos resíduos sólidos e a classificação que recebem, aprofundaremos os nossos conhecimentos no que se referem aos resíduos sólidos urbanos (RSUs). Os RSUs são aqueles que englobam os resíduos domiciliares, os de limpeza urbana e, em alguns casos, aqueles provenientes dos estabelecimentos comerciais e dos prestadores de serviços (que geram menos de 50 kg/dia ou 100 L/dia). Tais resíduos, no contexto do saneamento básico, são gerenciados pelo sistema de limpeza urbana municipal. 3.1 COMPOSIÇÃO DOS RESÍDUOS SÓLIDOS URBANOS A composição dos RSUs é bastante variável, e sua maior parcela é composta por materiais orgânicos (Figura 10). Assim, tão importante quanto o conhecimento das características qualitativas é o conhecimento da quantidade de resíduos gerada nos municípios. Figura 10 – Composição do lixo domiciliar no brasil (% peso) Fonte: Cempre (2018, p. 38) A estimativa da quantidade de RSU a ser gerenciada por um município se baseia no estudo da geração per capita dos resíduos e da população geradora. A título ilustrativo, em uma cidade com 1 milhão de habitantes, com geração per capita de 1 kg/hab./dia, serão geradas mil toneladas de RSU ao dia. De acordo com dados da Abrelpe (2019), no ano de 2018, a geração per capita de RSU pelos brasileiros foi de 1,039 kg/hab./dia. 56 3.2 LIMPEZA URBANA O Manual de Saneamento (BRASIL, 2015, p. 324) define a limpeza urbana como: [...] manejo de resíduos sólidos originários da varrição e limpeza de logradouros e vias públicas e do conjunto de atividades, infraestruturas e instalações operacionais de coleta, transporte, transbordo, tratamento e destino final dos resíduos sólidos. O serviço de limpeza urbana de um município deve ser institucionalizado de modo que as alternativas escolhidas sejam as mais econômicas e, tecnicamente, corretas para a saúde da população e o meio ambiente (IBAM, 2001) e que seja capaz de: • Promover a sustentabilidade econômica das operações. • Preservar o meio ambiente. • Preservar a qualidade de vida da população. • Contribuir para a solução dos aspectos sociais envolvidos com a questão. As principais atividades do serviço de limpeza urbana são: varrição, capina e logradouros públicos especiais (BRASIL, 2015): • Varrição: principal atividade diária de limpeza dos logradouros públicos. Pode ser conduzida manual ou mecanicamente nas vias, calçadas, sarjetas, túneis, escadarias e outros. É uma importante atividade, uma vez que mantém a cidade limpa e evita a obstrução das galerias pluviais, das bocas de lobo e, também, o assoreamento dos rios. • Capina: a atividade objetiva manter os logradouros públicos livres de mato e de ervas daninhas e também pode ser conduzida manual ou mecanicamente. Normalmente, o ciclo é de cerca de dois meses, no período chuvoso do ano, e de três a quatro meses no período de estiagem. • Logradouros públicos especiais: ◦ Feiras: cabe ao gestor responsável pela limpeza restabelecer, em menor tempo possível, a limpeza dos logradouros, locais de feiras, fazendo a coleta e o transporte dos resíduos gerados no local. ◦ Eventos: nos eventos, como shows, peças de teatro, exposições etc., sempre há a geração de resíduos, os quais também deverão ser acondicionados, coletados e transportados, visando a manter o local limpo. ◦ Praias: a limpeza das praias deve ser conduzida de modo que os resíduos coletados sejam dispostos nos logradouros e, na sequência, transportados para a destinação final. ◦ Pintura de meio-fiocom cal: o serviço é realizado com vistas a dar aspecto estético e de limpeza ao logradouro. ◦ Cemitérios: nesses locais, é importante realizar as atividades de roçagem, capinagem, limpeza e pintura. Além disso, os resíduos gerados nos cemitérios 57 devem ser coletados, juntamente, com os da varrição de logradouros e dispostos conforme procedimentos municipais. ◦ Monumentos: a limpeza dos monumentos ocorre, manualmente, por meio de um operário, tal que os resíduos produzidos no local sejam coletados, juntamente, com os da varrição de logradouros e dispostos conforme procedimentos municipais. ◦ Bueiros: a limpeza dos bueiros é conduzida manualmente, com vistas a impedir o acúmulo de material sólido, garantindo, assim, o escoamento das águas pluviais. Os resíduos da limpeza são coletados e transportados para a destinação final. ◦ Córregos ou riachos: a limpeza dos córregos ou riachos deve ser conduzida por meio da capina, juntamente ao nível d’água, sem roçar as áreas superiores das margens. Após a limpeza, os resíduos são coletados e transportados até a destinação final. 3.3 GESTÃO INTEGRADADA DOS RESÍDUOS SÓLIDOS A Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS), Lei nº 12.305/2010, é um marco na legislação ambiental brasileira, uma vez que contextualiza novas perspectivas sobre a gestão dos RSUs e legaliza a responsabilidade municipal pelo gerenciamento dos resíduos gerados em seu território, além de priorizar iniciativas de soluções consorciadas ou compartilhadas entre dois ou mais municípios. Quando falamos dos RSUs, como vimos, anteriormente, a prefeitura de cada município é responsável pela destinação dos resíduos domiciliares, dos públicos e daqueles gerados em estabelecimentos comerciais e de prestação de serviços. No entanto, caso esses estabelecimentos gerem resíduos perigosos ou resíduos que, mesmo caracterizados como não perigosos, por sua natureza, composição ou volume, não sejam equiparados aos resíduos domiciliares pelo poder público municipal, então, os próprios estabelecimentos serão responsáveis pelo gerenciamento de seus resíduos. A PNRS define o gerenciamento dos resíduos sólidos como: Conjunto de ações exercidas, direta ou indiretamente, nas etapas de coleta, transporte, transbordo, tratamento e destinação final ambientalmente adequada dos resíduos sólidos e disposição final ambientalmente adequada dos rejeitos, de acordo com plano municipal de gestão integrada de resíduos sólidos ou com plano de gerenciamento de resíduos sólidos (Art. 3º, X) (BRASIL, 2010, on-line). Acadêmico, você sabe o que é a gestão integrada dos resíduos sólidos (GIRS)? Mesquita Júnior (2007) define a GIRS como a maneira de conceber, implementar e administrar sistemas de manejo de RSU, considerando a participação da sociedade e tendo como perspectiva o desenvolvimento sustentável. 58 A PNRS (BRASIL, 2010, on-line) traz um conceito bem próximo, definindo a GIRS como “conjunto de ações voltadas para a busca de soluções para os resíduos sólidos, de forma a considerar as dimensões política, econômica, ambiental, cultural e social, com controle social e sob a premissa do desenvolvimento sustentável” (Art. 3º, XI). Note que a PNRS incorpora a GIRS, levando o conceito a dimensões mais amplas (JARDIM; YOSHIDA; FILHO, 2012): • Dimensão política: a PNRS permite tratar dos acordos necessários e da superação de conflitos de interesse que podem ser barreiras à implementação das soluções, economicamente, viáveis para a questão dos resíduos sólidos. • Dimensão econômica: a PNRS favorece o reforço à necessidade de viabilizar as soluções para os resíduos sólidos, além de abrir caminho para a definição e a implantação de instrumentos econômicos que favoreçam posturas, ambientalmente, adequadas por parte dos atores sociais. • Dimensão ambiental: a PNRS aponta a essência da gestão dos resíduos sólidos, ou seja, a minimização dos impactos ambientais. • Dimensão cultural: a PNRS aponta a necessidade de levar em consideração os hábitos e valores da população, na definição dos métodos e procedimentos a serem implantados no gerenciamento dos resíduos sólidos. • Dimensão social: a PNRS aponta a necessidade de controle social. É responsabilidade dos municípios a adoção de um plano de gestão integrada dos resíduos sólidos (PGIRS) que envolva as etapas de gerenciamento dos RSUs, e o seu conteúdo mínimo, de acordo com a PNRS (Art. 19) (BRASIL, 2010, on-line), é: 1. Diagnóstico da situação dos resíduos sólidos gerados no respectivo território; 2. Identificação de áreas favoráveis para disposição final ambientalmente adequada de rejeitos; 3. Identificação das possibilidades de implantação de soluções consorciadas ou compartilhadas com outros Municípios; 4. Identificação dos resíduos sólidos e dos geradores sujeitos a plano de gerenciamento específico ou a sistema de logística reversa; 5. Procedimentos operacionais e especificações mínimas a serem adotados nos serviços públicos de limpeza urbana e de manejo de resíduos sólidos; 6. Indicadores de desempenho operacional e ambiental dos serviços públicos de limpeza urbana e de manejo de resíduos sólidos; 7. Regras para o transporte e outras etapas do gerenciamento de resíduos sólidos observadas as normas estabelecidas pelos órgãos do SISNAMA e do SNVS e demais disposições pertinentes da legislação federal e estadual; 8. Definição das responsabilidades quanto à sua implementação e operacionalização, incluídas as etapas do plano de gerenciamento de resíduos sólidos; 9. Programas e ações de capacitação técnica voltados para sua implementação e operacionalização; 59 10. Programas e ações de educação ambiental que promovam a não geração, a redução, a reutilização e a reciclagem de resíduos sólidos; 11. Programas e ações para a participação dos grupos interessados, em especial das cooperativas ou outras formas de associação de catadores de materiais reutilizáveis e recicláveis formadas por pessoas físicas de baixa renda, se houver; 12. Mecanismos para a criação de fontes de negócios, emprego e renda, mediante a valorização dos resíduos sólidos; 13. Sistema de cálculo dos custos da prestação dos serviços públicos de limpeza urbana e de manejo de resíduos sólidos, bem como a forma de cobrança desses serviços; 14. Metas de redução, reutilização, coleta seletiva e reciclagem, entre outras, com vistas a reduzir a quantidade de rejeitos encaminhados para disposição final ambientalmente adequada; 15. Descrição das formas e dos limites da participação do poder público local na coleta seletiva e na logística reversa, e de outras ações relativas à responsabilidade compartilhada pelo ciclo de vida dos produtos; 16. Meios a serem utilizados para o controle e a fiscalização, no âmbito local, da implementação e operacionalização dos planos de gerenciamento de resíduos sólidos e dos sistemas de logística reversa; 17. Ações preventivas e corretivas a serem praticadas, incluindo programa de monitoramento; 18. Identificação dos passivos ambientais relacionados aos resíduos sólidos, incluindo áreas contaminadas, e respectivas medidas saneadoras; 19. Periodicidade de sua revisão, observado prioritariamente o período de vigência do plano plurianual municipal. É importante destacar que o conceito de gestão integrada dos resíduos sólidos (GIRS) ganhou força com o aumento da geração dos resíduos nas cidades e a consequente necessidade de destinação adequada desses. Logo, o GIRS busca a promoção da qualidade de vida da população a partir do conhecimento de todos os tipos de resíduos produzidos no município (ou em um conjunto de municípios), além da quantidade gerada e as fontes geradoras, para que haja planejamento das etapas de coleta, transbordo, transporte, tratamento, destinação final, ambientalmente, adequada dos resíduos e de disposição final, ambientalmente, adequada dos rejeitos. Quanto à elaboração do plano municipal de gestão integrada de resíduos sólidos,no que se refere ao acesso aos recursos da União, serão priorizados os municípios que optarem por soluções consorciadas intermunicipais para a gestão dos resíduos sólidos; ou que implantarem a coleta seletiva com a participação de cooperativas ou de outras formas de associação de catadores de materiais reutilizáveis e recicláveis formadas por pessoas físicas de baixa renda (Art. 18, I-II) (BRASIL, 2010, on-line). Lembrando que o plano municipal de gestão integrada de resíduos sólidos pode estar inserido no plano de saneamento básico (Art. 19) (BRASIL, 2007, on-line). 60 4 GERENCIAMENTO DOS RESÍDUOS SÓLIDOS Anteriormente, vimos a definição de gerenciamento dos resíduos sólidos, lembrando que as suas etapas devem ser conduzidas observando a seguinte ordem de prioridade: não geração, redução, reutilização, reciclagem, tratamento dos resíduos sólidos e disposição final ambientalmente adequada dos rejeitos, conforme a Figura 11. Isso significa que devemos priorizar a não geração dos resíduos sólidos, seguida pela redução da geração, privilegiando o desenvolvimento de produtos que gerem menos resíduos, após a sua passagem pelas mãos do consumidor. Figura 11 – Etapas do gerenciamento dos RSUs Fonte: a autora Para entendermos melhor as etapas do gerenciamento dos RSUs, é possível dividi-las em duas fases: • Fase interna: ocorre nos estabelecimentos geradores, por exemplo, nas nossas residências, tal que a segregação, o acondicionamento e o armazenamento são de responsabilidade dos próprios geradores. 61 • Fase externa: inicia-se com a coleta dos resíduos no local gerador e vai até a disposição final ambientalmente adequada. A responsabilidade pode ser tanto do gerador quanto da municipalidade, dependendo da origem do resíduo. Na sequência, aprofundaremos os nossos conhecimentos em cada uma das etapas ilustradas na Figura 11. 4.1 SEGREGAÇÃO A primeira etapa do gerenciamento de resíduos sólidos é a de segregação, que consiste na separação dos resíduos sólidos no momento e no local de geração, de modo que eles sejam acondicionados em recipientes de coloração específica, acompanhados dos símbolos que designam a sua função. A Resolução Conama nº 275 de 2001 traz orientações para a identificação, por cores, dos coletores de diferentes tipos de resíduos, conforme apresentado na Figura 12. Figura 12 – Padrões de cores de coletores de acordo com a resolução Conama nº 275/2001 Fonte: adaptado de Brasil (2001, p. 553) Observe, ainda, que os resíduos recicláveis recebem coletores das cores azul (papel/papelão), vermelho (plástico), verde (vidro) e amarelo (metal). No entanto, se eles estiverem combinados com outros materiais (plastificados, metalizados) ou contaminados com óleos, gorduras e restos de alimentos, devem ser dispostos em coletores da coloração 62 cinza, visto que essa cor é utilizada para resíduo geral não reciclável ou misturado, incluindo guardanapos, papéis higiênicos, fraldas descartáveis, papel carbono etc. Ainda, é importante lembrá-lo de que segregar corretamente os resíduos é muito importante, tanto do ponto de vista ambiental quanto do ponto de vista econômico, uma vez que, ao misturar resíduos perigosos com não perigosos, elevam-se os custos do processo, prejudicando a reutilização ou a reciclagem. Os termos “reutilização” e “reciclagem” diferem, pois, a reutilização diz respeito ao aproveitamento do resíduo sem que ele passe por transformações, sejam elas físicas, sejam elas físico-químicas ou biológicas. Por sua vez, a reciclagem consiste no aproveitamento dos resíduos sólidos como matéria-prima para novos produtos, por meio de sua transformação. Fonte: Calijuri e Cunha (2013) ATENÇÃO 4.2 ACONDICIONAMENTO E ARMAZENAMENTO O acondicionamento dos resíduos deve ser realizado por meio do uso de embalagens constituídas de materiais compatíveis com os resíduos, com a geração diária de cada tipo de resíduo e com a frequência de coleta, além de serem resistentes e duráveis. Segundo a NBR 13.463 (ABNT, 1995), o acondicionamento dos resíduos domiciliares pode ser em recipiente rígido, recipiente hermético, saco plástico descartável e contêiner coletor ou intercambiável. Falando em acondicionamento em sacos plásticos, este é o ideal, do ponto de vista sanitário e de agilizar a coleta. Os sacos plásticos devem ser constituídos de material impermeável e resistente à ruptura e ao vazamento, com base na NBR 9.191 (ABNT, 2008), de modo a respeitar os limites de peso de cada saco, sendo proibido o seu esvaziamento ou reaproveitamento. Já o armazenamento refere-se ao local em que o recipiente do resíduo permanece até o momento da coleta. Como, nas cidades, os resíduos são coletados com certa periodicidade, então, normalmente, nas casas, o armazenamento acontece nas lixeiras da calçada; nos prédios, em caçambas. 63 O Manual de Saneamento (BRASIL, 2015) nos lembra que a comunidade deverá ser instruída sobre alguns aspectos que envolvem o acondicionamento e o armazenamento dos resíduos sólidos, como características do recipiente, localização do recipiente, modo mais adequado de acondicionar o resíduo para a coleta, perigos decorrentes do mau armazenamento (a exemplo da atração de vetores transmissores de doenças), local e hora da coleta (normalmente, no período noturno, em frente às residências), dentre outros. 4.3 COLETA A coleta dos resíduos sólidos refere-se à etapa em que os mesmos serão recolhidos junto do gerador e encaminhados para a próxima etapa, conforme a NBR 13.463 (ABNT, 1995). De modo geral, nos municípios, podem ser conduzidos três tipos de coleta diferentes, a depender da origem e da periculosidade dos resíduos: coleta regular, especial e seletiva (CALIJURI; CUNHA, 2013): • Coleta regular: refere-se à coleta dos RSUs conduzida pelo município ou empresa concessionária. Normalmente, a coleta dos resíduos dispostos em sacos plásticos ou em contêineres individuais é feita porta a porta, por meio de caminhões compactadores. Esse tipo de coleta inclui a domiciliar, a de resíduos de feiras, praias e calçadões e a de varredura. • Coleta especial: refere-se à coleta dos resíduos que não se equiparam aos urbanos, a exemplo dos resíduos de serviços de saúde, da construção civil e dos industriais. Nesse caso, caminhões de empresas terceirizadas recolhem os resíduos no próprio local gerador. • A coleta especial também diz respeito aos resíduos sujeitos à logística reversa, como agrotóxicos (seus resíduos e embalagens), pneus, pilhas e baterias, óleos lubrificantes (seus resíduos e embalagens), lâmpadas fluorescentes, produtos eletroeletrônicos e seus componentes. Nesse caso, o consumidor deverá levar tais resíduos até os postos de entrega voluntária (PEVs) ou locais de entrega voluntária (LEVs) estabelecidos pelos fabricantes, importadores, distribuidores e/ou comerciantes. • Coleta seletiva: refere-se à coleta daqueles resíduos segregados previamente, como os recicláveis. Na maioria das cidades brasileiras, os caminhões de coleta seletiva passam para recolher esses resíduos no próprio local gerador. Embora existam, também, os PEVs ou LEVs, em que o gerador dos resíduos deposita-os em recipientes especiais, distribuídos em vários pontos da cidade. Segundo Cempre (2018), a coleta seletiva deve se basear no tripé: tecnologia (para efetuar a coleta, separação e reciclagem), mercado (para a absorção do material recuperado) e conscientização (para motivar o público-alvo). 64 4.4 TRANSPORTE Após a etapa de coleta dos resíduos sólidos, estes são transportados até o local de destinação final, como as indústrias de reciclagem e centrais de tratamento, ou, ainda, os aterros sanitários, observando a necessidade de universalização do serviço prestado e da regularidade de coleta (periodicidade, frequência e horário). De acordo com a NBR 13.463/1995, os veículos coletores podem ser com caçamba simples e compactadores. Os veículos coletores com caçamba simples não possuem sistema de compactação,e os principais tipos são: veículo basculante tipo standard e veículo coletor convencional. Quanto aos veículos coletores compactadores, as seguintes características podem ser apresentadas: • Quanto ao sistema de compactação: carga contínua ou carga intermitente. • Quanto ao sistema de carregamento: carregamento traseiro, carregamento lateral e carregamento frontal. • Quanto ao sistema de descarga: por ejeção e por basculamento. É importante destacar que sempre que as distâncias entre a área de disposição final e os pontos de geração de resíduos forem relativamente pequenas, o transporte poderá ser feito pelos próprios veículos de coleta, não havendo a necessidade de estação de transbordo. No entanto, em cidades grandes, onde os aterros estão muito distantes, torna- se necessário o encaminhamento desses caminhões às estações de transbordo (espaços físicos para armazenamento temporário dos resíduos), possibilitando a transferência dos resíduos para caminhões maiores (normalmente, carretas com capacidade de 30 m3 e 50 m3), diminuindo, assim, custos com combustível, manutenção dos veículos e salários, além da possibilidade de danos ao meio ambiente (CALIJURI; CUNHA, 2013). “Logística reversa: instrumento de desenvolvimento econômico e social caracterizado por um conjunto de ações, procedimentos e meios destinados a viabilizar a coleta e a restituição dos resíduos sólidos ao setor empresarial, para reaproveitamento, em seu ciclo ou em outros ciclos produtivos, ou outra destinação final ambientalmente adequada” (Art. 3º, XII) (BRASIL, 2010, on-line). NOTA 65 O dimensionamento dos serviços de coleta tem o objetivo de determinar a quantidade de veículos coletores que serão necessários na cidade, levando em consideração alguns pontos, como: mapa geral do município, mapa planialtimétrico, mapa indicativo das regiões ou ruas comerciais, sentido do tráfego das ruas e avenida, bem como a listagem dos veículos disponíveis da frota e as suas respectivas capacidades volumétricas (BRASIL, 2015). 4.5 TRATAMENTO DOS RESÍDUOS SÓLIDOS No tratamento dos RSUs são utilizadas técnicas que promovem a redução do volume, bem como a estabilização dos resíduos, com vistas ao aumento da vida útil dos aterros sanitários. As mais utilizadas são: reciclagem, compostagem e incineração. De acordo com Calijuri e Cunha (2013), na escolha da melhor alternativa de tratamento, deve-se levar em consideração alguns aspectos como: disponibilidade financeira, custos de implantação e operação, capacidade de atendimento às exigências legais e, também, quantidade e capacitação técnicas dos recursos humanos. 4.5.1 Reciclagem Como vimos anteriormente, a reciclagem é prioridade no gerenciamento dos resíduos sólidos e consiste no reaproveitamento de resíduos de papéis, plásticos, vidros e metais como insumo para a fabricação de novos materiais. No processo de reciclagem, as etapas envolvidas são: separação e classificação dos materiais, processamento para a obtenção de fardos, materiais triturados e/ou produtos que receberam algum tipo de beneficiamento, comercialização dos materiais na forma triturada e prensada, reutilização dos produtos e reaproveitamento em processos industriais (BRASIL, 2015). INTERESSANTE O material reciclável que se encontra misturado no lixo domiciliar também pode ser separado nas usinas de reciclagem. No entanto a eficiência é de, apenas, 3% e 6%, em peso. Assim, os corretos segregação e acondicionamento dos resíduos sólidos são muito importantes para possibilitar a reciclagem. Fonte: adaptado de Ibam (2001). 66 Para Calderoni (2003), a reciclagem dos materiais fornece ganhos econômicos, visto que, com essa prática, são utilizados menos energia, matéria-prima e recursos hídricos, além de reduzir os custos com a disposição final do resíduo. No entanto é importante que você tenha em mente que, na prática, um resíduo será enviado à reciclagem desde que o seu custo seja menor do que o custo do tratamento para a disposição final (ANDRADE, 2002). Caso contrário, a reciclagem ocorre, somente, se for obrigatória por lei. 4.5.2 Compostagem A compostagem também é entendida como um processo de reciclagem dos resíduos orgânicos. A Resolução Conama nº 481/2017 (Art. 3º, III) (BRASIL, 2017, p. 1) define a compostagem como: [...] processo de decomposição biológica controlada dos resíduos orgânicos, efetuado por uma população diversificada de organismos, em condições aeróbias e termofílicas, resultando em material estabilizado, com propriedades e características completamente diferentes daqueles que lhe deram origem. Esse material estabilizado é denominado composto ou húmus (BIDONE; POVINELLI, 1999), o qual é enquadrado, na legislação brasileira, como fertilizante orgânico. Figura 13 – Ciclo da matéria orgânica Fonte: Paraná (2021, on-line) 67 Como resultado da decomposição, na compostagem é liberado o biogás. Este pode ser coletado e utilizado como fonte energética, possibilitando, assim, ainda mais ganhos econômicos (ABREU, 2014). Especialmente no contexto brasileiro, a compostagem é importante, uma vez que, como vimos anteriormente, mais da metade dos resíduos domiciliares é constituída por matéria orgânica. Dentre as vantagens da prática, o Cempre (2018) destaca: redução em cerca de 50% dos resíduos destinados a aterros, aproveitamento agrícola da matéria orgânica, reciclagem de nutrientes para o solo, eliminação de patógenos e economia de tratamento de efluentes. 4.5.3 Incineração A incineração é um processo físico-químico de oxidação em elevadas temperaturas (acima de 800 ºC), cujos gases de combustão se mantêm a 1.200 ºC por dois segundos, com excesso de ar e turbulência elevados, resultando na conversão total dos compostos orgânicos, promovendo a redução de volume e a destruição dos organismos patogênicos. Ao final do processo, os resíduos convertidos em cinzas devem ser classificados de acordo com a NBR 10.004 (ABNT, 2004) e encaminhados para a correspondente destinação. No processo de incineração, o calor gerado pode ser utilizado para aquecimento direto, em processo de vaporização ou para gerar eletricidade. Logo, dentre as vantagens de incineração, podemos citar: esterilização dos resíduos, diminuição do volume disposto em aterros e reaproveitamento energético dos resíduos, embora a tecnologia demande custos elevados bem como o rigoroso controle da emissão dos gases gerados pela combustão. Para finalizarmos este tema de tratamento dos resíduos, Jardim, Yoshida e Filho (2012) citam que, apesar de nenhuma dessas tecnologias poder ser vista como solução definitiva para a problemática dos resíduos, elas aumentam o leque de soluções técnicas ao alcance dos gestores e que devem ser disponibilizadas para a população segundo a realidade política, econômica, ambiental, cultural e social de cada comunidade. 4.6 DISPOSIÇÃO FINAL A disposição final convencional dos resíduos sólidos costumava ser em um local distante dos olhos da comunidade, o conhecido lixão. Nesse local, os resíduos são descarregados, diretamente, sobre o solo, não havendo qualquer tipo de tratamento ou cuidado, causando contaminação ambiental, por meio da poluição do solo, da água e do ar, além de ser foco de vetores transmissores de doenças aos seres humanos. 68 Atualmente, a PNRS não admite mais os lixões como forma de disposição final, assim, eles devem ser convertidos em aterros sanitários ou em aterros controlados. Embora, infelizmente, os RSUs sejam, ainda, destinados a lixões, como pode ser observado na Figura 14. Figura 14 – Disposição final de RSU por tipo de destinação (tonelada/dia) Fonte: Abrelpe (2019, p. 16) A Figura 14 indica que, no ano de 2018, 59,5% dos RSUs foram destinados a aterros sanitários, o que corresponde a cerca de 43,3 milhões de toneladas. Um pequeno avanço se comparado com o ano de 2017. Segundo a PNRS (BRASIL, 2010, on-line): Art. 47. São proibidas as seguintes formas de destinação ou disposição final de resíduossólidos ou rejeitos: I - lançamento em praias, no mar ou em quaisquer corpos hídricos; II - lançamento in natura a céu aberto, excetuados os resíduos de mineração; III - queima a céu aberto ou em recipientes, instalações e equipamentos não licenciados para essa finalidade; IV - outras formas vedadas pelo poder público. Art. 48. São proibidas, nas áreas de disposição final de resíduos ou rejeitos, as seguintes atividades: I - utilização dos rejeitos dispostos como alimentação; II - catação, observado o disposto no inciso V do art. 17; III - criação de animais domésticos; IV - fixação de habitações temporárias ou permanentes; V - outras atividades vedadas pelo poder público. Como vimos anteriormente, a disposição final ambientalmente adequada refere- se à distribuição dos rejeitos em aterros, depois de esgotadas todas as possibilidades de tratamento e recuperação dos resíduos. No entanto, por melhores que sejam tais tecnologias de tratamento, sempre existe a possibilidade de falharem ou de não terem a licença ambiental renovada em prazo hábil. Logo, como a produção de resíduos sólidos pelo ser humano é constante, dificilmente eles podem ficar aguardando o retorno da 69 operação das unidades de tratamento, sendo necessária a sua destinação, também, aos aterros (CALIJURI; CUNHA, 2013). Aterros sanitários representam a solução mais econômica para a disposição final dos resíduos não perigosos e não inertes, dentre eles, os RSUs. Tais aterros são definidos como forma de disposição dos resíduos, dentro de critérios de engenharia e normas operacionais específicas, proporcionando o confinamento seguro (BIDONE; POVINELLI, 1999) para a menor área possível. Lembre-se de que o projeto de um aterro sanitário deve considerar a ABNT NBR 8.419/1996. Aterros sanitários, diferentemente dos lixões (Figura 15), contam com a impermeabilização do solo por meio de camadas de argila e uma geomembrana de polietileno de alta densidade (PEAD) para evitar a infiltração do chorume (líquidos percolados) no solo; contam, também, com o recobrimento, por meio das camadas de solo do próprio local, isolando esse chorume do meio ambiente. Assim, se formam camadas nas quais são gerados produtos líquidos (chorume) e gasosos. O chorume é captado por meio de tubulações e escoado para tanques de tratamento; já os gases (produzidos durante a degradação da matéria orgânica) são captados e podem, posteriormente, serem queimados em flare ou utilizados como fonte de energia (ABREU, 2014). Figura 15 – Diferenças entre os lixões e os aterros sanitários 70 Fonte: Buglia (2015, on-line) Philippi Júnior (2005) cita algumas vantagens e desvantagens dos aterros sanitários: • Vantagens: baixo custo quando comparados a outros tratamentos; utilizam equipamentos de baixo custo e de simples operação; é possível a implantação em terrenos de baixo valor; evitam a proliferação de vetores transmissores de doenças; não estão sujeitos a interrupções no funcionamento por alguma falha. • Desvantagens: perda de matérias-primas e da energia contida nos resíduos; transporte de resíduos a longas distâncias; desvalorização da região ao redor do aterro; riscos de contaminação do lençol freático; produção de chorumes e percolados; necessidade de manutenção e vigilância após o fechamento do aterro. Na elaboração de projetos de aterros sanitários, os requisitos mínimos a serem considerados são: informações gerais do empreendimento (aspectos ambientais, econômicos e sociais), estudos preliminares, levantamento topográfico, estudos ambientais (meio físico, biótico e antrópico), caracterização física dos resíduos sólidos, concepção do projeto, além da definição da infraestrutura necessária (BRASIL, 2015). Para finalizarmos a presente unidade, observe que, simplesmente, a coleta, o transporte, a transferência para a estação de transbordo e a disposição final em aterro sanitário são a forma mais barata de gerenciamento dos RSUs, dentre as aceitáveis do ponto de vista de qualidade ambiental. Mas podem e devem ser adotados sistemas mais 71 complexos, que incluam a valorização dos resíduos e, consequentemente, o aumento da vida útil dos aterros (ESPINOSA; SILVA, 2014). No contexto dos sistemas mais complexos, podem ser adotadas medidas como: usinas de reciclagem para a fração inorgânica reciclável e de compostagem para a fração orgânica. A Figura 16 traz uma ilustração do balanço gravimétrico (em peso) das frações do lixo domiciliar, após o processamento em uma usina de reciclagem, com uma unidade de compostagem acoplada. Assim, observe que, supondo uma unidade hipotética de 1.500 kg/dia de 100% do lixo processado, apenas 12,6% são conduzidos ao aterro. Figura 16 – Fluxograma do processo e balanço de massa Fonte: Ibam (2001, p. 121) Ao observarmos a Figura 16, não restam dúvidas de que a usina de reciclagem e de compostagem é uma solução para o tratamento dos resíduos sólidos urbanos. No entanto, antes de sua implantação, devem ser verificados os seguintes pontos (IBAM, 2001): • Existência de mercado consumidor de recicláveis e composto orgânico na região. • Existência de serviço de coleta eficiente e regular. • Existência de coleta diferenciada para resíduos das diferentes fontes de origem. • Disponibilidade de área suficiente para instalar a usina de reciclagem e o pátio de compostagem. • Disponibilidade de recursos financeiros suficientes. • Disponibilidade de pessoal com nível técnico suficiente para selecionar a tecnologia 72 a ser adotada, fiscalizar a implantação da unidade e operar, manter e controlar a operação dos equipamentos. • Por fim, um estudo de viabilidade econômica deve ser conduzido, tendo em vista todas as vantagens que uma usina pode trazer: redução do lixo a ser transportado e aterrado, venda de composto e recicláveis, geração de emprego e renda, benefícios ambientais e, também, levantamentos dos custos de implantação, operação e manutenção do sistema. Apenas a título ilustrativo, a Tabela 1 traz um comparativo entre a destinação dos RSUs em diferentes países. Tabela 1 – Destino dos resíduos sólidos urbanos País Aterros e/ou lixões Incineração com recuperação de energia Compostagem + reciclagem Brasil 87% - 13% Bélgica 5% 36% 60% República Tcheca 83% 13% 4% Alemanha 1% 35% 65% Irlanda 62% 3% 35% Espanha 57% 9% 34% França 36% 32% 33% Portugal 65% 19% 17% Suécia 3% 49% 48% México 76,5% - 9,6% Fonte: Cempre (2018, p. 195) Enquanto no Brasil os aterros e lixões recebem cerca de 384 kg de resíduo por habitante ao ano, na Alemanha, por exemplo, apenas, 9 kg de resíduo por habitante são encaminhados, anualmente, para os aterros (CEMPRE, 2018). 73 POR QUE TANTAS ENCHENTES ESTÃO ACONTECENDO NO BRASIL? Giacomo Vicenzo É comum que aconteçam enchentes e cheias – o problema é quando os seus desdobramentos afetam cidades e outras áreas de circulação urbana, alagando-as. “As enchentes na prática são os eventos naturais dos rios. Eles sempre enchem nos períodos das chuvas e esvaziam nos períodos das secas”, esclarece o arquiteto paisagista Paulo Pellegrino, professor da FAUUSP (Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da Universidade de São Paulo). Desse modo, não é incomum encontrar próximo aos rios as chamadas planícies de inundação, áreas tomadas pela água quando há períodos maiores e mais intensos de chuvas. Isso seria algo corriqueiro se não houvesse construções urbanas ocupando indevidamente esse espaço. Quando as inundações se tornam um problema? Para Pellegrino, a principal preocupação deve ser com as inundações e os alagamentos em que as águas atingem as estruturas construídas, como ruas, avenidas e edificações, causando prejuízos. Segundo ele, as inundações são criadas pela intervenção errônea do ser humano ao ocupar áreas das cheias dos rios. “Em São Paulo, quando ocupamos as várzeas, estamos nos colocando em risco. As áreas baixas, fundos e vales são locais que naturalmente estão sujeitos a esses problemas trazidos pela lógica de comofoi feita a ocupação da cidade”, completa. Ainda tomando São Paulo como exemplo, o arquiteto paisagista lembra que a ocupação das várzeas foi feita de forma deliberada a partir de um projeto de drenagem das áreas planas. “Muito atraente para o mercado imobiliário, foi feito todo um plano que atrelou as avenidas de fundo de várzea a essas áreas de cheias das águas e ocasionou o problema que temos hoje”, aponta. Ademais, vale lembrar que há diferentes tipos de alagamentos e inundações. Os causados por erros de planejamento humano se referem geralmente à falta de capacidade do sistema de drenagem, absorção do solo e escoamento das águas das chuvas, bem como ao rompimento de barragens e comportas. Além das inundações causadas pela cheia dos rios nas áreas de várzea, ainda existem as causadas por eventos marítimos. LEITURA COMPLEMENTAR 74 Como evitar as inundações nas cidades? Em parte, a solução do problema ocasionado pelas cheias dos rios nas cidades é contornada ou amenizada com a construção de piscinões. No entanto, essa válvula de escape nem sempre é suficiente. “A chuva deveria ser absorvida onde ela cai e não ter um escoamento superficial que vai rodar pela cidade até encontrar uma válvula de escape, que às vezes é o sistema de água pluviais e outras vezes é o transbordamento”, aponta Denise Duarte, membro da Coalizão Ciência e Sociedade e professora do Laboratório de Conforto Ambiental e Eficiência Energética da USP. Os alagamentos estão mais frequentes? Sim, e o aquecimento global tem o seu papel nesse aumento das inundações e alagamentos, provocando chuvas mais fortes com uma maior frequência. “O aquecimento global leva a um desbalanceamento dos eventos extremos. As temperaturas ora estão muito altas, ora estão muito baixas. Assim, temos um aumento na frequência e na intensidade das chuvas fortes, como mostram dados do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da USP. O sistema de drenagem das cidades não é projetado para dar conta desses fenômenos”, explica Duarte para Ecoa. “Desse modo, uma chuva histórica que acontecia a cada 30 anos passa a ocorrer a cada década. Depois, a cada 5 anos. O que era uma tragédia de tempos em tempos se torna algo recorrente por conta desse desbalanceamento climático”, completa a professora. De acordo com informações cedidas pelo CGE (Centro de Gerenciamento de Emergências) com dados da CET (Companhia de Engenharia de Tráfego), as chuvas têm se tornado mais frequentes e volumosas, gerando um número maior de alagamentos na cidade de São Paulo. O recorde foi no período de 2019/2020, no mês de fevereiro, em que foram identificadas 394 ocorrências do tipo. “Esses números variam muito de acordo com o tipo, o volume e a frequência das chuvas. O solo encharcado e o nível mais alto das cotas dos rios e córregos, devido justamente à frequência e à quantidade de chuvas, interferem diretamente no número de alagamentos”, explicou o CGE a Ecoa. Pellegrino lembra que a própria construção das cidades não está preparada para as precipitações mais extremas, pois se baseou em chuvas de períodos passados, antes do agravamento das mudanças climáticas. “Os projetos de drenagem são baseados em cálculos hidráulicos de séries históricas. Isso significa que são previstos para as chuvas de antigamente, mas não para essas novas possibilidades de precipitação que as mudanças climáticas estão trazendo. Estamos caminhando para um acirramento desse problema”, explica o arquiteto paisagista. Quais as saídas para lidar com o agravamento do problema no futuro? Os especialistas entram em consenso quanto ao fato de que a permeabilidade do solo é um caminho para evitar os pontos de inundações e alagamentos nas cidades. “Temos que tornar a cidade e o tecido urbano mais amigável às águas. Como fazemos isso? Por 75 meio da desimpermeabilização das superfícies livres da cidade. É preciso trabalhar os espaços livres, sejam ruas, calçadas, parques, canteiros, beiras de canais de rios. Eles precisam ser mais esponjosos”, aponta Pellegrino. Ele ainda explica que essa recuperação de permeabilização deve ser feita criando espaço para vegetação, pois essa é a maneira de conviver com as águas. “Essa infraestrutura verde é a saída para que a cidade possa amenizar os problemas das inundações. Não temos que tentar barrar as águas, mas sim aprender a conviver com elas e com os processos naturais, que agora estão sendo cada vez mais extremados pelas mudanças climáticas”, defende. Entre as saídas, Pellegrino aponta a criação de piscinões que integrem capacidades multifuncionais para a população. “Eles podem ser grandes parques hídricos adaptados a esses ciclos e fluxos das águas, funcionando como um recurso paisagístico para a cidade. Em vez de ser uma área que funcione meramente para a contenção das águas, pode ser um espaço de recreação e lazer nos períodos das vazantes”, acredita. Fonte: https://www.uol.com.br/ecoa/ultimas-noticias/2022/01/09/por-que-tantas-enchentes-estao-acon- tecendo-no-brasil.htm. Acesso em: 27 jul. 2022. 76 Neste tópico, você aprendeu: • A denominação “resíduo” vem do latim, residuu, e significa o que sobra de determinadas substâncias; enquanto a palavra “sólido” diz respeito ao seu estado, diferenciando-o de líquidos e gases, sendo que a definição completa de resíduo sólido é encontrada na Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS). • Os resíduos sólidos podem ser classificados, quanto à origem, em: domiciliar, comercial, público, industrial, agrossilvopastoril, de serviços da saúde, da construção civil, da mineração e de serviços de transporte. • Os resíduos são classificados em dois grupos – perigosos e não perigosos –, sendo, ainda, este último grupo subdividido em não inerte e inerte. • Os resíduos sólidos urbanos são aqueles que englobam os resíduos domiciliares, os de limpeza urbana e, em alguns casos, aqueles provenientes dos estabelecimentos comerciais e dos prestadores de serviços (que geram menos de 50 kg/dia ou 100 L/dia). • As etapas que compõem o gerenciamento de resíduos de resíduos são a segregação, acondicionamento, armazenamento, coleta, transporte, reciclagem, tratamento e disposição final. • A fase interna do gerenciamento dos resíduos sólidos urbanos ocorre nos estabelecimentos geradores, por exemplo, nas nossas residências, tal que a segregação, o acondicionamento e o armazenamento são de responsabilidade dos próprios geradores. • A fase externa do gerenciamento dos resíduos sólidos urbanos inicia-se com a coleta dos resíduos no local gerador e vai até a disposição final ambientalmente adequada. A responsabilidade pode ser tanto do gerador quanto da municipalidade, dependendo da origem do resíduo. • Os tratamentos mais utilizados em resíduos sólidos urbanos são reciclagem, compostagem e incineração. RESUMO DO TÓPICO 3 77 • A disposição final convencional dos resíduos sólidos costumava ser em um local distante dos olhos da comunidade, o conhecido lixão. • No lixão, há presença de poluição vertical (do ar, do solo e da água), além da presença de urubus e outros animais. Por sua vez, no aterro sanitário, não há a poluição vertical; ele engloba captação e queima de gás metano, cobertura diária dos resíduos, coleta e tratamento do chorume e celação do solo com manta de PVC e argila. • A disposição final ambientalmente adequada refere-se à distribuição dos rejeitos em aterros, depois de esgotadas todas as possibilidades de tratamento e recuperação dos resíduos. RESUMO DO TÓPICO 3 78 AUTOATIVIDADE 1. De acordo com a PNRS (BRASIL, 2010, on-line), são responsáveis pelo gerenciamento dos resíduos sólidos os estabelecimentos que gerem resíduos industriais, agrossilvopastoris, de serviços da saúde, da construção civil, de mineração e serviços de transporte. Com relação à ordem de prioridade no gerenciamento desses resíduos, assinale a alternativa CORRETA: a) Não geração, redução, reutilização, reciclagem, tratamentoDiante disso, preparamos um conteúdo simples e objetivo para complementar a sua compreensão acerca do ENADE. Confira, acessando o QR Code a seguir. Boa leitura! SUMÁRIO UNIDADE 1 - SANEAMENTO BÁSICO E O GERENCIAMENTO DAS ÁGUAS PLUVIAIS E DOS RESÍDUOS SÓLIDOS ........................................................................................ 1 TÓPICO 1 - PRODUÇÃO AO SANEAMENTO BÁSICO .............................................................3 1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................................3 2 FUNDAMENTOS DO SANEAMENTO AMBIENTAL ..............................................................3 3 CONTEXTO HISTÓRICO DO SANEAMENTO .......................................................................6 3.1 SANEAMENTO BÁSICO NO BRASIL ................................................................................................... 9 4 SAÚDE PÚBLICA E O SANEAMENTO................................................................................18 RESUMO DO TÓPICO 1 ........................................................................................................ 24 AUTOATIVIDADE ................................................................................................................. 26 TÓPICO 2 - FUNDAMENTOS DA DRENAGEM URBANA ..................................................... 29 1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................... 29 2 PLANO DIRETOR DE DRENAGEM .................................................................................... 29 3 SISTEMA DE DRENAGEM DE ÁGUAS PLUVIAIS ............................................................. 34 3.1 SISTEMAS DE MICRODRENAGEM ...................................................................................................34 3.2 SISTEMAS DE MACRODRENAGEM ................................................................................................39 4 DIMENSIONAMENTO DE SISTEMAS DE DRENAGEM ...................................................... 41 5 MEDIDAS DE CONTROLE ................................................................................................. 43 5.1 MEDIDAS NÃO ESTRUTURAIS ..........................................................................................................43 5.2 MEDIDAS ESTRUTURAIS...................................................................................................................44 RESUMO DO TÓPICO 2 ........................................................................................................ 46 AUTOATIVIDADE ................................................................................................................. 48 TÓPICO 3 - RESÍDUOS SÓLIDOS ......................................................................................... 51 1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................... 51 2 DEFINIÇÃO E CLASSIFICAÇÃO DOS RESÍDUOS SÓLIDOS ........................................... 52 3 RESÍDUOS SÓLIDOS URBANOS ...................................................................................... 55 3.1 COMPOSIÇÃO DOS RESÍDUOS SÓLIDOS URBANOS ..................................................................55 3.2 LIMPEZA URBANA ..............................................................................................................................56 3.3 GESTÃO INTEGRADADA DOS RESÍDUOS SÓLIDOS .................................................................... 57 4 GERENCIAMENTO DOS RESÍDUOS SÓLIDOS ................................................................. 60 4.1 SEGREGAÇÃO ........................................................................................................................................61 4.2 ACONDICIONAMENTO E ARMAZENAMENTO................................................................................62 4.3 COLETA .................................................................................................................................................63 4.4 TRANSPORTE ......................................................................................................................................64 4.5 TRATAMENTO DOS RESÍDUOS SÓLIDOS ......................................................................................65 4.5.1 Reciclagem ................................................................................................................................65 4.5.2 Compostagem ...........................................................................................................................66 4.5.3 Incineração ................................................................................................................................ 67 4.6 DISPOSIÇÃO FINAL ............................................................................................................................ 67 LEITURA COMPLEMENTAR .................................................................................................73 RESUMO DO TÓPICO 3 .........................................................................................................76 AUTOATIVIDADE ..................................................................................................................78 REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 80 UNIDADE 2 - RECURSO ÁGUA ............................................................................................ 85 TÓPICO 1 - DISTRIBUIÇÃO E USOS MÚLTIPLOS DA ÁGUA ................................................87 1 INTRODUÇÃO ....................................................................................................................87 2 DISTRIBUIÇÃO DAS ÁGUAS NO PLANETA TERRA ..........................................................87 3 CICLO HIDROLÓGICO ...................................................................................................... 89 4 USOS MÚLTIPLOS DA ÁGUA ............................................................................................ 92 5 POLUIÇÃO DAS ÁGUAS ....................................................................................................95 6 ÍNDICES DA QUALIDADE DA ÁGUA (IQA) ........................................................................96 RESUMO DO TÓPICO 1 .......................................................................................................103 AUTOATIVIDADE ............................................................................................................... 104 TÓPICO 2 - SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA .....................................................107 1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................107 2 CLASSIFICAÇÃO DO ABASTECIMENTO DE ÁGUA .......................................................107 3 FUNDAMENTOS DO SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA ....................................109 4 UNIDADES CONSTITUITES DO SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA .................. 116 4.1 CAPTAÇÃO .......................................................................................................................................... 117 4.2 ADUÇÃO ............................................................................................................................................. 122 4.3 RESERVAÇÃO .................................................................................................................................... 126 4.4 DISTRIBUIÇÃO ................................................................................................................................... 129 RESUMO DO TÓPICO 2 .......................................................................................................136 AUTOATIVIDADE ................................................................................................................138e disposição final. b) Não geração, reutilização, reciclagem, redução, tratamento e disposição final. c) Não geração, reciclagem, redução, reutilização, tratamento e disposição final. d) Redução, não geração, reciclagem, reutilização, tratamento e disposição final. 2. O ser humano sempre gerou resíduos sólidos, no entanto, foi a partir da Revolução Industrial que essa geração aumentou, constituindo um problema ambiental. Com base na problemática dos resíduos sólidos, analise as sentenças a seguir: I. Resíduos sólidos, quando dispostos inadequadamente, podem causar poluição do solo, da água e do ar. II. O volume de lixo produzido pelo ser humano cresce exatamente na mesma proporção que a população mundial. III. American way of life é uma expressão relacionada ao consumismo do indivíduo moderno. Assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) As sentenças I e II estão corretas. b) ( ) Somente a sentença II está correta. c) ( ) As sentenças I e III estão corretas. d) ( ) Somente a sentença I está correta. 3. Resíduos sólidos são materiais originados pelas mais diversas atividades humanas e que podem ser classificados quanto à origem e a periculosidade. De acordo com a classificação dos resíduos, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: ( ) Quanto à origem, os resíduos sólidos podem ser classificados em: domiciliar, co- mercial, público, industrial, agrossilvopastoril, de serviços da saúde, da construção civil, da mineração e de serviços de transporte. 79 ( ) Os resíduos pertencentes à Classe II possuem características de inflamabilidade, corrosividade, reatividade, toxicidade e patogenicidade. ( ) Resíduos não inertes apresentam propriedades de biodegradabilidade, combusti- bilidade ou solubilidade em água. Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: a) ( ) V – V – F. b) ( ) F – V – F. c) ( ) V – F – V. d) ( ) F – F – V. 4. As características físicas dos resíduos sólidos são importantes para otimizar a sua gestão, por exemplo, para o dimensionamento da frota de veículos de transporte, aterros sanitários, dentre outros. Diante do exposto, disserte sobre as principais características físicas dos resíduos sólidos. 5. Entre as etapas que compõem o gerenciamento de resíduos sólidos urbanos, citam- se a segregação, acondicionamento, armazenamento, coleta, transporte, reciclagem, tratamento e disposição final. É possível, ainda, dividir o gerenciamento em duas fases: fase interna e a fase externa. Nesse contexto, disserte sobre as duas fases do gerenciamento dos resíduos sólidos urbanos. 80 ABNT. NBR 13.463: Coleta de resíduos sólidos. Rio de Janeiro: ABNT, 1995. ABNT. NBR 8.419: Apresentação de projetos de aterros sanitários de resíduos sólidos urbanos – Procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, 1996. ABNT. NBR 10.004: Resíduos sólidos – Classificação. Rio de Janeiro: ABNT, 2004. ABNT. NBR 9.191: Sacos plásticos para acondicionamento de lixo – Requisitos e métodos de ensaio. Rio de Janeiro: ABNT, 2008. ABRELPE. Panorama dos resíduos sólidos no Brasil 2018/2019. São Paulo: Abrelpe, 2019. Disponível em: https://www.migalhas.com.br/ arquivos/2020/1/492DD855EA0272_PanoramaAbrelpe_-2018_2019.pdf. Acesso em: 9 abr. 2021. ABREU, F. V. Biogás: economia, regulação e sustentabilidade. 1. ed. Rio de Janeiro: Interciência, 2014. ALMEIDA, J. C. B. de. Drenagem urbana. Curitiba: Contentus, 2020. AMB CONSULT. Macrodrenagem na Região Metropolitana. 27 out. 2016. Disponível em: http://ambconsult.com.br/macrodrenagem-na-regiao-metropolitana/. Acesso em: 8 abr. 2021. ANDRADE, R. Caracterização e Classificação de Placas de Circuito Impresso de Computadores como Resíduos Sólidos. 2002. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) – Faculdade de Engenharia Mecânica, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, 2002. BARBIERI, J. C.; GIMENES, R. M. T. Universalização dos serviços de saneamento básico e o desenvolvimento populacional. Rev. Ciênc. Empres. v. 14, n. 2, p. 283-298, 2013. BARROS, R. T. V. Elementos de gestão de resíduos sólidos. Belo Horizonte: Tessitura, 2012. BCSD. Objetivos do desenvolvimento sustentável. Lisboa: BCDS, [2021]. Disponível em: https://www.ods.pt/. Acesso em: 18 mar. 2021. BIDONE, F. R. A.; POVINELLI, J. Conceitos básicos de resíduos sólidos. São Carlos: EESC-USP, 1999. REFERÊNCIAS 81 BRASIL. Constituição da República Federativa do Brasil de 1988. Brasília: D.O.U., 1988. Disponível em: http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/constituicao/constituicao. htm. Acesso em: 18 mar. 2021. BRASIL. Lei nº 8.080, de 19 de setembro de 1990. Dispõe sobre as condições para a promoção, proteção e recuperação da saúde, a organização e o funcionamento dos serviços correspondentes e dá outras providências. Disponível em: http://www.planalto. gov.br/ccivil_03/leis/l8080.htm. Acesso em: 18 mar. 2021. BRASIL. Resolução Conama nº 275, de 25 de abril de 2001. Estabelece o código de cores para os diferentes tipos de resíduos, a ser adotado na identificação de coletores e transportadores, bem como nas campanhas informativas para a coleta seletiva. Brasília: D.O.U., 2001. Disponível em:http://www2.mma.gov.br/port/conama/legiabre. cfm?codlegi=273. Acesso em: 9 abr. 2021. BRASIL. Manual de Saneamento. 3. ed. Brasília: Funasa, 2004. Disponível em: http:// bvsms.saude.gov.br/bvs/publicacoes/manual_saneamento_3ed_rev_p1.pdf. Acesso em: 18 mar. 2021. BRASIL. Lei nº 11.445, de 5 de janeiro de 2007. Estabelece diretrizes nacionais para o saneamento básico; altera as Leis nos 6.766, de 19 de dezembro de 1979, 8.036, de 11 de maio de 1990, 8.666, de 21 de junho de 1993, 8.987, de 13 de fevereiro de 1995; revoga a Lei no 6.528, de 11 de maio de 1978; e dá outras providências. Disponível em: http:// www.planalto.gov.br/ccivil_03/_ato2007-2010/2007/lei/l11445.htm. Acesso em: 9 abr. 2021. BRASIL. Lei nº 12.305, de 2 de agosto de 2010. Institui a Política Nacional de Resíduos Sólidos; altera a Lei nº 9.605, de 12 de fevereiro de 1998; e dá outras providências. Disponível em: http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/_ato2007-2010/2010/lei/l12305. htm. Acesso em: 9 abr. 2021. BRASIL. Manual de saneamento. 4. ed. Brasília: Funasa, 2015. BRASIL. Metas de curto, médio e longo prazos. MDR, 2015b. Disponível em: https:// www.mdr.gov.br/saneamento/plansab/apresentacao/89-secretaria-nacional-de- saneamento/3297-6-metas-de-curto-medio-e-longo-prazos. Acesso em: 25 de agosto de 2020. BRASIL. “Cada real gasto em saneamento economiza nove em saúde”, disse ministro da Saúde. Brasília: Funasa, 2017. Disponível em: http://www.funasa. gov.br/todas-as-noticias//asset_publisher/lpnzx3bJYv7G/contente/-cada- real-gasto-em-saneamento-economiza-nove-em-saude-disse-ministro-da- saude?inheritRedirect=false. Acesso em: 18 mar. 2021. 82 BRASIL. Resolução Conama nº 481, de 03 de outubro de 2017. Estabelece critérios e procedimentos para garantir o controle e a qualidade ambiental do processo de compostagem de resíduos orgânicos, e dá outras providências. Brasília: D.O.U., 2017b. Disponível em: http://www2.mma.gov.br/port/conama/legiabre.cfm?codlegi=728. Acesso em: 9 abr. 2021. BRASIL. Portaria nº 3.174, de 2 de dezembro de 2019. Dispõe sobre o Programa Nacional de Saneamento Rural e dá outras providências. 2019. Brasília: Funasa, 2019b. Disponível em: http://www.funasa.gov.br/documents/20182/61353/PortMS3174_2019/183503d5- 1ae9-47f8-bfee-fae6fc38e8c7. Acesso em: 18 mar. 2021. BRASIL. ONU: 4,5 bilhões de pessoas não dispõem de saneamento seguro no mundo. Fundação Joaquim Nabuco: [S. l.], 2019b. Disponível em: https://www.fundaj.gov. br/index.php/educacao-contextualizada/9749-onu-4-5-bilhoes-de-pessoas- nao-dispoem-de-saneamento-seguro-nomundo#:~:text=Das%204%2C5%20 bilh%C3%B5es%20de,que%20defecam%20ao%20ar%20livre. Acesso em: 18 mar. 2021. BRASIL. Sistema Nacional de Informação sobre Saneamento – 2019c. SNIS, [2021]. Disponível em: http://www.snis.gov.br/painel-informacoes-saneamento-brasil/web/ painel-setor-saneamento.Acesso em: 8 abr. 2021. BRISCOE, J. Intervention studies and the definition of dominant transmission routes. American Journal of Epidemiology, n. 120, p. 449-455, 1984. BRISCOE, J. Abastecimiento de agua y servicios de saneamiento: Su función en la revolución de la supervivencia infantil. Boletín de la Oficina Sanitaria Panamericana, n. 103, p. 325-339, 1987. BUGLIA, F. Entenda a Diferença entre Aterro Sanitário e Lixão. Info Enem, 5 out. 2015. Disponível em: https://infoenem.com.br/entenda-a-diferenca-entre-aterro-sanitario- e-lixao/. Acesso em: 9 abr. 2021. CAIRNCROSS, S. The public and domestic domains in the transmission disease. Tropical Medicine and International Health, v. 1, p. 27-34, 1996. CALDERONI, S. Os bilhões perdidos no lixo. 4. ed. São Paulo: Humanitas, 2003. CALIJURI, M. C.; CUNHA, D. G. F. Engenharia ambiental: conceitos, tecnologia e gestão. Rio de Janeiro: Elsevier, 2013. CANHOLI, A. P. Drenagem urbana e controle de enchentes. 2. ed. São Paulo: Oficina de Textos, 2014. 83 CANHOLI, A. P. Drenagem urbana e controle de enchentes. São Paulo: Oficina de Textos, 2005. CEMPRE. Lixo Municipal: Manual de Gerenciamento Integrado. 4. ed. São Paulo: Cempre, 2018. Disponível em: https://cempre.org.br/wp-content/uploads/2020/11/6- Lixo_Municipal_2018.pdf. Acesso em: 9 abr. 2021. ESPINOSA, D. C. R.; SILVA, F. P. C. S. Resíduos Sólidos: Abordagem e Tratamento. In: PHILIPPI JÚNIOR, A.; ROMÉRO, M. de A.; COLLET, B. G. (coord.). Curso de gestão ambiental. Barueri: Manole, 2014. FNS. Manual de saneamento. Brasília: FNS; Ministério da Saúde, [2021]. Disponível em: http://www.fiocruz.br/biosseguranca/Bis/manuais/ambiente/Manual%20de%20 Saneamento.pdf. Acesso em: 8 abr. 2020. HELLER, L. Saneamento e Saúde. Brasília: Organização Pan-Americana da Saúde/ Organização Mundial da Saúde, 1997. HELLER, L.; PÁDUA, V. L. Abastecimento de água para consumo humano. 2. ed. Belo Horizonte: UFMG, 2010. v. 1. IBAM. Manual de Gerenciamento Integrado de Resíduos Sólidos. Rio de Janeiro: Ibam, 2001. IBGE. Panorama. 2019. Disponível em: https://cidades.ibge.gov.br/brasil/panorama. Acesso em: 18 mar. 2021. JARDIM, A.; YOSHIDA, C.; FILHO, J. V. M. Política Nacional, Gestão e Gerenciamento de Resíduos Sólidos. Barueri: Manole, 2012. (Coleção Ambiental). KEELER, M.; BURKE, B. Fundamentos de projeto de edificações sustentáveis. Porto Alegre: Bookman, 2010. KRONEMBERGER, D. M. P. et al. Saneamento e meio ambiente 2011. In: IBGE. Atlas de Saneamento 2011. Rio de Janeiro: IBGE, 2011. Disponível em: https://biblioteca.ibge. gov.br/visualizacao/livros/liv53096_cap3.pdf. Acesso em: 18 mar. 2021. MESQUITA JÚNIOR, J. M. de. Gestão integrada de resíduos sólidos. Rio de Janeiro: Ibam, 2007. PARANÁ. Compostagem. Secretaria da Educação, [2021]. Disponível em: http://www. sociologia.seed.pr.gov.br/modules/conteudo/conteudo.php?conteudo=325. Acesso em: 9 abr. 2021. 84 PHILIPPI JÚNIOR, A. Saneamento, saúde e ambiente: fundamentos para um desenvolvimento sustentável. Barueri: Manole, 2005. RIGHETTO, A. M. Manejo de águas pluviais urbanas. Rio de Janeiro: Abes, 2009. Disponível em: http://www.finep.gov.br/images/apoio-e-financiamento/historico-de- programas/prosab/prosab5_tema_4.pdf. Acesso em: 8 abr. 2021. ROCHA, A. A. Histórias do saneamento. São Paulo: Blucher, 2018. SÃO PAULO (Estado). Chafarizes e fontes na cidade de São Paulo no século XIX. Assembleia Legislativa do Estado de São Paulo, 16 jan. 2004. Disponível em: https:// www.al.sp.gov.br/noticia/?id=264708. Acesso em: 18 mar. 2021. SCALIZE, P. S.; BEZERRA, N. R. Curso de especialização de saneamento e saúde ambiental: saneamento básico rural. Goiânia: Cegraf-UFG, 2020. Disponível em: https://files.cercomp.ufg.br/weby/up/688/o/Saneamento_Basico_Rural.pdf. Acesso em: 18 mar. 2021. SOARES, S. R. A.; BERNARDES, R. S.; NETTO, O. M. C. Relações entre saneamento, saúde pública e meio ambiente: elementos para formulação de um modelo de planejamento em saneamento. Cad. Saúde Pública, v. 18, n. 6, p. 1713-1724, 2002. TASSI, R.; POLETO, C. Gerenciamento integrado de bacias urbanas. In: POLETO, C. (org.). Introdução ao gerenciamento ambiental. Rio de Janeiro: Interciência, 2010. TUCCI, C. E. M. Gestão de águas pluviais urbanas. Genebra: Unesco; Brasília: Ministério das Cidades, 2005. Disponível em: https://files.cercomp.ufg.br/weby/up/285/o/ Gest%C3%A3o_de_Aguas_Pluviais__.PDF?1370615799. Acesso em: 8 abr. 2021. TUCCI, C. E. M. Gestão da drenagem urbana. Brasília: Cepal, 2012. TUCCI, C. E. M.; MARQUES, D. M. L. da M. (org.). Avaliação e controle da drenagem. Porto Alegre: UFRGS, 2000. v. 1. UNICEF. Diarrhea: why children are still dying and what can be done. WHO, 2009. Disponível em: https://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/44174/9789241598415_eng. pdf;jsessionid=6BC8523811AD86E9C22214B9453BB911?sequence=1. Acesso em: 18 mar. 2021. 85 RECURSO ÁGUA UNIDADE 2 OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM PLANO DE ESTUDOS A partir do estudo desta unidade, você deverá ser capaz de: • conhecer os principais usos da água; • compreender a dinâmica da poluição da água associada a existência do homem; • apresentar as possibilidades de sistema de abastecimento de água; • identificar as etapas incluídas em sistemas de abastecimento de água; • verificar as etapas do sistema convencional do tratamento de água. Esta unidade está dividida em três tópicos. No decorrer dela, você encontrará autoati- vidades com o objetivo de reforçar o conteúdo apresentado. TÓPICO 1 – DISTRIBUIÇÃO E USOS MÚLTIPLOS DA ÁGUA TÓPICO 2 – SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA TÓPICO 3 – TRATAMENTO DA ÁGUA Preparado para ampliar seus conhecimentos? Respire e vamos em frente! Procure um ambiente que facilite a concentração, assim absorverá melhor as informações. CHAMADA 86 CONFIRA A TRILHA DA UNIDADE 2! Acesse o QR Code abaixo: 87 TÓPICO 1 - DISTRIBUIÇÃO E USOS MÚLTIPLOS DA ÁGUA UNIDADE 2 1 INTRODUÇÃO Em todo o mundo, acumulam-se casos de escassez de água, os quais podem resultar em impactos econômicos, seja pela falta de água para irrigar plantações, seja pelo custo de se obter água adicional, o qual pode ser altíssimo. Além disso, a falta de água pode prejudicar o funcionamento dos sistemas de infraestrutura cinza (feitos pelo homem) e verde (naturais), ou seja, usinas elétricas e hidrelétricas deixam de operar com sua capacidade máxima, interrompe-se a navegação e o transporte fluvial, os rios deixam de assimilar e diluir os efluentes líquidos despejados, estuários deixam de produzir peixes e moluscos devido à vazão de água insuficiente, dentre outros impactos. Ainda, a vida e a subsistência humana comprometem-se, uma vez que a falta de disponibilidade de água em regiões pobres acarreta diminuição da qualidade de vida, podendo, até mesmo, ser fatal em alguns casos. Acadêmico, no Tópico 1, abordaremos o recurso água e sua vital importância aos seres vivos. Estudaremos os usos que o ser humano faz da água, podendo ser classificados em consuntivos e não consuntivos. Veremos que a poluição da água está, diretamente, relacionada à existência do homem. E, por fim, conheceremos os índices de Qualidade da Água (IQA), utilizados para inferir se a água encontra-se com qualidade satisfatória. 2 DISTRIBUIÇÃO DAS ÁGUAS NO PLANETA TERRA A molécula de água é constituída por dois átomos de hidrogênio (H) e um de oxigênio (O), formando um ângulo de 105º cuja fórmula química é dada por H2O. É de conhecimento de todos que a água é uma das substâncias mais comuns existentes na natureza, e não é à toa que o nosso planeta é, carinhosamente, apelidado de Planeta Água, uma vez que ela cobre cerca de 70% da superfície terrestre. No entanto, de toda essa distribuição, somente uma pequena parcela é doce (aproximadamente, 2,5%), estando distribuída entre rios, lagos, reservatórios, geleiras e aquíferos. Dessa pequena parcela, apenas 0,3% situa-se nos rios e lagos, formas de mais fácil acesso às atividades humanas, e de onde provém a maiorquantidade da água que consumimos. A Figura 1 ilustra a distribuição das águas no planeta Terra. 88 Figura 1 – Distribuição das águas Na Terra Fonte: adaptada de Rebouças, Braga e Tundisi (2006, p. 8) Você sabe quais são os países que contam com mais e menos água? A Tabela 1 relaciona os países com mais e menos água no mundo. Tabela 1 – Países com mais e menos água Países com mais água (m3/hab.) Guiana Francesa 812.121 Islândia 609.319 Suriname 292.566 Congo 275.679 25. Brasil 48.314 Países com menos água (m3/hab.) Kuwait 10 Faixa de Gaza (Território Palestino) 52 Emirados Árabes 58 Ilhas Bahamas 66 Fonte: Tundisi, Matsumura-Tundisi (2011, p. 43) 89 Quando falamos de quantidade de água, o Brasil é um país privilegiado, conforme vimos na tabela anterior. No entanto, sua distribuição é desigual ao longo do território nacional. A título ilustrativo, a Amazônia, apesar de deter a maior faixa fluvial do mundo, é uma das regiões menos habitadas do nosso país. A Tabela 2 relaciona a concentração dos recursos hídricos com a densidade demográfica por região brasileira. Tabela 2 – Concentração dos recursos hídricos e densidade demográfica por região brasileira Região Concentração dos recursos hídricos do país (%) Densidade demográfica (hab./km2) Norte 68,50 4,12 Nordeste 3,30 34,15 Centro-Oeste 15,70 8,75 Sudeste 6,0 86,92 Sul 6,50 48,58 Fonte: adaptada de Tundisi, Matsumura-Tundisi (2011, p. 43) Afirmar sobre a disponibilidade da água significa dizer que ela está presente não somente em quantidade adequada, mas também com qualidade satisfatória para suprir a necessidade dos seres vivos. Fonte: Braga et al. (2005) IMPORTANTE 3 CICLO HIDROLÓGICO É sabido que a água, seja no estado sólido, líquido seja gasoso, está em contínuo movimento entre biosfera, atmosfera, litosfera e hidrosfera, e a este movimento dá-se o nome de ciclo hidrológico, o qual se encontra esquematizado na Figura 2. 90 Figura 2 – Ciclo Hidrológico Fonte: http://www.cprm.gov.br/publique/SGB-Divulga/Canal-Escola/Ciclo-Hidrologico-1376.html. Acesso em: 30 ago. 2022. Segundo Collischonn e Tassi (2008), normalmente, o ciclo hidrológico é estudado com mais interesse na fase terrestre cujo elemento de análise é a bacia hidrográfica. “A bacia hidrográfica é uma área ocupada por um rio principal e todos os seus tributários, ou seja, aqueles afluentes que desaguam no rio principal” (GARCEZ; GARCEZ, 2012, p. 17). Essa é a área de captação natural dos fluxos de água que se originam a partir da precipitação e que faz convergir os escoamentos para o exutório. Dessa forma, caro acadêmico, o balanço hídrico consiste no balanço das entradas e saídas de água de uma bacia hidrográfica, tal que a principal entrada do recurso se dá por meio da precipitação, cuja saída poderá ocorrer tanto por evapotranspiração como por escoamento. A equação 1 a seguir permite-nos calcular o balanço hídrico em um intervalo finito de tempo: 91 V P E Q t D = - - D Em que: VV = variação do volume de água armazenado na bacia (m3) tD = intervalo de tempo considerado (s) P = precipitação (m3/s) E = evapotranspiração (m3/s) Q = escoamento (m3/s) Já para longos intervalos de tempo (um ano ou mais), a variação de armazenamento pode ser desprezada, tal que a equação 1 pode ser reescrita em unidades de milímetros por ano (mm/ano), dividindo os volumes pela área da bacia, ou seja: P E Q= + Em que: P = precipitação (mm/ano) E = evapotranspiração (mm/ano) Q = escoamento (mm/ano) Se no período de um ano houve uma chuva acumulada de P (mm) sobre uma bacia hidrográfica com A (km2), então, o volume precipitado em um ano será de: 3 3 2 3( ) [ ( ) 10 ] [ ( ) 10 ]V m P mm A km- -= × × × Exemplo 1: a região de uma bacia hidrográfica recebe precipitações médias anuais de 1700 mm. No município em questão, há um local em que são medidas as vazões deste rio, e uma análise de uma série de dados diários, ao longo de 12 anos, revela que a vazão média do rio é de 42 m3/s. Sabendo que a área da bacia deste local é de 1600 km2, determinaremos a evapotranspiração média anual nessa bacia, da seguinte forma: Primeiramente, precisamos converter o escoamento Q em mm/ano: 3 610 1600 1042 828,40 365 24 3600 Q -× × ×= = × × mm/ano Na sequência, podemos calcular a evapotranspiração a partir da utilização da equação 2: 92 1600 828,40 771,60E = - = mm/ano Isso significa que a evapotranspiração média da bacia é de 771 mm por ano. Por sua vez, o coeficiente de escoamento de longo prazo (C) é dado pela razão entre o escoamento (Q) e a precipitação (P), em valores médios anuais, tal que: QC P = Exemplo 2: determinaremos o coeficiente de escoamento da bacia do exercício anterior. Para tanto, utilizaremos a equação 3, tal que: 771,60 0,48 1600 C = = Isso significa que 48% da chuva é transformada em vazão na bacia em questão. 4 USOS MÚLTIPLOS DA ÁGUA Quanto aos recursos hídricos, é importante destacar que os vários usos da água que o ser humano faz podem gerar impactos ambientais, sociais e econômicos. Righetto (2009) cita alguns deles, como: degradação do ecossistema do habitat, mortandade de peixes e da vida aquática, prejuízos sociais relacionados à inadequação das áreas de lazer, custos financeiros relacionados à remoção dos poluentes com vistas a tornar a água apropriada ao consumo humano, bem como problemas relacionados à proliferação de doenças de veiculação hídrica. E quanto ao saneamento básico, não poderia ser diferente, uma vez que a carência e/ou ausência dos sistemas podem acarretar impactos sobre os recursos hídricos, como mostrado no Quadro 1. Quadro 1 – Impactos relativos ao setor de saneamento básico nos recursos hídricos Área/subsetor do saneamento básico Função dos recursos hídricos Principais impactos sobre os recursos hídricos Abastecimento de água Prover quantidade de água com características físico-químicas e bio- lógicas adequadas ao uso/sistema. redução da vazão/volume de água disponível nos mananciais. aumento do estresse hídrico em ecossistemas naturais e antrópicos. 93 Área/subsetor do saneamento básico Função dos recursos hídricos Principais impactos sobre os recursos hídricos Esgotamento sanitário Prover a diluição e o transporte dos efluentes, bem como favorecer a autodepuração. eutrofização. alteração do ecossistema aquático. alteração da qualidade da água. Limpeza urbana e manejo dos resíduos sólidos Prover quantidade de água para limpeza pública e para processos de reciclagem. contaminação de corpos d’água e de aquíferos subterrâneos. assoreamento. Drenagem e manejo das águas pluviais Gerar água para o sistema pelo fenômeno da precipitação e escoa- mento superficial. erosão. assoreamento. alteração da qualidade e quantidade de água. Fonte: adaptado de Poleto (2014, p. 161) A importância da água foi apresentada pela Carta Europeia da Água, promulgada pelo Conselho da Europa em 1968: Não há vida sem água. A água é um bem precioso, indispensável a todas as atividades humanas. A água cai da atmosfera sobre a terra, aonde chega, principalmente, sob a forma de chuva ou neve. Os córregos, rios, lagos, galerias, constituem as grandes entradas pelas quais a água atinge os oceanos. Durante sua viagem ela é contida pelo solo, pela vegetação, pelos animais. A água retorna à atmosfera, principalmente por evaporação e por transpiração vegetal. Ela é para o homem, para os animais e para as plantas um elemento de primeira necessidade. Realmente a água constitui os dois terços do peso do homem e até os nove décimos do peso dos vegetais. Ela é indispensável ao homem como bebida e como alimento, para sua higiene e como fonte de energia, matéria-prima de produção, via para os transportes e base das atividades recreativas que a vida moderna reclama cada vez mais (DERISIO, 2012, p. 18). A qualidade de vida dos seres humanos está diretamente ligada à qualidade da água, uma vez que o homem utiliza a água para o corretofuncionamento do seu organismo, para o preparo de alimentos, para sua higienização pessoal e, também, para higienização de utensílios (BRAGA et al., 2005). Além desses usos diretos, caro acadêmico, o ser humano também utiliza a água para abastecimento industrial, irrigação, dessedentação animal, aquicultura, geração de energia elétrica, preservação da flora e da fauna, recreação e lazer, harmonia paisagística, navegação e diluição de despejos. E, dentre os fins citados, o abastecimento humano é considerado o uso mais nobre e prioritário. 94 Os usos da água podem ser classificados de duas formas: consuntivos e não consuntivos. Os usos consuntivos são aqueles que retiram a água do manancial, enquanto os não consuntivos não envolvem o consumo direto da água, embora possam acarretar alteração da qualidade do recurso e do regime hidrológico. E, com exceção da irrigação, todos os outros usos consuntivos da água exigem o seu tratamento antes da utilização. Nas palavras de Richter (2015, p. 48), [...] em média, de 10% a 30% da água utilizada com fins domésticos será perdida consuntivamente, ainda que essa perda possa chegar a 50% a 70% caso muita água seja empregada para irrigar jardins ao ar livre. As indústrias usam de forma consuntiva de 5% a 20% da água que retiram, e a maioria das usinas elétricas utilizada consuntivamente apenas 2% a 5% da água retirada. O consumo da água pelo homem é variável entre as regiões e os países, no entanto o crescimento populacional, associado ao aumento das demandas industriais e agrícolas, tem gerado pressões sobre os recursos hídricos (TUNDISI; MATSUMURA- TUNDISI, 2011). Assim, de acordo com Richter (2015), quando a oferta de água é menor do que a demanda, é preciso considerar qual é a melhor opção: a) É possível trabalhar com os usuários a montante ou do mesmo aquífero para reduzir a quantidade de água que está sendo usada de forma consuntiva? b) É possível reduzir o volume de água que é preciso retirar e usar no local? c) É possível suplementar a água disponível, trazendo água de fora da bacia hidrográfica ou aquífero local? Logo, qual a melhor opção: aumentar a oferta, ou reduzir a demanda? Com vistas a equilibrar o balanço hídrico de determinada comunidade, algumas opções podem ser consideradas, como: dessalinização para remoção de sais e outros minerais da água para torná-la doce; reuso da água de residências, empresas e indústrias, a partir de processos de purificação da água, quando necessário; importação de água de locais mais distantes; utilização de represas na bacia hidrográfica para captar e armazenar água da vazão mais alta para uso posterior em épocas de escassez; adoção de estratégias de gestão das bacias hidrográficas de modo a melhorar/aumentar a vazão e a qualidade da água, a exemplo da substituição de arbustos e árvores por gramíneas, as quais liberam água; conservação da água, seja a partir da redução da perda consuntiva da irrigação, seja, também, por meio da instituição de planos de cobrança pelo uso da água. Pensando na questão de gerenciamento dos recursos hídricos no Brasil, com a aprovação da Lei nº 9.433 de janeiro de 1997, foi instituída a Política Nacional de Recursos Hídricos (PNRH), a qual se baseia nos seguintes fundamentos: I - a água é um bem de domínio público; II - a água é um recurso natural limitado, dotado de valor econômico; 95 III - em situações de escassez, o uso prioritário dos recursos hídricos é o consumo humano e a dessedentação de animais; IV - a gestão dos recursos hídricos deve sempre proporcionar o uso múltiplo das águas; V - a bacia hidrográfica é a unidade territorial para implementação da Política Nacional de Recursos Hídricos e atuação do Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos; VI - a gestão dos recursos hídricos deve ser descentralizada e contar com a participação do Poder Público, dos usuários e das comunidades (BRASIL, 1997, s.p.). 5 POLUIÇÃO DAS ÁGUAS Historicamente, a poluição da água está diretamente relacionada à existência do homem, uma vez que, nas palavras de Fellenberg (1980, p. 3) “pensava-se que as águas de rios e lagos poderiam receber poluentes em grandes quantidades, sem maiores danos, por causa do fornecimento contínuo de água limpa por fontes e da descarga de água contaminada nos oceanos”. A poluição da água é entendida como a alteração de suas características, por ações ou interferências, naturais ou provocadas pelo homem, as quais podem produzir impactos estéticos, fisiológicos ou ecológicos (BRAGA et al., 2005). Caro acadêmico, até o momento, vimos que as mais diversas atividades humanas utilizam água e, como consequência desses usos, além da poluição natural dos corpos d’água, também, pode haver a poluição industrial, urbana e agropastoril (DERISIO, 2012): • poluição natural: não está associada à atividade humana, sendo causada por chuvas e escoamento superficial, salinização e decomposição de vegetais e animais mortos. • poluição industrial: constituída pelos resíduos líquidos gerados nos mais diversos processos industriais, como a indústria de papel e celulose, siderúrgicas e metalúrgicas, refinarias de petróleo e outras. • poluição urbana: proveniente dos habitantes de uma cidade, que geram esgotos domésticos, os quais são direta ou indiretamente lançados nos corpos d’água. • poluição agropastoril: é proveniente das atividades ligadas à agricultura e à pecuária, a partir de defensivos agrícolas, fertilizantes e excrementos de animais. Independentemente do tipo de poluição da água, os poluentes aquáticos podem ser introduzidos no meio de forma pontual ou difusa (Figura 3). A poluição pontual diz respeito à introdução de cargas pontuais, a partir de lançamentos individuais de efluentes líquidos industriais ou esgotos domésticos, por meio de tubulação, vala e drenos. Por sua vez, cargas difusas são aquelas que não têm um ponto de lançamento específico, como no caso da drenagem urbana ou de substâncias provenientes de campos agrícolas. 96 Figura 3 – Poluição da água por fontes pontuais e difusas Fonte: Braga et al. (2005, p. 83) 6 ÍNDICES DA QUALIDADE DA ÁGUA (IQA) De acordo com Freire e Omena (2009), os IQA são indicadores de impurezas que nos auxiliam a verificar quando a água se encontra com valores acima do adequado para determinada utilização. Ao todo, são nove os parâmetros representativos que devem ser avaliados, em sua maioria, indicadores de contaminação por esgotos domésticos: oxigênio dissolvido (OD), coliformes termotolerantes, pH, demanda bioquímica de oxigênio (DBO), nitrogênio total, fósforo total, temperatura, turbidez e resíduo total. Conceitos principais referentes aos parâmetros: • OD: é indispensável para a preservação da vida aquática e expressa a quantidade de oxigênio dissolvido presente no meio. Em águas contaminadas, a concentração de OD é baixa, uma vez que ele é consumido no processo de decomposição da matéria orgânica. • coliformes termotolerantes: bactérias coliformes termotolerantes ocorrem no trato intestinal de animais de sangue quente e, por isso, são indicadoras de contaminação fecal na água. O grupo coliforme é formado por bactérias dos gêneros Klebsiella, Escherichia, Serratia, Erwenia e Enterobactéria. • pH: o potencial hidrogeniônico representa o equilíbrio entre os íons H+ e OH-, tal que seu valor varia de 0 a 14. Águas ácidas têm pH inferior a 7, enquanto águas 97 alcalinas têm pH maior do que 7. Para fins de abastecimento humano, recomenda-se a manutenção do pH entre os valores de 6 a 9. • DBO: refere-se à quantidade de oxigênio necessária para a estabilização da matéria orgânica por bactérias aeróbias. Altos valores de DBO nos corpos d’água acarretam diminuição dos valores de OD. A sua determinação é feita em laboratório, observando-se o oxigênio consumido em amostras do líquido, durante cinco dias, a uma temperatura de 20 ºC. • temperatura: é uma característica física, medida de intensidade de calor, que influencianas reações químicas e na atividade biológica da água. • nitrogênio total: o nitrogênio presente na água é proveniente dos efluentes líquidos, fertilizantes e excrementos de animais. Quando em excesso nos corpos d’água, pode causar o crescimento exacerbado das algas. Além disso, águas com altas concentrações de nitrato, quando ingeridas, podem acarretar na metahemoglobinemia infantil, que é letal para crianças. • fósforo total: é proveniente da decomposição da matéria orgânica dos efluentes líquidos, de fertilizantes, detergentes e excrementos de animais. Pode ser encontrado na água nas formas de ortofosfato, polifosfato e fósforo orgânico. Seu excesso também pode levar ao crescimento exacerbado de algas, fenômeno denominado de eutrofização. • turbidez: indica o grau de atenuação que um feixe de luz sofre ao atravessar a água, e é decorrente da presença de materiais em suspensão (finamente divididos ou em estado coloidal), e de organismos microscópicos. A principal fonte de turbidez nas águas é a erosão dos solos e, quando em excesso, demanda-se maior quantidade de produtos químicos para tratar a água. • resíduo total: refere-se à matéria que permanece após a evaporação, a secagem ou a calcinação da amostra de água, durante determinado período e determinada temperatura. Quando esses resíduos se depositam nos leitos dos corpos d’água, podem causar assoreamento e aumentar o risco de enchentes. Nutrientes, como o fósforo e o nitrogênio, quando presentes em elevadas concentrações nos corpos d’água, podem levar ao desenvolvimento do fenômeno denominado eutrofização. Isso ocorre uma vez que, com a grande disponibilidade de nutrientes, há um aumento da produtividade biológica, levando à proliferação excessiva da população de microalgas e cianobactérias. O fenômeno é capaz de alterar a qualidade da água, reduzindo o oxigênio dissolvido e causando a morte extensiva de peixes. INTERESSANTE 98 Para cada um desses parâmetros, associa-se um peso, em função da sua importância, conforme apresentado na Tabela 3. Tabela 3 – Parâmetros de qualidade da água e seus respectivos pesos Parâmetro de qualidade da água Peso (w) OD 0,17 Coliformes termotolerantes 0,15 pH 0,12 DBO 0,10 Temperatura 0,10 Nitrogênio total 0,10 Fósforo total 0,10 Turbidez 0,08 Resíduo total 0,08 Fonte: Brasil (2021, on-line) O cálculo do IQA é feito a partir do produtório ponderado dos nove parâmetros abordados anteriormente, conforme equação: 1 i n w i i IQA q = = Õ Em que: iq = qualidade do i-ésimo parâmetro, obtido a partir do gráfico de qualidade, em função de sua concentração ou medida (resultado da análise) iw = peso correspondente ao i-ésimo parâmetro, fixado em função da sua importância para a confirmação global da qualidade; é um número entre 0 e 1, tal que 1 1 n i i w = =å n = número de variáveis que entram no cálculo (indicadas nos gráficos da Figura 4) A Figura 4 ilustra vários gráficos apresentando diferentes parâmetros da qualidade das águas, apresentadas no eixo y, sendo esses coliformes termotolerantes, pH, demanda bioquímica de oxigênio, nitrogênio total, fósforo total, temperatura, turbidez, resíduo total e oxigênio dissolvido. O valor do eixo x, corresponde a q (que vai de 0 a 100). Cada gráfico apresenta perfil variável de curva para cada um dos parâmetros. 99 Figura 4 – Curvas médias de variação dos parâmetros de qualidade das águas para o cálculo do IQA Fonte: Brasil (2021, on-line) Após calcular o IQA, é possível avaliar a qualidade da água, a partir do valor obtido, a qual varia em função dos estados brasileiros, conforme apresentado na Tabela 4. 100 Tabela 4 – Classificação do IQA Faixas de IQA utilizadas nos estados: AL, MG, MT, PR, RJ, RN e RS Faixas de IQA utilizadas nos estados: BA, CE, ES, GO, MS, PB, PE e SP Avaliação da Qualidade da Água 91 - 100 80 - 100 ótima 71 - 90 52 - 79 boa 51 - 70 37 - 51 razoável 26 - 50 20 - 36 ruim 0 - 25 0 - 19 péssima Fonte: Brasil (2021, on-line) É importante destacar, caro acadêmico, que apesar do IQA ser um bom instrumento de avaliação da qualidade da água, ele apresenta certas limitações, uma vez que não analisa outros parâmetros, que também são importantes quando falamos de abastecimento público, como metais pesados, compostos orgânicos, pesticidas e outros. Exemplo 3: Pedro estava curioso para conhecer a qualidade de água do rio que abastece a sua cidade, que fica no Espírito Santo. Para isso, ele coletou uma amostra de água próximo ao ponto de captação e analisou os seguintes parâmetros: pH, temperatura, OD, DBO, nitrogênio total, fósforo total, turbidez, resíduo total e coliformes termotolerantes. Os seguintes resultados foram obtidos a partir da análise da amostra de água: Tabela 5 – Resultados obtidos a partir da análise da amostra de água – exemplo 3 Parâ- metro pH tempe- ratura nitro- gênio fósforo OD DBO turbi- dez resíduo total coliformes termotolerantes Resul- tados 7,6 22,5º C 2,15 mg/L 0,08 mg/L 7,5 mg/L 7 mg/L 4 NTU 2 mg/L 4X103 NMP*/100 ml *NMP = número mais provável Fonte: a autora Dessa forma, podemos encontrar os seguintes valores de a partir do gráfico de qualidade apresentado na Figura 4. 101 Tabela 6 – Valores de iq a partir do gráfico de qualidade – exemplo 3 Parâ- metro pH Tempe- ratura Nitro- gênio Fósforo OD DBO Turbi- dez Resíduo total Coliformes termotolerantes Resul- tados 92,4 92 88,8 60,8 54,7 45 87,5 80,5 12,5 Fonte: a autora De posse destes valores, podemos calcular o IQA da seguinte forma: 0,17 0,15 0,12 0,10 0,10 0,10 0,10 0,08 0,0854,7 12,5 92,4 45 92 88,8 60,8 87,5 80,5IQA = × × × × × × × × 1,975 1,461 1,721 1,463 1,572 1,566 1,508 1,430 1,421IQA = × × × × × × × × 54,78IQA = Quando falamos de bacias hidrográficas, para se ter uma visão do conjunto da qualidade das águas, adota-se um esquema de amostragem em vários pontos, de modo a formar uma rede de pontos de amostragem, também denominada de Rede de Monitoramento de Qualidade de Águas (DERISIO, 2012). Assim, estações de amostragem são, estrategicamente, inseridas na área de uma bacia hidrográfica para se ter uma noção das condições existentes e as tendências de evolução da qualidade das águas. No caso da Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (Cetesb), por exemplo, monitoram-se 35 variáveis de qualidade das águas, com o objetivo de avaliar as tendências de qualidade em cada ponto de amostragem com o uso da água para fins de abastecimento público. Geralmente, as atividades de monitoramento dividem-se em dois grupos: o de aquisição de dados e o de utilização dos dados. O Quadro 2, resumidamente, apresenta uma perspectiva global das atividades a serem desenvolvidas na rede de monitoramento. Quadro 2 – Resumo das atividades a serem desenvolvidas numa rede de monitoramento Atividades básicas Detalhamento. Definição da rede Localização das estações de amostragem. Escolha dos parâmetros. Fixação da frequência de amostragem. 102 Coleta das amostras Técnica de amostragem. Medidas de campo. Local da coleta. Preservação da amostra. Transporte da amostra. Controle da qualidade dos dados. Análise de laboratório Métodos de análise. Procedimentos operacionais. Controle de qualidade analítica. Registro de dados. Processamento de dados Recebimento dos dados de laboratório e de campo. Triagem e verificação dos dados. Armazenamento e recuperação dos dados. Listagem dos dados. Disseminação dos dados. Análise de dados Resumo de estatística básica. Análises de regressão. Interpretação e avaliação da qualidade. Análise das séries temporais. Aplicação de índice de qualidade. Utilização da informação Verificação da necessidade de informação. Forma de apresentação. Procedimentos operacionais. Avaliação da utilização. Fonte: Derisio (2012, p. 64) 103 RESUMO DO TÓPICO 1 Neste tópico, você aprendeu: • Somente uma pequena parcela da água no planeta Terra é doce (aproximadamente, 2,5%), estando distribuída entrerios, lagos, reservatórios, geleiras e aquíferos. • No Brasil, a região Norte compreende a maior concentração dos recursos hídricos do país. • O ciclo hidrológico é estudado com mais interesse na fase terrestre, cujo elemento de análise é a bacia hidrográfica. • A bacia hidrográfica “é uma área ocupada por um rio principal e todos os seus tributários, ou seja, aqueles afluentes que desaguam no rio principal” (GARCEZ; GARCEZ, 2012, p. 17). • O ser humano também utiliza a água para abastecimento industrial, irrigação, dessedentação animal, aquicultura, geração de energia elétrica, preservação da flora e da fauna, recreação e lazer, harmonia paisagística, navegação e diluição de despejos. • Os usos da água podem ser classificados de duas formas: consuntivos e não consuntivos. Os usos consuntivos são aqueles que retiram a água do manancial, enquanto os não consuntivos não envolvem o consumo direto da água, embora possam acarretar a alteração da qualidade do recurso e do regime hidrológico. • Além da poluição natural dos corpos d’água, também pode haver a poluição industrial, urbana e agropastoril. • Os Índices da Qualidade da Água (IQA) são indicadores de impurezas que nos auxiliam a verificar quando a água se encontra com valores acima do adequado para determinada utilização. • Para o cálculo do IQA, são utilizados nove parâmetros representativos, os quais indicam contaminação por esgotos domésticos: oxigênio dissolvido (OD), coliformes termotolerantes, pH, demanda bioquímica de oxigênio (DBO), nitrogênio total, fósforo total, temperatura, turbidez e resíduo total. 104 AUTOATIVIDADE 1. A preocupação com a disponibilidade de água, em quantidade e qualidade suficiente, para suprimir a demanda de seus múltiplos usos é um tema crescente no Brasil e no mundo. A expansão demográfica e consequente aumento da industrialização das cidades resultaram em acréscimo no consumo de água e acarretaram elevada poluição de corpos hídricos. Sobre a distribuição da água, assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) Sabe-se que 29,9% da água doce está presente nas calotas polares e geleiras. b) ( ) O Brasil é o país com maior quantidade de água disponível por habitante. c) ( ) A região sul do Brasil apresenta a segunda maior concentração dos recursos hí- dricos do país. d) ( ) O Kuwait é o país com menor quantidade de água disponível por habitante. 2. Os usos da água podem ser classificados em consuntivos e não consuntivos. Usos consuntivos são aqueles que, para a sua destinação, retiram a água do manancial, enquanto os usos não consuntivos fazem o uso do curso de água, mas sem consumi-la. Com base no exposto, analise as sentenças a seguir: I. A irrigação é classificada como uso não consuntivos, uma vez que a água retorna para meio o ambiente. II. A navegação e a pesca fazem parte no grupo de usos não consuntivos. III. O uso da água utilizada para o abastecimento humano é classificado como uso consuntivo. Assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) As sentenças I e II estão corretas. b) ( ) Somente a sentença III está correta. c) ( ) As sentenças II e III estão corretas. d) ( ) Somente a sentença II está correta. 3. O Índice da Qualidade das Águas (IQA) incorpora nove variáveis consideradas relevantes para a avaliação da qualidade das águas, tendo como determinante principal a sua utilização para abastecimento público, refletindo, principalmente, a contaminação dos corpos hídricos ocasionada pelo lançamento de esgotos domésticos. De acordo com os parâmetros e o cálculo do IQA, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: 105 ( ) O ferro total está incluído nos nove parâmetros utilizados para o cálculo do IQA. ( ) Para cada um dos nove parâmetros, associa-se um peso, em função da sua im- portância. ( ) O resíduo total refere-se à matéria que permanece após a evaporação, a secagem ou a calcinação da amostra de água, durante determinado período e determinada temperatura. Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: a) ( ) V – V – V. b) ( ) F – F – V. c) ( ) F – V – V. d) ( ) V – F – F. 4. O ser humano utiliza a água para diversos fins, sejam eles consuntivos, sejam não consuntivos. Entre eles, o abastecimento humano é considerado o uso mais nobre e prioritário. Sabendo disso, discorra sobre a importância do tratamento da água, com vistas a torná-la potável ao consumidor. 5. A qualidade de vida dos seres humanos está diretamente ligada à qualidade da água, e, nesse sentido, deve apresentar condições físicas e químicas adequadas, contendo substâncias essenciais à vida e estando isenta de substâncias que possam causar efeitos deletérios. Sabendo disso, por que os microrganismos indicadores são utilizados para determinar a qualidade da água? 106 107 TÓPICO 2 - SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA UNIDADE 2 1 INTRODUÇÃO Em termos globais, a água disponível no mundo é superior ao total consumido pela população. No entanto, essa distribuição é desigual e não está de acordo com o tamanho da população e com suas necessidades pessoais, bem como com as necessidades da indústria e da agricultura. Além da má distribuição e das perdas que ocorrem, a crescente degradação dos recursos hídricos acaba por tornar a água imprópria para seus diversos usos. Nesse sentido, em muitas regiões do mundo existem problemas relacionados com a água, seja pela escassez do recurso, seja por sua qualidade inadequada. Você sabe quantos litros de água você gasta por dia em sua residência? Aqui vai uma tarefa para você: clique no link e calcule seu consumo de água diário, selecionando cada item da residência e inserindo as informações solicitadas. Disponível em: https://especiais.g1.globo.com/economia/crise- da-agua/calculadora-do-consumo/. Acesso em: 30 ago. 2022. DICA Acadêmico, no Tópico 2, veremos que o abastecimento de água pode ser classificado em sistema de abastecimento de água e em solução alternativa, seja individual, seja coletiva. E quanto ao sistema de abastecimento de água adotado em uma cidade, teremos a oportunidade de nos debruçarmos sobre as etapas de captação, adução, tratamento, reservação e distribuição. 2 CLASSIFICAÇÃO DO ABASTECIMENTO DE ÁGUA De acordo com o Manual de Saneamento (BRASIL, 2015, p. 20), a Organização Mundial da Saúde (OMS) e o Fundo das Nações Unidas para a Infância (Unicef) “define o acesso aos serviços de abastecimento de água como a disponibilidade de pelo menos 20 litros por pessoa por dia a partir de uma fonte ‘melhorada’ que esteja localizada no entorno de um quilômetro da habitação”. Lembrando que fonte melhorada é aquela capaz de proporcionar uma água considerada “segura”, a exemplo das instalações 108 hidráulicas residenciais. Mas será que, no mundo, todas as pessoas têm acesso à água em quantidade e qualidade, por meio de instalações hidráulicas residenciais? Uma das formas de se classificar o abastecimento de água é com base na abrangência de atendimento, o qual pode ser individual ou coletivo. No abastecimento individual, a produção e o consumo são capazes de atender somente uma residência, diferentemente do que ocorre no abastecimento coletivo, o qual é capaz de atender a várias residências e é comumente empregado em áreas urbanas. Geralmente, a solução coletiva é a mais vantajosa, uma vez que, a partir dela, torna-se mais fácil controlar a qualidade da água consumida, bem como proteger o manancial de captação. No entanto, em locais cuja população é pequena ou dispersa, como no caso das áreas rurais ou das áreas periféricas, então, sistemas individuais também podem ser adotados. O abastecimento de água também pode ser classificado quanto à modalidade de funcionamento em sistema de abastecimento de água e em solução alternativa (individual ou coletiva). A solução alternativa individual de abastecimento de água é definida como “modalidade de abastecimento de água para consumo humano que atenda a domicílios residenciaiscom uma única família, incluindo seus agregados familiares”, segundo a Portaria MS n. 2.914, Art. 5º, VII (BRASIL, 2011), enquanto a solução alternativa coletiva é definida pela Portaria MS n. 2.914, Art. 5º, VIII, como “modalidade de abastecimento coletivo destinada a fornecer água potável, com captação subterrânea ou superficial, com ou sem canalização e sem rede de distribuição” (BRASIL, 2011, s.p.). O Quadro 3 apresenta um resumo das categorias abordadas. Quadro 3 – Síntese das categorias de instalações para o abastecimento de água Modalidade de funcionamento Abrangência do atendimento Distribuição por rede Exemplo Sistema de abastecimento Coletiva Distribuição por rede Sistema abastecedor de uma cidade Solução alternativa Coletiva Desprovida de rede Chafariz, lavanderia e/ ou banheiro comunitário Individual Poço raso individual Fonte: Brasil (2015, p. 67) 109 É importante lembrar que “a melhor solução para um problema de abastecimento de água não é necessariamente a mais econômica, a mais segura ou a mais ‘moderna’, mas sim aquela mais apropriada à realidade social em que será aplicada” (HELLER; PÁDUA, 2010, p. 66). 3 FUNDAMENTOS DO SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA Acadêmico, você já parou para pensar no projeto de um sistema de abastecimento de água? Quais são os principais pontos que o projeto deve considerar para que seja bem-sucedido? É sabido que são necessários estudos e projetos que viabilizem a construção de um sistema de abastecimento de água que permita que a água chegue ao seu destino, tal que, nas cidades, a solução mais econômica e definitiva é o sistema de abastecimento de água, capaz de atender a inúmeras residências (BRASIL, 2015). Em um projeto de sistema de abastecimento de água, alguns pontos podem ser considerados, como (HELLER; PÁDUA, 2010; BRASIL, 2015): • o porte da localidade a ser atendida; • a densidade demográfica; • a definição do manancial; • as características topográficas; • as características geológicas e geotécnicas; • as instalações existentes; • a disponibilidade de energia elétrica; • os recursos humanos; • as condições econômico-financeiras; • o alcance do projeto. Além disso, o consumo de água que será feito no local também deve ser considerado quando da concepção de um projeto, tal que esse consumo costuma ser classificado em doméstico ou residencial, comercial, industrial e público, considerando o período futuro de alcance do projeto, bem como as corretas vazões em cada uma das unidades. 110 É importante lembrar que, de acordo com Brasil (2015, p. 72), mesmo que haja disponibilidade de água para atender a todas as demandas e exigências legais, “é uma obrigação ética dos responsáveis pelas instalações de abastecimento de água garantir que esse uso seja equilibrado, ou seja, que seja utilizada a quantidade estritamente necessária, sem usos supérfluos”. Dessa forma, deve-se buscar minimizar as perdas e os desperdícios que podem ocorrer. As perdas dizem respeito a toda água que é captada ou importada e que não foi fornecida para o usuário de forma autorizada, exportada ou usada no combate de incêndios. Elas podem ser reais ou aparentes: • perdas reais: perdas físicas de água, que podem ocorrer desde a captação até a ligação predial, como vazamentos nas tubulações de distribuição e das ligações prediais, extravasamento de reservatórios etc. • perdas aparentes: perdas que se associam às imprecisões de medição e ao consumo que não é autorizado, como ligações clandestinas, by-pass irregular no ramal das ligações etc. Por sua vez, os desperdícios referem-se a toda aquela água que é desperdiçada no momento de sua utilização e que pode ser minimizado mediante adoção de equipamentos sanitários de baixo consumo, a exemplo dos lavatórios acionados com temporizadores e, também, por meio de modelos tarifários que punem os consumos elevados (HELLER; PÁDUA, 2006). O consumo de água pelo ser humano foi aumentando ao longo da história, conforme podemos ver no trecho de Garcez e Garcez (2012, p. 10): Em 100 a.C., um homem consumia 12 litros de água por dia para satisfazer suas necessidades. O homem romano aumentou esse consumo para 20 litros diários. No século XIX, o homem passou a consumir 40 litros, nas cidades pequenas, e 60 litros/dia, nas cidades grandes. Já no século XX, o homem moderno chegou a consumir 800 litros de água por dia com suas atividades. Chegou a gastar 50 litros de água somente em uma rápida ducha de 3 minutos! DICA 111 O consumo per capita diz respeito ao consumo médio de água por pessoa, ao longo de um dia. De modo geral, é expresso em litros por habitante dia (L/hab./dia). Para fins de projeto de um sistema de abastecimento de água, o consumo per capita deve considerar todos os consumos que se faz da água (doméstico, comercial, industrial e público) e, ainda, prever as perdas no sistema. O consumo das ligações medidas deve ser determinado por meio de dados de operação do próprio sistema público de abastecimento de água. Segundo Brasil (2015), os estabelecimentos, sejam eles residenciais, comerciais sejam públicos, terão seus consumos avaliados com base no histórico das economias medidas, e por meio de uma estimação do consumo para as economias não medidas. No entanto, quando uma população é abastecida sem ligações domiciliares, então, não existem parâmetros determinados para o consumo per capita, embora, dependendo do caso e do tipo de solução provisória proposta, poderão ser adotados os consumos descritos na Tabela 7. Tabela 7 – Consumo per capita para populações desprovidas de ligações domiciliares Situação Consumo médio per capita (L/hab./dia) Abastecida somente com torneiras públicas ou chafarizes 30 a 50 Além de torneiras públicas e chafarizes, possuem lavanderias públicas 40 a 80 Abastecidas com torneiras públicas e chafarizes, lavanderias públicas e sanitário ou banheiro público 60 a 100 Abastecida por cisterna 14 a 28 Fonte: Brasil (2015, p. 73) Por sua vez, quando se prevê a distribuição de água por meio de ligações domiciliares para aquelas comunidades que ainda não contam com sistema de abastecimento de água (com ligações domiciliares), e que não foi possível determinar o consumo per capita a ser utilizado no projeto, então, a Tabela a seguir pode ser utilizada como referência. 112 Tabela 8 – Consumo médio per capita para populações dotadas de ligações domiciliares Porte da comunidade Faixa de população (habitantes) Consumo médio per capita (L/hab./dia) Povoado rural 250.000 150 a 300 Fonte: Brasil (2015, p. 74) É importante destacar que, também, devem ser levados em consideração alguns fatores que podem afetar o consumo de água em determinada cidade, como o porte desta, as características da cidade (turística, comercial, industrial), tipos e quantidades de indústrias que a cidade comporta, clima, hábitos e situação socioeconômica da população (BRASIL, 2004). Nessa perspectiva do abastecimento de água, temos situações a serem consideradas, como as variações de consumo e a capacidade nas unidades. Fatores que afetam o consumo de água podem acarretar variações significativas de consumo, as quais podem ser anuais, mensais, diárias, horárias e instantâneas (BRASIL, 2015): • variações anuais: a tendência é que o consumo per capita aumente com o passar do tempo e, também, em consonância com o crescimento da população. • variações mensais: o clima influencia no consumo, tal que quanto mais quente e seco for o clima, maior será o consumo de água. • variações diárias: ao longo de um ano, diz-se que há um dia em que há o maior consumo de água. O coeficiente do dia de maior consumo (k1) consiste na razão entre o maior consumo diário verificado em um ano e o consumo médio diário no mesmo ano. Normalmente, no Brasil, adota-se k1 = 1,20, tal que seu valor é utilizado emtodas as unidades do sistema. • variações horárias: ao longo de um dia, verifica-se que há determinada hora em que a vazão de consumo de água é máxima. k2 é o coeficiente da hora de maior consumo, dado pela razão entre a máxima vazão horária e a vazão média diária do dia de maior consumo. No Brasil, geralmente, k2 = 1,50, tal que seu valor é usado no dimensionamento da rede de distribuição. Em cada uma das unidades de um sistema de abastecimento de água, faz- se um cálculo de vazão, conforme apresentado na Figura 5, de modo que todas elas derivam da vazão média: 113 86400 P qQ ×= Figura 5 – Vazões nas diversas unidades de um sistema de abastecimento de água Fonte: adaptada de Heller e Pádua (2010) Conforme a Figura 5, as vazões nas unidades do sistema de abastecimento são: a. 1 S 24 1 Q 100 ETA PROD Q k qQ t æ ö× × ÷ç= × + +÷ç ÷çè ø (2) b. 1 24 AAT S Q kQ Q t × ×= + (3) c. 1 2DIST SQ Q k k Q= × × + (4) Em que: P = população (hab.) q = consumo per capita (L/hab./dia) t = período de funcionamento da produção (h) ETAq = consumo de água na ETA (%) 1k = coeficiente do dia de maior consumo 2k = coeficiente da hora de maior consumo SQ = vazão singular de grande consumidor Exemplo 1: calcule a vazão das unidades de um sistema de abastecimento de água considerando os seguintes parâmetros: 114 P para dimensionamento das unidades de produção, exceto adutoras (alcance - 10 anos) = 21.000 hab. P para dimensionamento de adutoras e rede de distribuição (alcance - 20 anos) = 27.500 hab. q = 215 L/hab./dia t = 16 horas ETAq = 3% 1k = 1,20 2k = 1,50 SQ = 1,6 L/s Para resolução deste exercício, basta utilizarmos as equações 1, 2, 3 e 4: Vazões médias: 10 21000 215 4515000 52,26 86400 86400aQ ×= = = L/s 20 27500 215 5912500 68,43 86400 86400aQ ×= = = L/s Vazão de captação, de adução de água bruta e da ETA: 52,26 1,2 24 3 1505,0881 1,6 1,03 1,6 96,89 1,6 98,49 16 100 16PRODQ æ ö× × ÷ç= × + + = × + = + =÷ç ÷çè ø L/s Vazão da adutora da água tratada: 68,43 1,2 24 1970,7841,6 1,6 123,17 1,6 124,77 16 16AATQ × ×= + = + = + = L/s Vazão total da distribuição: 68,43 1,2 1,5 1,6 123,17 1,6 124,77DISTQ = × × + = + = L/s Para fins de dimensionamento do sistema de abastecimento de água, o estudo populacional também é importante, uma vez que este influencia diretamente naquele. Para tanto, considera-se que a população pode ser residente (pessoas que têm o domicílio como residência habitual), flutuante (pessoas que, habitualmente, se 115 transferem para a área considerada) e temporária (pessoas que, temporariamente, se transferem para a área considerada). Como já vimos, caro acadêmico, a instalação do abastecimento de água deve ser capaz de suprir todas as demandas existentes, e não somente isso, mas também considerar o período futuro de demanda, ou seja, o horizonte do projeto, o qual costuma ser de 10 a 30 anos. Assim, a previsão do crescimento da população a ser abastecida deve se dar mediante a utilização de métodos matemáticos. O Quadro a seguir traz algumas das equações que são empregadas. Quadro 4 – Métodos matemáticos utilizados na projeção populacional Método Taxa de crescimento Equação da projeção Coeficiente Projeção aritmética a dP k dt = 0 0( )t aP P k t t= + × - 2 0 2 0 a P Pk t t -= - Projeção geométrica g dP k P dt = × 0( ) 0 k t t tP P e × -= × ou 0( ) 0 (1 ) t t tP P i -= × + 2 0 2 0 ln ln g P Pk t t -= - ou 1gki e= - Crescimento logístico s l s P PdP k P dt P æ ö- ÷ç ÷= × ×ç ÷ç ÷çè ø 01 ( )1 s t t tk PP c e - -= + × 2 0 1 2 1 0 2 2 0 2 1 2 ( ) s P P P P P PP P P P × × × - × += × - 2 0 sP Pc P -= 0 1 1 2 1 1 0 ( )1 ln ( ) s s P P Pk t t P P P é ù× -ê ú= × ê ú- × -ë û Fonte: a autora Em que: 0 1 2, ,P P P = populações nos anos 0 1 2, ,t t t tP = população estimada no ano t (hab.) sP = população de saturação (hab.) 1, , , ,a gk k k i c - coeficientes Partindo de dados populacionais conhecidos, o método aritmético pressupõe uma taxa de crescimento constante para os próximos anos. Ele admite que a população varie, linearmente, com o tempo. O método geométrico, assim como o aritmético, 116 é utilizado para prever o crescimento populacional em um curto período de tempo, normalmente, de 1 a 5 anos. Ele considera que o crescimento é função da população de cada instante. Por fim, o método da curva logística admite que o crescimento da população ocorre em uma curva em forma de S, ou seja, assintoticamente, tal que a população tende a um valor de saturação. Exemplo 2: estime a população de uma cidade para os anos de 2025 e 2030, utilizando o método da previsão aritmética, considerando as seguintes populações dos anos descritos a seguir: 0 0 1 1 2 2 1995 15.550 hab 2005 33.250 hab 2015 60.890 hab t P t P t P = = = = = = Primeiramente, calcularemos o coeficiente ak : 60890 15550 45340 2267 2015 1995 20ak -= = = - A população para o ano de 2025 ( 2025t = ) é de: 15550 2267 (2025 1995) 15550 2267 20 15550 45340 60890tP = + × - = + × = + = hab. A população para o ano de 2030 ( 2030t = ) é de: 15550 2267 (2030 1995) 15550 2267 35 15550 79345 94895tP = + × - = + × = + = hab. 4 UNIDADES CONSTITUITES DO SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA Na perspectiva das discussões travadas até o momento, faz-se necessário compreendermos as unidades constituintes do sistema de abastecimento de água: captação, adução, tratamento, reservação, rede de distribuição, estações elevatórias e ramal predial, conforme representado na Figura 6. 117 Figura 6 – Unidades de um sistema de abastecimento de água Fonte: Brasil (2015, p. 67) Na sequência, aprofundaremos nossos conhecimentos quanto a cada uma das unidades do sistema de abastecimento de água. Lembrando que a NBR 12.211/1992 trata da concepção de tais sistemas. 4.1 CAPTAÇÃO O manancial de captação consiste na fonte de onde se retira a água. Nas palavras de Di Bernardo e Paz (2008, p. 25) “o manancial é o componente de maior relevância no sistema de abastecimento de água, com influência direta na quantidade e qualidade da água a ser captada, tratada e distribuída”. Tais fontes de abastecimento podem ser divididas em águas doces (rios, lagos, lagoas, reservatórios, minas, açudes e águas subterrâneas), águas salobras e águas salinas (do mar e subterrâneas). Os mananciais podem, também, ser superficiais ou subterrâneos. Mananciais superficiais são aqueles compreendidos pelas águas doces de córregos, ribeirões, lagos, rios e reservatórios. Além disso, em situações especiais, as águas oceânicas também podem constituir mananciais de superfície, tal que a água doce seja obtida a partir de processos de dessalinização. Mananciais subterrâneos são “primordialmente recarregados pela parcela de chuva que se infiltra no subsolo e percola para as camadas mais profundas” (HELLER; PÁDUA, 2010, p. 271), compreendendo aquíferos freáticos e profundos cuja captação 118 se dá a partir de poços rasos ou profundos, poços escavados ou tubulares e barragens subterrâneas ou galerias de infiltração. Como vimos, caro acadêmico, a escolha do manancial de captação deve ser criteriosa, uma vez que tem grande importância e responsabilidade no projeto de um sistema de abastecimento de água. Deve-se levar em consideração a disponibilidade (quantidade), a vazão mínima exigida para o projeto, a classificação que o corpo d’água recebe (que veremos com mais profundidade na Unidade 4), baseando-se na qualidade da água e no nível de tratamento exigido bem como a previsão de crescimento da comunidade e a capacidade do manancial em satisfazer o consumo da comunidade. Segundo Di Bernardo e Paz (2008), sistemas de abastecimento de água, nos quais tanto água superficial quanto água subterrânea é utilizada para consumo humano, têm sido observados, especialmente em comunidades com populações superiores a 100.000 habitantes,tal que em comunidades com populações menores (até 25.000 habitantes) é comum o abastecimento de água, por meio de poços (não profundos) e mananciais superficiais. Além disso, não podemos nos esquecer de que as águas meteóricas, aquelas encontradas na atmosfera em quaisquer de seus estados físicos, como chuva, neve, granizo e orvalho, também podem ser aproveitadas como fonte de abastecimento de água, embora necessitem de uma superfície para que possam ser captadas (BRASIL, 2015). A captação consiste no conjunto de equipamentos e instalações utilizados para a retirada da água do manancial, com o objetivo de lançá-la no sistema de abastecimento. A Figura 7 ilustra algumas das formas de captação. 119 Figura 7 - Formas de captação de água para fins de abastecimento público Fonte: Brasil (2015, p. 85) O tipo de captação a ser utilizado dependerá do manancial e dos equipamentos empregados. No caso da captação de águas superficiais, de acordo com Heller e Pádua (2010), tem-se cinco tipos principais: • captação direta ou a fio de água: quando o curso d’água possui vazão mínima utilizável superior à vazão de captação e apresenta nível de água mínimo suficiente para submergência ou posicionamento da tubulação ou outro dispositivo de tomada. • captação com barragem de regularização de nível de água: quando o curso d’água possui vazão mínima utilizável superior à vazão de captação e cujo nível d’água mínimo é insuficiente para o posicionamento da tubulação ou outro dispositivo de tomada, por isso, se usa uma barragem de pequena altura. • captação com reservatório de regularização de vazão destinado prioritariamente para o abastecimento público de água: é utilizada quando a vazão mínima utilizável do manancial é inferior à vazão da captação necessária, por isso, usa-se uma barragem 120 de maior altura, permitindo o acúmulo de água e a captação da vazão necessária em qualquer época do ano. • captação em reservatórios ou lagos de usos múltiplos: utilizada em reservatórios artificiais ou em lagos naturais cujas águas não tenham o abastecimento público de água como uso prioritário. • captações não convencionais: permitem a utilização de equipamentos de elevação ou recalque de água movidos por energia não convencional, a exemplo da solar ou da eólica. Dessa forma, caro acadêmico, os dispositivos utilizados para captação de água de superfície podem ser: tomada de água (para conduzir a água do manancial até as outras partes constituintes da captação), barragem de nível (muro de pequena altura construído, perpendicularmente, a um curso d’água, para dotá-lo de altura de lâmina de água suficiente para a derivação ou captação de suas águas), reservatório de regularização de vazão, grades e telas (a primeira para retenção de materiais grosseiros, e a segunda para retenção de materiais flutuantes, não retidos nas grades) e desarenador (ou caixa de areia, instalado sempre que o curso d’água apresenta transporte intenso de sólidos). Por sua vez, no caso da captação de águas subterrâneas, podem ser utilizados poços escavados ou tubulares, poços rasos ou profundos, caixas de tomada, galeria de infiltração, barragem subterrânea, dentre outros. • poços escavados: para poços escavados manualmente, o diâmetro mínimo é de 90 centímetros, enquanto aqueles revestidos de tijolos cerâmicos ou manilhas de concreto podem ter até 5 metros de diâmetro. Geralmente, a profundidade não é mais de 20 metros. • poços tubulares: possuem pequenos diâmetros em relação à profundidade. Podem ser rasos ou profundos: ◦ Poços tubulares rasos podem ser perfurados ou cravados. Os primeiros, normalmente, são abertos por meio de trados, brocas ou escavadeiras manuais, sendo utilizados para lençóis freáticos de pequena profundidade. Por sua vez, os poços rasos cravados são aqueles construídos por meio da cravação de tubos metálicos, por meio de percussão ou rotação, e, normalmente, utilizados como solução emergencial em lençóis freáticos que apresentem grande vazão e pequena profundidade. ◦ Poços tubulares profundos são executados com perfuratrizes, à percussão, rotativas ou rotopneumáticas, mediante perfuração vertical. Podem ser classificados em: poços tubulares freáticos (construídos em aquíferos livres ou freáticos cujo nível da água é coincidente com o nível do lençol freático regional), poços artesianos (construídos em aquíferos confinados ou semiconfinados cujo nível estático é superior ao nível freático regional) e poços artesianos jorrantes (caso particular de poço artesiano, em que a superfície potenciométrica eleva-se acima da superfície do terreno, provocando o derramamento espontâneo de água). 121 • caixa de tomada: destina-se à captação de águas subterrâneas do lençol freático. Deve ser instalada no local do afloramento, com o objetivo de recolher a água diretamente do lençol ou, indiretamente, a partir de canalizações simples ou com ramificações que penetrem o lençol. • galeria de infiltração: é destinada ao aproveitamento de água de fundo de vale. A captação é realizada por meio de um sistema de drenos formado por um coletor conectado a coletores secundários, os quais conduzem a água a uma caixa concentradora. • barragem subterrânea: é um barramento construído com vistas a armazenar águas em unidades rochosas de natureza sedimentar, criando um aquífero granular artificial. No Brasil, as NBRs 12.212 (ABNT, 2017) e 12.213 (ABNT, 1992) tratam, respectivamente, de projetos de poço para captação de água subterrânea e do projeto de captação de água superficial. Ainda quanto à captação de água, não poderíamos deixar de discutir sobre os sistemas de captação e aproveitamento de água da chuva, os quais, de acordo com Oliveira et al. (2007), são constituídos por quatro componentes básicos: área de coleta, condutores, armazenamento e tratamento, conforme esquema da Figura 8. Figura 8 – Esquema básico de um sistema de aproveitamento da água da chuva Fonte: adaptada de Brasil (2015) A captação da água da chuva, geralmente, se dá a partir da cobertura da edificação, tal que os elementos mais comuns utilizados neste processo são: lajes e telhas cerâmicas, metálicas, plásticas e ecológicas (BRASIL, 2015). A água é levada pelas calhas a equipamentos de gradeamento e filtragem com o objetivo de remover eventuais impurezas presentes na água e, também, de descarte. 122 Por norma, deve-se evitar as primeiras águas das chuvas, uma vez que elas lavam os telhados onde são depositadas sujeiras. Para tanto, poderão ser adotados dispositivos automáticos, que permitem o descarte das águas das primeiras chuvas. De acordo com Oliveira et al. (2007), existem várias soluções de sistemas de descarte, dentre elas, os reservatórios de autolimpeza, que retêm a precipitação inicial em um reservatório de descarte e, na sequência, limpos pelo processo manual. Após, a água é conduzida até a cisterna, reservatório que se destina a reservá- la, a qual pode ser constituída de plásticos PVC ou Pead, pré-moldada de cimento, fibra de vidro, concreto armado ou alvenaria. Da cisterna, a água costuma ser bombeada a um segundo elevatório, do qual partem tubulações específicas para distribuir as águas pluviais até o local da residência em que a água será utilizada (LIMA, 2018). Como vimos, as águas da chuva não são potáveis e, por isso, seja nas residências, seja em estabelecimentos comerciais ou industriais, seu uso se destina à lavagem de calçadas, de carros, às descargas dos vasos sanitários, à irrigação de jardins e hortas, dentre outros. Para esses fins não potáveis, a NBR 15.527 deverá ser consultada, a qual dispõe sobre o aproveitamento de coberturas para coleta de água da chuva em áreas urbanas. 4.2 ADUÇÃO A unidade de adução consiste no conjunto de tubulações responsáveis pelo transporte de água entre as unidades do sistema de abastecimento de água que precedem a rede de distribuição. De modo geral, as adutoras podem ser classificadas de três formas: de acordocom a natureza da água transportada (adutora de água bruta e adutora de água tratada), de acordo com a energia utilizada no escoamento da água (adutora por gravidade, adutora por recalque e adutora mista) e de acordo com o modo de escoamento (adutora em conduto livre e adutora em conduto forçado): • adutora de água bruta: transporta a água da captação até a ETA. • adutora de água tratada: transporta a água da ETA até os reservatórios de distribuição. • adutora por gravidade: aproveita o desnível que existe no terreno entre o ponto inicial e o final da adução. • adutora por recalque: utiliza um meio elevatório, composto por motobomba e acessórios. • adutora mista: utiliza parte por gravidade e parte por recalque. • adutora em conduto livre: a água ocupa somente parte da seção de escoamento, mantendo a superfície sob o efeito da pressão atmosférica, de modo que os condutos podem ser abertos (canal) ou fechados. A água escoa sempre em sentido descendente. • adutora em conduto forçado: a água ocupa a seção de escoamento por 123 inteiro, mantendo a pressão interna maior que a pressão atmosférica. A água se movimenta tanto em sentido descendente, por gravidade, quanto em sentido ascendente, por recalque. Recomenda-se consultar a NBR 12.215-1 para projetos de adutoras. A Figura 9 ilustra, esquematicamente, as adutoras. Figura 9 – Representação esquemática dos tipos de adutoras: (a) adutora por gravidade em conduto livre; (b) adutora por gravidade em conduto forçado; (c) adutora por gravidade em conduto forçado e livre; (d) adutora por recalque Fonte: adaptada de Brasil (2015) Dentre os tipos de adutoras citados, a adução por gravidade deve ser priorizada, sempre que possível, para que se evitem gastos adicionais de energia (BRAGA et al., 2005). Além disso, é importante destacar, que independentemente da classificação que recebem, as tubulações adutoras podem ser feitas dos seguintes materiais: ferro fundido, PVC, aço soldado, PEAD, concreto armado e outros (BRASIL, 2015). Para a determinação da vazão de adução, deve-se levar em consideração o consumo de água pela população, a posição dos reservatórios com relação à adutora considerada, além do tempo de funcionamento e capacidade das unidades do sistema, 124 conforme esquemas ilustrados na Figura 10, em que: DMCQ = vazão média do dia de maior consumo HMCQ = vazão média da hora de maior consumo ETAq = vazão consumida na ETA minQ = vazão mínima na rede de distribuição Figura 10 – Vazões de dimensionamento para adutoras e tubulações tronco da rede Fonte: Heller e Pádua (2010, p. 445) E, para dimensionamento de adutora, as seguintes equações são utilizadas (BRASIL, 2015): • equação da continuidade: Q A V= × Em que: Q = vazão (m3/s) A = área da seção transversal do escoamento (m2) 125 V = velocidade média na seção (m/s) • perdas de carga distribuídas em conduto livre: ◦ equação Chézy: 1/2 1/2 hV C R l= × × ◦ equação de Manning: 2/3 1/21 hV R l n = × × Em que: V = velocidade média do escoamento (m/s) hR = raio hidráulico (m) l = declividade (m/m) C = coeficiente de Chézy n = coeficiente de rugosidade de Manning • perdas de carga distribuídas em condutos forçados: ◦ fórmula universal ou de Darcy-Weisbach: 2 2 L VQ f D g = × × ou 2 2 58f L QH f D Gp ×= × × × Em que: fH = perda de carga (m) f = coeficiente de atrito L = comprimento da tubulação (m) D = diâmetro da tubulação (m) V = velocidade média do escoamento (m/s) g = aceleração da gravidade (m/s2) Q = vazão (m3/s) • fórmula Hazen-Williams: 1,85 1,85 4,8710,65J Q C D- -= × × × (10) Em que: J = perda de carga unitária (m/m) Q = vazão (m3/s) D = diâmetro da tubulação (m) C = coeficiente de rugosidade • perdas de carga localizadas: 2 1 2 VH K g = × (11) Em que: 126 1H = perda de carga localizada (m) K = coeficiente de singularidade Quanto ao tratamento da água, como já sabemos, ele visa torná-la potável ao consumidor, de modo a melhorar suas características organolépticas, biológicas, físicas, químicas e radioativas, com vistas a atender ao padrão de potabilidade vigente, estabelecido pela Portaria do Ministério da Saúde nº 2.914 (BRASIL, 2011). No Tópico 3 desta unidade, aprofundaremos nossos conhecimentos quanto às etapas do tratamento de água. ESTUDOS FUTUROS V = velocidade média do escoamento (m/s) g = aceleração da gravidade (m/s2) 4.3 RESERVAÇÃO No Brasil, a NBR 12.216 trata de projeto para ETA, com vistas ao abastecimento público. Falando sobre a reservação, o reservatório de distribuição é empregado para o acúmulo de água, com vistas a atender às variações do consumo horário, manter pressão mínima ou constante na rede e atender às demandas de emergência (BRAGA et al., 2005). É recomendado que a capacidade de reservação seja maior ou igual a ⅓ do volume de água que é consumido no dia de maior consumo. De acordo com a localização e a forma construtiva, os reservatórios podem ser: • reservatório de montante: situado no início da rede de distribuição, é responsável por fornecer água à rede, consistindo na alternativa mais usada nos sistemas de abastecimento brasileiros. • reservatório de jusante: situado no extremo do sistema ou em pontos estratégicos, podendo receber ou fornecer água da rede de distribuição, respectivamente, nos períodos de menor ou maior demanda. • reservatório elevado: construído sobre colunas, quando há necessidade de aumentar a pressão, em áreas de maior cota topográfica. • reservatório enterrado: construído abaixo da cota do terreno. 127 • reservatório semienterrado: ao menos um terço da altura está abaixo da cota do terreno. • reservatório apoiado: quando mais de um terço da altura está abaixo da cota do terreno. Figura 11 – Tipos de reservatórios Fonte: Heller e Pádua (2010, p. 589) Quanto à forma dos reservatórios, para aqueles enterrados, semienterrados e apoiados, predominam as circulares e retangulares. Segundo Heller e Pádua (2010), para um mesmo volume, as formas circulares hão de apresentar menor comprimento das paredes, enquanto as formas retangulares favorecem a modulação do volume de reservação para implantação em etapas. Para projetos de reservatório, a NBR 12.217 (BRASIL, 1994) deverá ser consultada. De acordo com o Manual de Saneamento (BRASIL, 2015), nos reservatórios, é importante tomar algumas medidas para evitar a sua contaminação, como proteção com estrutura adequada, tubo de ventilação, impermeabilização, sistema de drenagem, cobertura, registro de descarga, abertura para limpeza, extravasor e indicador de nível. Além disso, é importante destacar que a limpeza e a desinfecção se constituem em atividades que devem ser conduzidas frequentemente. Quanto aos materiais que podem ser utilizados na construção dos reservatórios de distribuição, usualmente, utiliza-se o concreto armado, embora aço, alvenaria estrutural e concreto protendido também possam ser utilizados, além da argamassa armada, fibra de vidro, aço e madeira para construção de reservatórios elevados de pequeno porte. O volume de reservação é dado pela soma dos volumes úteis de todas as unidades de determinada zona de pressão ou do sistema de abastecimento como um todo (HELLER; PÁDUA, 2010). A determinação do volume de reservação deve levar em consideração o consumo da comunidade abastecida e a adução da água tratada, conforme exemplificado na Tabela 9, considerando uma população de 13.000 habitantes, 128 consumo per capita de 150 L/hab./dia e coeficiente do dia (k1 = 1,20) e da hora (k2 = 1,50) de maior consumo, considerando funcionamento contínuo da adução igual a 100 m3/h. Tabela 9 – Determinação do volume útil de reservação Tempo (h) Consumo (m3/h) Adução (m3/h) Déficit (m3) Saldo (m3) 1 70 100 -30 - 2 60 100 -40 - 3 55 100 -45 - 4 54 100 -46 - 5 70 100 -30 - 6 79 100 -21 - 7 93 100 -7 - 8 100 100 - 0 9 128 100 - 28 10 140TÓPICO 3 - TRATAMENTO DA ÁGUA ................................................................................. 141 1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................. 141 2 CLASSIFICAÇÃO DOS CORPOS DE ÁGUA ..................................................................... 141 3 TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO DA ÁGUA .................................................................. 147 3.1 TECNOLOGIAS QUE DISPENSAM O USO DE COAGULANTE ................................................... 147 3.1.1 Filtração lenta ........................................................................................................................... 147 3.1.2 Filtração em múltiplas etapas .............................................................................................. 149 3.2 TECNOLOGIAS QUE FAZEM O USO DE COAGULANTE ........................................................... 149 4 SISTEMA CONVENCIONAL DE TRATAMENTO DE ÁGUA COM CICLO COMPLETO .......150 4.1 COAGULAÇÃO E FLOCULAÇÃO.......................................................................................................151 4.2 CLARIFICAÇÃO .................................................................................................................................. 152 4.2.1 Sedimentação .......................................................................................................................... 152 4.2.2 Flotação .................................................................................................................................... 153 4.3 FILTRAÇÃO ......................................................................................................................................... 154 4.4 DESINFECÇÃO ................................................................................................................................... 157 4.5 CORREÇÃO DO pH E FLUORETAÇÃO ...........................................................................................158 4.6 PROCESSOS PARA A REMOÇÃO DE OUTROS CONTAMINANTES ......................................... 159 5 PADRÕES DE POTABILIDADE DA ÁGUA ........................................................................160 LEITURA COMPLEMENTAR ...............................................................................................165 RESUMO DO TÓPICO 3 ....................................................................................................... 167 AUTOATIVIDADE ................................................................................................................169 REFERÊNCIAS .....................................................................................................................171 UNIDADE 3 - EFLUENTES DOMÉSTICOS E INDUSTRIAIS ............................................... 175 TÓPICO 1 - CARACTERÍSTICAS DO EFLUENTES ............................................................ 177 1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................... 177 2 DEFINIÇÃO DO TERMO “ESGOTO” ................................................................................ 177 3 CARACTERÍSTICAS QUALITATIVAS DO ESGOTO DOMÉSTICO .................................... 179 4 CARACTERÍSTICAS QUANTITATIVAS DO ESGOTO DOMÉSTICO .................................184 RESUMO DO TÓPICO 1 .......................................................................................................186 AUTOATIVIDADE ................................................................................................................187 TÓPICO 2 - SISTEMA DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO ....................................................189 1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................189 2 SOLUÇÕES DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO ..................................................................189 3 CONCEPÇÃO DO SISTEMA DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO ........................................195 4 CRITÉRIOS DE PROJETO DE UM SISTEMA DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO ............... 197 4.1 ESTIMATIVA DA POPULAÇÃO ......................................................................................................... 197 4.2 TRAÇADO DA REDE DE ESGOTO ...................................................................................................198 4.3 VAZÕES DE DIMENSIOSAMENTO .................................................................................................200 4.4 DIMENSIONAMENTO DA REDE COLETORA ............................................................................... 202 4.5 MATERIAIS DAS TUBULAÇÕES .................................................................................................... 204 4.6 ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS .............................................................................................................. 205 RESUMO DO TÓPICO 2 ...................................................................................................... 209 AUTOATIVIDADE ................................................................................................................ 211 TÓPICO 3 - TRATAMENTO DE EFLUENTES ......................................................................213 1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................213 2 PROCESSOS DE TRATAMENTO DOS ESGOTOS.............................................................214 2.1 TRATAMENTO PRELIMINAR ............................................................................................................. 215 2.2 TRATAMENTO PRIMÁRIO ................................................................................................................. 217 2.3 TRATAMENTO SECUNDÁRIO .......................................................................................................... 217 2.4 TRATAMENTO TERCIÁRIO ............................................................................................................. 224 3 TRATAMENTO DOS SUBPRODUTOS ............................................................................. 225 4 CRITÉRIOS TÉCNICOS ................................................................................................... 228 5 LEGISLAÇÃO VIGENTE .................................................................................................. 230 LEITURA COMPLEMENTAR .............................................................................................. 233 RESUMO DO TÓPICO 3 ...................................................................................................... 236 AUTOATIVIDADE ............................................................................................................... 237 REFERÊNCIAS ................................................................................................................... 239 1 UNIDADE 1 - SANEAMENTO BÁSICO E O GERENCIAMENTO DAS ÁGUAS PLUVIAIS E DOS RESÍDUOS SÓLIDOS OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM PLANO DE ESTUDOS A partir do estudo desta unidade, você deverá ser capaz de: • apresentar os conceitos iniciais do saneamento básico; • conhecer a evolução histórica do saneamento; • entender a relação do saneamento básico e a saúde pública; • compreender as principais características de um sistema de drenagem urbana; • identificar as características dos resíduos sólidos urbanos e as etapas do gerenciamento. Esta unidade está dividida em três tópicos. No decorrer dela, você encontrará autoatividades com o objetivo de reforçar o conteúdo apresentado. TÓPICO 1 – INTRODUÇÃO AO SANEAMENTO BÁSICO TÓPICO 2 – FUNDAMENTOS DA DRENAGEM URBANA TÓPICO 3 – RESÍDUOS SÓLIDOS Preparado para ampliar seus conhecimentos? Respire e vamos em frente! Procure um ambiente que facilite a concentração, assim absorverá melhor as informações. CHAMADA 2 CONFIRA A TRILHA DA UNIDADE 1!100 - 40 11 148 100 - 48 12 150 100 - 50 13 145 100 - 45 14 138 100 - 38 15 125 100 - 25 16 120 100 - 20 17 110 100 - 10 18 100 100 - 0 19 98 100 -2 - 20 95 100 -5 - 21 88 100 -12 - 22 83 100 -17 - 23 76 100 -24 - 24 75 100 -25 - Média = 100 Total = 304 Total = 304 Fonte: Heller e Pádua (2010, p. 593) É importante que você se lembre da necessidade de manutenção da qualidade da água nos reservatórios, uma vez que ela pode ser afetada quando de uma elevada razão volume do reservatório/vazão aduzida, resultando em longos tempos de detenção, os quais favorecem o crescimento e a aclimatação de bactérias nitrificantes. Além disso, 129 a configuração inadequada dos dispositivos de entrada e saída de água no reservatório podem acarretar a estratificação de águas de diferentes idades. 4.4 DISTRIBUIÇÃO As redes de distribuição, que são responsáveis por levar em regime contínuo (24 horas por dia) água potável em quantidade e qualidade e a pressão adequada aos pontos de consumo, como residências, hospitais, indústrias, escolas etc. São constituídas de um conjunto de tubulações, conexões, registros e peças especiais do sistema de abastecimento de água. Quanto ao tipo, as redes de distribuição podem ser ramificadas ou malhadas (com anel e sem anel), conforme ilustrado na Figura 12, sendo que a escolha do seu tipo é dependente das características físicas, topográficas, da forma de ocupação da cidade bem como do traçado do arruamento. • rede ramificada: a rede é alimentada por apenas um ponto, possuindo uma tubulação principal, da qual partem tubulações secundárias. É comum em áreas que apresentam desenvolvimento linear pronunciado e em que as ruas não se conectam entre si por impedimentos topográficos ou de traçado urbano. • rede malhada: é típica de áreas com ruas que formam malhas viárias, permitindo que as tubulações se liguem entre si pelas suas duas extremidades. Pode ser sem anel ou com anel: ◦ rede malhada sem anel: da tubulação principal, partem tubulações secundárias que se intercomunicam, evitando extremidades mortas. É típico de áreas com baixa densidade populacional, ou estreitas. ◦ rede malhada com anel: possui tubulações de maior diâmetro (anéis), os quais circundam a área a ser abastecida e alimentam as tubulações secundárias. Esse tipo de rede permite a redução das perdas de carga uma vez que possibilita a alimentação de um mesmo ponto por várias vias, e é característico de áreas com grandes densidades populacionais e com configuração em que as larguras dessas mesmas áreas não sejam muito pequenas. 130 Figura 12 – Tipos de rede de distribuição: (a) rede ramificada; (b) rede malhada sem anel; (c) rede malhada com anel Fonte: Brasil (2015, p. 134-135) É importante lembrar que, nas ruas, a rede de água sempre deve ficar a um nível superior ao da rede de esgoto, e, além disso, quanto à localização, geralmente, a rede de água é localizada em um terço da rua, e a rede de esgoto em outro. Quanto ao dimensionamento das redes de distribuição, como elas conduzem água sob pressão, quando do projeto, deve-se realizar uma análise hidráulica de parâmetros, como: vazão, pressões, velocidades, perdas de carga, diâmetro e tipo de material das tubulações (BRASIL, 2015). Normalmente, os materiais empregados nas redes de distribuição são: PVC, Pead, fibra de vidro, e metálicos, em ferro fundido dúctil e em aço. A NBR 12.218 é utilizada para projeto de rede de distribuição de água. As pressões mínimas são aquelas exigidas para que a água chegue aos reservatórios domiciliares, enquanto as máximas são em função da resistência das tubulações e do controle de perdas. Tal que é recomendável que se utilize a pressão dinâmica mínima de 100 kPa e pressão estática máxima de 500 kPa. Segundo o Art. 25 da Portaria MS n. 2.914 (BRASIL, 2011), a rede de distribuição deve sempre operar com pressão positiva em toda a sua extensão. E, com vistas a manter a pressão mínima em qualquer ponto, será prevista a instalação de registros de manobra, registros de descarga, ventosas, hidrantes e válvulas redutoras de pressão. Quanto às velocidades, recomenda-se a velocidade mínima de 0,6 m/s e a máxima de 3,5 m/s, a depender da durabilidade das tubulações e dos custos associados à implantação e à operação do sistema. E, quanto ao diâmetro mínimo, recomenda-se 50 mm para tubulações secundárias. 131 Para fins de dimensionamento da rede de distribuição, utiliza-se a vazão da hora de maior consumo, no dia de maior consumo, conforme equação a seguir: 1 2 86400 P q k kQ × × ×= Em que: Q = vazão de distribuição (L/s) P = população final a ser abastecida q = consumo per capita (L/hab./dia) 1k = coeficiente do dia de maior consumo 2k = coeficiente da hora de maior consumo Além disso, excluindo-se as vazões pontuais de grandes consumidores, a vazão de distribuição pode ser associada à área ou à extensão de tubulações da área a que ela se refere, sendo, nesse caso, denominada vazão específica de distribuição, calculada para aplicação de forma homogênea sobre a área ou sobre o comprimento das tubulações que abrangem diversos usuários com consumos semelhantes (HELLER; PÁDUA, 2010): “A variação na velocidade da água nas tubulações provoca uma perda de energia hidráulica, denominada perda de carga [...]. Para duas tubulações do mesmo material e do mesmo diâmetro, dentro das quais passe a mesma vazão de água, a perda de carga é maior no tubo de maior comprimento [...]. A perda de carga para um determinado diâmetro de uma tubulação é obtida multiplicando-se a perda de carga equivalente a um metro desta tubulação pelo seu comprimento total. Para duas tubulações do mesmo material, do mesmo comprimento e de mesmo diâmetro, a perda de carga é maior na tubulação na qual ocorre a maior vazão. Para duas tubulações, feitas do mesmo material, com o mesmo comprimento, dentro das quais passe a mesma vazão, a perda de carga é maior no tubo de menor diâmetro”. Fonte: Brasil (2015, p. 136) IMPORTANTE 132 1 2 86400a k k q P Qq A A × × ×= = × 1 2 86400m k k q P Qq L L × × ×= = × Em que: aq = vazão específica de distribuição por área (L/s.ha) mq = vazão específica de distribuição por metro de tubulação ou em marcha (L/s.m) Exemplo 4: determine a vazão de distribuição e as vazões específicas de distribuição por área e por metro de tubulação para uma cidade com 15.000 habitantes, área de 200 ha, consumo per capita médio de 180 L/hab./dia. Considere, também, que os quarteirões têm dimensões de 100 m X 100 m, e que o comprimento total das tubulações iguala o das ruas, em um total de 40.000 m (200 m/ha). Considerando 1 1, 20k = e 2 1,50k = , temos que a vazão de distribuição é dada por: 15000 180 1,2 1,5 4860000 56,25 86400 86400 Q × × ×= = = L/s A vazão específica de distribuição por área é dada por: 1,2 1,5 180 15000 4860000 0,28 86400 200 17280000aq × × ×= = = × L/s.ha Por fim, a vazão específica de distribuição por metro de tubulação ou em marcha: 1,2 1,5 180 15000 4860000 0,0014 86400 40000 34560000000 qm × × ×= = = × L/s.m Quanto ao cálculo das vazões por trechos da rede de distribuição, ele se dá, primeiramente, a partir da numeração dos trechos, de forma crescente de jusante para montante, conforme a figura: 133 Figura 13 – Rede ramificada (numeração dos trechos) Fonte: Brasil (2015, p. 138) De acordo com Brasil (2015), o cálculo deve iniciar nas extremidades onde as vazões são nulas, acumulando de trecho a trecho, de jusante a montante. Determina- se a vazão de cada trecho (Qi), por meio do produto da vazão em marcha (qm) pelo comprimento do trecho (m). A vazão a montante do trecho (Qm) corresponde à vazão de jusante (Qj) acrescida da vazão desse trecho (Qn). Já a vazão de dimensionamento do trecho, ou vazão fictícia (Qf), é dada pela média entre as vazões de montante (Qm) e jusante (Qj). As estações elevatórias são utilizadas no transporte e na elevação da água. Podem ser adotadas na captação,com vistas ao recalque de água de mananciais de superfície ou de poços rasos e profundos; na adução, para o transporte dessa água, e, ainda, nas várias etapas de tratamento e distribuição a fim de aumentar a pressão da rede e levar a água para pontos mais distantes ou elevados (BRASIL, 2015). Segundo o Manual de Saneamento (BRASIL, 2015), em uma estação elevatória de água, os principais componentes são: poço de sucção e casa de bomba, equipamentos eletromecânicos (como motor, bomba e quadro elétrico) e tubulações de sucção e recalque, além, também, dos equipamentos, acessórios e conexões do edutor e barrilete. A NBR 12.214 (BRASIL, 2020) trata do projeto de estação de bombeamento da água. Bombas hidráulicas são aquelas responsáveis pelo deslocamento do líquido por escoamento, sendo classificadas em hidrodinâmicas (ou turbobombas) e hidrostáticas. As primeiras fornecem energia à água, sob forma de energia de velocidade que se converte em seu interior em energia de pressão, possibilitando que a água atinja posições mais elevadas dentro da tubulação, enquanto as bombas hidrostáticas são aquelas cujo fluido adquire movimento e pressão em seu interior sem que haja aumento significativo da velocidade. 134 Na maioria das estações elevatórias, utilizam-se bombas hidrodinâmicas do tipo centrífugas de eixo horizontal, uma vez que são capazes de atender uma ampla faixa de serviços, com arranjos que facilitam a manutenção, geralmente, por um custo inferior ao de outros tipos (HELLER; PÁDUA, 2010). E, na seleção dos conjuntos motor- bomba, alguns fatores devem ser considerados, como (BRASIL, 2015): • faixa de operação: curvas características do sistema e das bombas, vazão, níveis de água e características das tubulações. • características da água a ser recalcada. • disponibilidade de bombas no mercado e padronização com equipamentos de outras elevatórias existentes. • economia e facilidade de operação e manutenção. Para dimensionamento dos conjuntos motobomba, os parâmetros hidráulicos mais importantes são: vazão, altura manométrica, potência e rendimento (HELLER; PÁDUA, 2010). Normalmente, as vazões a recalcar são determinadas em função das condições de funcionamento das unidades a montante e a jusante da elevatória. Quanto à altura manométrica, esta representa a energia absorvida pelo líquido em escoamento, por unidade de peso deste, ao atravessar a bomba. Dessa forma, a equação da conservação da energia (Bernoulli), quando aplicada entre duas seções, 1 e 2, de um escoamento que contém uma bomba, deve considerar a altura manométrica, tal que: 2 2 1 1 2 2 2 2s r s r P U P UHg Hm Hg h h g gg g + + + = + + + D + D 2 2 2 1 1 2 1 22 P P U UHm Hg h gg - - -= + + + D Em que: Hm = altura manométrica fornecida pela bomba (m) Hg = desnível geométrico entre as seções 1 e 2 (m) P = pressão no centro da seção considerada (kgf/m2) g = peso específico da água (kgf/m3) U = velocidade média do escoamento na seção (m/s) 1 2h -D = perda de carga total entre as seções 1 e 2 (m) A potência hidráulica diz respeito ao trabalho realizado sobre o líquido, ao passar pela bomba em um segundo, sendo expressa por: 135 75H Q HmP g× ×= Em que: HP = potência hidráulica (cv) Q = vazão de recalque (m3/s) Segundo Heller e Pádua (2010), para que o líquido receba a potência requerida PH, a bomba deve receber uma potência superior à potência hidráulica uma vez que, normalmente, existem perdas em seu interior, associadas à aspereza da superfície interna das paredes da bomba, recirculação do líquido no interior da bomba, vazamentos por meio da bomba, energia dissipada no atrito entre partes da bomba e energia dissipada no atrito entre o fluido e a bomba. A razão entre a potência hidráulica PH e a potência absorvida pela bomba PB é dita rendimento ou eficiência da bomba ηB, a qual é variável, estando, normalmente, entre 30 e 90%. Assim, a potência da bomba, ou, ainda, potência requerida por esta ao motor é: 75B B Q HmP g h × ×= × Também é importante conhecer o rendimento do motor ηM, com vistas a avaliar a potência absorvida pelo conjunto elevatório, que é dado pela relação entre a potência que o motor transmite e a que ele recebe do conjunto motobomba, dada por: 75 75 B M B M P Q Hm Q HmP g g h h h h × × × ×= = = × × × h = rendimento do conjunto motobomba ( B Mh h h= × ) P = potência absorvida pelo conjunto motobomba (cv, em que 1 cv = 0,735 kW) Para finalizar, caro acadêmico, é importante destacar que, preferencialmente, a bomba deve ser localizada o mais próximo do manancial, estando protegida contra as enchentes, quando destinada a bombear água de rios. Além disso, a falta de água no sistema pode fazer com que a bomba em funcionamento trabalhe a seco, o que pode danificar o conjunto motor-bomba. Logo, a boia automática é um dispositivo utilizado, que se eleva ou se abaixa, acompanhando o nível de água do polo e, automaticamente, desliga o circuito elétrico que alimenta o motor da bomba sempre que o nível de água fica abaixo do nível de segurança. 136 RESUMO DO TÓPICO 2 Neste tópico, você aprendeu: • O abastecimento de água com base na abrangência de atendimento é classificado em individual e coletivo. • No abastecimento individual, a produção e o consumo são capazes de atender somente uma residência. • O abastecimento coletivo é capaz de atender a várias residências e é comumente empregado em áreas urbanas. • As perdas dizem respeito a toda água que é captada ou importada e que não foi fornecida para o usuário de forma autorizada, exportada ou usada no combate de incêndios, e podem ser divididas em perdas reais ou aparentes. • Os desperdícios referem-se a toda aquela água que é desperdiçada no momento de sua utilização e podem ser minimizados mediante adoção de equipamentos sanitários de baixo consumo. • O consumo per capita diz respeito ao consumo médio de água por pessoa, ao longo de um dia, sendo expresso em litros por habitante dia (L/hab./dia). • Para fins de projeto de um sistema de abastecimento de água, o consumo per capita deve considerar todos os consumos que se fazem da água (doméstico, comercial, industrial e público) e, ainda, prever as perdas no sistema. • As unidades constituintes do sistema de abastecimento de água são: captação, adução, tratamento, reservação, rede de distribuição, estações elevatórias e ramal predial. • A captação consiste no conjunto de equipamentos e instalações utilizados para a retirada da água do manancial, com o objetivo de lançá-la no sistema de abastecimento. • A unidade de adução consiste no conjunto de tubulações responsáveis pelo transporte de água entre as unidades do sistema de abastecimento de água que precedem a rede de distribuição. • O reservatório de distribuição é empregado para o acúmulo de água, com vistas a atender às variações do consumo horário, manter pressão mínima ou constante na rede e atender às demandas de emergência. 137 • As redes de distribuição são responsáveis por levar em regime contínuo (24 horas por dia) água potável em quantidade e qualidade e a pressão adequada aos pontos de consumo. • As estações elevatórias são utilizadas no transporte e na elevação da água. Podem ser adotadas na captação, na adução, e, ainda, nas várias etapas de tratamento e distribuição. 138 AUTOATIVIDADE 1. O sistema de abastecimento de água é composto por um conjunto de obras civis, materiais e equipamentos que se destinam à produção e ao fornecimento coletivo de água potável, dentre eles, os reservatórios de distribuição. De acordo com a função dos reservatórios de distribuição, assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) Os reservatórios de distribuição são instalações utilizadas para transportar e elevar a água. b) ( ) Os reservatórios de distribuição são utilizados para acumular água. c) ( ) Os reservatórios de distribuição são responsáveis por levar a água do reservatório ou da adutora para os pontos de consumo. d)( ) Os reservatórios de distribuição objetivam tornar a água potável ao consumidor final. 2. Uma das unidades constituintes do sistema de abastecimento de água é a captação. A captação consiste no conjunto de equipamentos e instalações utilizados para a retirada da água do manancial, com o objetivo de lançá-la no sistema de abastecimento. Com base nos tipos de captação, analise as sentenças a seguir: I. As captações não convencionais são utilizadas em reservatórios artificiais ou em lagos naturais cujas águas não tenham o abastecimento público de água como uso prioritário. II. A captação com reservatório de regularização de vazão destinado prioritariamente para o abastecimento público de água: é utilizada quando a vazão mínima utilizável do manancial é inferior à vazão da captação necessária. III. A captação direta ou a fio de água é utilizada quando o curso d’água possui vazão mínima utilizável superior à vazão de captação. Assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) As sentenças I e II estão corretas. b) ( ) Somente a sentença III está correta. c) ( ) As sentenças II e III estão corretas. d) ( ) Somente a sentença I está correta. 139 3. A unidade de adução consiste no conjunto de tubulações responsáveis pelo transporte de água entre as unidades do sistema de abastecimento de água que precedem a rede de distribuição. De acordo com essa unidade constituinte do sistema de abastecimento de água, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: ( ) A adução por recalque deve ser priorizada sempre que possível para que se evitem gastos adicionais de energia. ( ) A adutora por gravidade aproveita o desnível que existe no terreno entre o ponto inicial e o final da adução. ( ) Quando a água ocupa a seção de escoamento por inteiro, mantendo a pressão interna maior que a pressão atmosférica, é nomeada de adutora em conduto livre. Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: a) ( ) V – F – F. b) ( ) V – F – V. c) ( ) F – V – F. d) ( ) F – F – V. 4. O sistema de abastecimento de água para consumo humano é composto por um conjunto de obras civis, materiais e equipamentos, destinados à produção e ao fornecimento coletivo de água potável. Sabendo disso, descreva quais são as etapas do sistema de abastecimento de água, desde a zona de captação até a rede de distribuição e suas respectivas funções. 5. Em sistemas de abastecimento de água, e também em nossos domicílios, é comum ocorrerem perdas e desperdícios de água. Essa proporção de água, é um número bastante preocupante, principalmente se levarmos em consideração que ainda existem regiões do nosso país que não têm um acesso adequado aos serviços de saneamento básico. Nesse contexto, disserte sobre as diferenças entre perdas e desperdícios. 140 141 TRATAMENTO DA ÁGUA UNIDADE 2 1 INTRODUÇÃO Já sabemos que a água absolutamente pura não pode ser encontrada na natureza e, por isso, para fins de consumo humano, torna-se necessário que essa água se torne potável, ou seja, livre de microrganismos e contaminantes orgânicos e inorgânicos, com sabor e aspecto agradáveis para ser ingerida. Nas cidades brasileiras, o tratamento é responsabilidade das Concessionárias de Água e é feito nas Estações de Tratamento de Água (ETA). Dessa forma, acadêmico, no Tópico 3, abordaremos os processos de tratamento de água que, com base na classificação do manancial de captação, podem ser adotados para tornar a água potável ao consumo humano. Em especial, estudaremos as etapas do sistema convencional de tratamento de água, constituído pelos processos unitários de coagulação e floculação, clarificação (sedimentação ou flotação), filtração, desinfecção e fluoretação. 2 CLASSIFICAÇÃO DOS CORPOS DE ÁGUA A água contém elementos vitais que são absorvidos pelo organismo humano na ingestão, sendo ela, então, fonte essencial para o desenvolvimento; no entanto, essas águas também podem conter organismos, substâncias, compostos e elementos prejudiciais à saúde humana, os quais precisam ser eliminados ou reduzidos a níveis aceitáveis, com vistas ao abastecimento público (DI BERNARDO; PAZ, 2008). Até meados do século XX, a qualidade da água era avaliada apenas por meio de suas características organolépticas (as quais dizem respeito ao olfato, à visão e ao paladar), de modo que não havia reclamações se ela estivesse límpida, sem odores e agradável ao paladar e, ainda, sempre foi dada mais atenção aos seus padrões microbiológicos, devido à alta incidência de doenças infecciosas de veiculação hídrica, como vimos anteriormente, na Unidade 1. No entanto, a vital dependência do ser humano com relação à água pressupõe que, além das características organolépticas e biológicas, ela deve apresentar características físicas, químicas e radioativas que não causem efeitos deletérios à saúde (ALVARENGA, 2010). Dessa forma, a água potável considerada própria para o consumo humano é aquela que deve obedecer a certos requisitos de ordem. São eles: TÓPICO 3 - 142 • Organoléptica: possuir gosto e odor agradável ou não objetável. • Física: ser de aspecto físico agradável, ou seja, não conter cor ou turbidez acima dos limites máximos permissíveis. • Química: não conter substâncias nocivas ou tóxicas acima dos valores máximos permissíveis, as quais possam causar doenças crônicas, quando da exposição por longos períodos. • Biológica: não deve conter microrganismos patogênicos, os quais utilizam a água como veículo, podendo causar doenças nos seres humanos. • Radioativa: não pode ultrapassar os valores máximos permissíveis para substâncias radioativas, os quais podem causar efeitos agudos ou crônicos à população exposta. Assim, caro acadêmico, o ideal é que sejam removidas todas as formas de risco presentes na água, no entanto, tal fato relaciona-se, diretamente, com os recursos financeiros e as tecnologias, os quais nem sempre estão disponíveis, logo, primeiramente, deve-se focar na redução dos riscos físicos e microbiológicos e, na sequência, na diminuição dos riscos químicos e radiológicos. A Organização Mundial da Saúde (OMS) recomenda uma metodologia de avaliação e de gestão dos riscos associados à qualidade da água de abastecimento que envolve todo o sistema de tratamento, desde o momento da captação até a torneira do consumidor (WHO, 2008). No Brasil, a Portaria do Ministério da Saúde nº 2.914/2011 é a legislação vigente que dispõe sobre os procedimentos de controle e de vigilância da água para consumo humano, proveniente de sistema e de solução alternativa de abastecimento de água, bem como o padrão de potabilidade dela. Segundo a referida portaria, a água para consumo humano é definida como “água potável destinada à ingestão, preparação e produção de alimentos e à higiene pessoal, independentemente da sua origem” (Art. 5º, I) (BRASIL, 2011, on-line). Bem, já sabemos que o tratamento da água se dá em função da qualidade da água captada. Dessa forma, antes de nos aprofundarmos na questão das etapas do tratamento, é importante que tenhamos conhecimento da classificação que os corpos de água do território nacional recebem. A Resolução Conama nº 357/2005 é que dá essa classificação em termos de salinidade, em que águas com valores iguais ou inferiores a 0,5% de salinidade são ditas doces, águas com valores entre 0,5% e 30% são ditas salobras e águas com valores iguais ou superiores a 30% são denominadas salinas. Para cada uma delas, os mananciais são enquadrados em classes, variando da classe 1 (mais nobre) até a classe 4 (menos nobre), de forma a definir critérios ou condições a serem atendidos. 143 Quadro 5 – Enquadramento dos corpos d’água, de acordo com a resolução Conama nº 357/2005 Classificação das águas Principais usos Águas doces Classe especial Abastecimento humano, com desinfecção. Preservação do equilíbrio natural das comunida- des aquáticas. Preservação dos ambientes aquáticos em unida- des de conservação de proteção integral.Classe 1 Abastecimento para consumo humano, após tratamento simplificado. Proteção das comunidades aquáticas. Recreação de contato primário (natação, esqui aquático e mergulho). Irrigação de hortaliças que são consumidas cruas e de frutas que se desenvolvam rentes ao solo e ingeridas cruas, sem remoção de película. Proteção das comunidades aquáticas em terras indígenas. Classe 2 Abastecimento para consumo humano, após tratamento convencional. Proteção das comunidades aquáticas. Recreação de contato primário (natação, esqui aquático e mergulho). Irrigação de hortaliças, plantas frutíferas e par- ques, jardins, campos de esporte e lazer, com os quais o público possa vir a ter contato direto. Aquicultura e atividade de pesca. Classe 3 Abastecimento para consumo humano, após tratamento convencional ou avançado. Irrigação de culturas arbóreas, cerealíferas ou forrageiras. Pesca amadora. Recreação de contato secundário. Dessedentação de animais. Classe 4 Navegação. Harmonia paisagística. Águas salinas Classe especial Preservação de ambientes aquáticos em unidades de conservação de proteção integral. Preservação do equilíbrio natural das comunida- des aquáticas. Classe 1 Recreação de contato primário. Proteção das comunidades aquáticas. Aquicultura e atividade de pesca. Classe 2 Pesca amadora. Recreação de contato secundário. Classe 3 Navegação. Harmonia paisagística. 144 Classificação das águas Principais usos Águas salobras Classe especial Preservação dos ambientes aquáticos em unidade de conservação de proteção integral. Preservação do equilíbrio natural das comunida- des aquáticas. Classe 1 Recreação de contato primário. Proteção das comunidades aquáticas. Aquicultura e atividade de pesca. Abastecimento para consumo humano, após tratamento convencional ou avançado. Irrigação de hortaliças que são consumidas cruas e de frutas que se desenvolvam rentes ao solo e ingeridas cruas, sem remoção de película, e à irrigação de parques, jardins, campos de esporte e lazer, com os quais o público possa vir a ter contato direto. Classe 2 Pesca amadora. Recreação de contato secundário. Classe 3 Navegação. Harmonia paisagística. Fonte: adaptado de Brasil (2005, on-line) Dessa forma, com base em cada uma dessas classificações, são estabelecidas condições de qualidade da água, em função de seus usos preponderantes, conforme o Quadro 6. Quadro 6 – Condições de qualidade da água, conforme resolução Conama nº 357/2005 Condições de qualidade de águas doces (classe 1) • Não verificação de efeito tóxico crônico a organismos, de acordo com os critérios estabelecidos pelo órgão ambiental competente, ou, na sua ausência, por instituições nacionais ou internacionais renomadas, comprovado pela realização de ensaio ecotoxicológico padronizado. • Materiais flutuantes, inclusive, espumas não naturais: virtualmente, ausentes. • Óleos e graxas: virtualmente, ausentes. • Substâncias que comuniquem gosto ou odor: virtualmente, ausentes. • Corantes provenientes de fontes antrópicas: virtualmente, ausentes. • Resíduos sólidos objetáveis: virtualmente, ausentes. • Coliformes termotolerantes: para usos que não sejam recreação de contato primário, não deverá ser excedido um limite de 200 coliformes termotolerantes por 100 ml em 80%, ou mais, de, pelo menos, seis amostras coletadas durante um ano, com frequência bimestral. • DBO5 a 20 ºC até 3 mg O2/L. • OD não inferior a 6 mg O2/L. • Turbidez até 40 UNT. • Cor verdadeira: nível de cor natural do corpo em mg Pt/L. • pH de 6,0 a 9,0. 145 Condições de qualidade de águas doces (classe 2). As águas doces de classe 2 devem apresentar as condições e padrões da classe 1, exceto: • Não será permitida a presença de corante proveniente de fontes antrópicas que não sejam removí- veis por meio de processos de coagulação, sedimentação e filtração convencionais. • Coliformes termotolerantes: para usos que não sejam de recreação de contato primário, não deverá ser excedido um limite de 1.000 coliformes termotolerantes por 100 ml em 80%, ou mais, de, pelo menos, seis amostras coletadas durante um ano, com frequência bimestral. • DBO5 a 20 ºC até 5 mg O2/L. • OD não inferior a 5 mg O2/L. • Turbidez até 100 UNT. • Cor verdadeira até 75 mg Pt/L. • Clorofila α até 30 μg/L. • Densidade de cianobactérias até 50.000 cel/ml ou 5 mm3/L. • Fósforo total até 0,030 mg/L em ambientes lênticos e até 0,050 mg/L em ambientes intermediá- rios, com tempo de residência entre 2 e 40, e tributários diretos de ambiente lêntico. Condições de qualidade de águas doces (classe 3) • Não verificação de efeito tóxico agudo a organismos, de acordo com critérios estabelecidos pelo órgão ambiental competente, ou, na sua ausência, por instituições nacionais ou internacionais renomadas, comprovado pela realização de ensaio ecotoxicológico padronizado ou outro método, cientificamente, reconhecido. • Materiais flutuantes, inclusive, espumas não naturais: virtualmente, ausentes. • Óleos e graxas: virtualmente, ausentes. • Substâncias que comuniquem gosto ou odor: virtualmente, ausentes. • Não será permitida a presença de corantes provenientes de fontes antrópicas que não sejam remo- vidos por meio de processos de coagulação, sedimentação e filtração convencionais. • Resíduos sólidos objetáveis: virtualmente, ausentes. • Coliformes termotolerantes: para uso de recreação secundário não deverá ser excedido o limite de 2.500 coliformes termotolerantes por 100 ml em 80%, ou mais, de, pelo menos, seis amostras coletadas durante um ano, com frequência bimestral. Para dessedentação de animais criados confi- nados, não deverá ser excedido o limite de 1.000 coliformes termotolerantes por 100 mililitros em 80%, ou mais, de, pelo menos, seis amostras, coletadas durante um ano, com frequência bimestral. Para os demais usos, não deverá ser excedido o limite de 4.000 coliformes termotolerantes por 100 mililitros em 80%, ou mais, de, pelo menos, seis amostras coletadas durante o período de um ano, com frequência bimestral. • Cianobactérias para dessedentação de animais: os valores de densidade de cianobactérias não devem exceder 50.000 cel/ml ou 5 mm3/L. • DBO5 a 20 ºC até 10 mg O2/L. • OD não inferior a 4 mg O2/L. • Turbidez até 100 UNT. • Cor verdadeira até 75 mg Pt/L. • pH de 6,0 a 9,0. Condições de qualidade de águas doces (classe 4) • Materiais flutuantes, inclusive, espumas não naturais: virtualmente, ausentes. • Odor e aspecto: não objetáveis. • Óleos e graxas: toleram-se iridescências. • Substâncias, facilmente, sedimentáveis que contribuam para o assoreamento de canais de navega- ção: virtualmente, ausentes. • Fenóis totais (substâncias que reagem com 4-aminoantipirina) até 1,0 mg C6H5OH/L. • OD superior a 2,0 mg O2/L em qualquer amostra. • pH de 6,0 a 9,0. Fonte: adaptado de Brasil (2005, on-line) 146 Para ficarmos por dentro dos padrões de qualidade das águas doces classe 1, 2, 3 e 4, é aconselhável a leitura o Art. 14, II e III, e o Art. 16 da Resolução Conama nº 357/2005. Além disso, é importante destacar que, de acordo com o Art. 38, §2º, [...] nas bacias hidrográficas em que a condição de qualidade dos corpos de água esteja em desacordo com os usos preponderantes pretendidos, deverão ser estabelecidas metas obrigatórias, intermediárias e final, de melhoria da qualidade da água para efetivação dos respectivos enquadramentos, excetuados nos parâmetros que excedam os limites devido às condições naturais (BRASIL, 2005, on-line). Como você deve ter percebido, caro acadêmico, os rios costumam ser as principais fontes de abastecimento nas cidades e, dentre os mananciais de águas superficiais, eles são os mais suscetíveis à poluição e à contaminação, de modo que se torna necessário implantar Estações de Tratamento de Água (ETAs) mais completas, com maior número de processos de tratamento. A escolha do tipo de tratamento a ser utilizado em uma ETA está relacionada, diretamente, com a qualidade da água domanancial de captação, como aprendemos a determinar, anteriormente, bem como do enquadramento de sua classe, conforme disposto pela Resolução Conama nº 357/2005, alterada e complementada pela Resolução Conama nº 430/2011, e também da qualidade da água desejada para a água tratada (Quadro 7). Quadro 7 – Definição dos processos de tratamento de água, de acordo com a classificação do manancial de captação Classe Tratamento Etapas Classe especial - Desinfecção Classe 1 Simplificado Clarificação por meio de filtração e desinfecção e correção de pH. Classe 2 Convencional Clarificação por meio de coagulação e floculação, seguida de desinfecção e correção de pH. Classe 3 Avançado Remoção e/ou inativação de constituintes que podem conferir à água características como: cor, odor, sabor e atividade tóxica ou patogênica. Fonte: adaptado de Brasil (2005, on-line) Conforme observado no Quadro 7, águas de melhor qualidade podem ser aproveitadas com menos exigência de tratamento. Dessa forma, caro acadêmico, você, como profissional que pode trabalhar com tratamento de água para fins de abastecimento público, deve se atentar ao fato de que a qualidade aquífera de determinado manancial pode ser alterada por vias naturais, ou, ainda, em decorrência das atividades humanas, de maneira que a não proteção dos mananciais de abastecimento pode implicar diretamente no processo de potabilização da água. 147 Além disso, note que a desinfecção é etapa obrigatória do tratamento de água, conforme Art. 24 da Portaria MS nº 2.914/2011: “toda água para consumo humano, fornecida coletivamente, deverá passar por processo de desinfecção ou cloração” (BRASIL, 2011, on-line). 3 TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO DA ÁGUA Para os processos de tratamento, temos as tecnologias de tratamento da água, as quais, de acordo com o Manual de Saneamento (BRASIL, 2015), podem ser enquadradas em dois grupos: sem ou com coagulação química, e, dependendo da qualidade da água bruta, ambos os grupos podem ou não ser precedidos de pré- tratamento ou de complementações específicas. O que é coagulação? O Manual de Saneamento (BRASIL, 2015, p. 115) a define como “alteração físico-química de partículas coloidais da água, caracterizada principalmente por cor e turbidez, produzindo partículas que possam ser removidas por processo físico de separação, usualmente a sedimentação”. ATENÇÃO 3.1 TECNOLOGIAS QUE DISPENSAM O USO DE COAGULANTE Dentre as tecnologias que dispensam o uso de coagulante, temos, como alternativa, a filtração lenta e a filtração em múltiplas etapas. 3.1.1 Filtração lenta Por meio da filtração lenta, promove-se a passagem da água por um meio poroso, normalmente composto de areia, de modo a melhorar as características da água, tornando-a adequada para o consumo humano. Esse método costuma ser adotado em pequenas comunidades, onde as águas dos mananciais apresentam baixos teores de cor e turbidez. 148 O material filtrante é constituído por uma camada de areia fina com tamanho efetivo entre 0,25 e 0,35 mm e coeficiente de uniformidade entre 2 e 3 mm, com profundidade inicial de 0,90 a 1,20 m, apoiada sobre uma camada de pedregulho entre 0,25 e 0,35 m (RICHTER, 2009). A altura total do filtro lento, geralmente, está na faixa de 2,50 a 3,50 m, de modo que a relação entre o comprimento e a largura é de 2:1. A Figura 14 ilustra o corte transversal de um filtro lento. Figura 14 – Pequeno filtro lento (corte) Fonte: Richter (2009, p. 271) Segundo o Manual de Saneamento (BRASIL, 2015), os mecanismos que atuam na filtração são: • Ação mecânica de coar: retenção das maiores partículas nos interstícios dos grãos de areia. • Sedimentação: depósito das partículas sobre a superfície dos grãos de areia. • Ação biológica: certas variedades de bactérias desenvolvem uma camada gelatinosa (schmutzdecke) nos grãos de areia na superfície do leito filtrante, a qual, por meio da adsorção, retém microrganismos e partículas finas. Na filtração lenta, utilizam-se taxas de filtração não superiores a 6,0 m3/m2 dia (NBR 12.216), tal que a purificação da água se dá por meio de ação mais biológica do que físico-química, devido à formação da camada superficial schmutzdecke. Além da boa remoção das bactérias presentes na água, os filtros lentos são capazes de remover quase 100% da turbidez, até 25% da cor e até 60% do ferro (RICHTER, 2009). 149 É importante destacar que, ao longo da operação de filtração, sob carga hidráulica constante, a camada superior da areia colmatará, gradativamente, reduzindo a vazão da água filtrada e, assim, quando uma queda considerável da vazão ou a perda de carga do projeto for atingida, deve-se realizar a limpeza do filtro. 3.1.2 Filtração em múltiplas etapas Na filtração em múltiplas etapas, a água passa por sucessivas etapas de tratamento, removendo, progressivamente, as substâncias sólidas presentes. Essas etapas são: pré-filtração dinâmica, pré-filtração grosseira e filtração lenta. O método costuma ser adotado em zonas rurais, bem como em pequenos e médios municípios. A Figura 15 traz uma representação esquemática da tecnologia abordada. Figura 15 – Tecnologia de filtração em múltiplas etapas FONTE: Calijuri e Cunha (2013, p. 414) 3.2 TECNOLOGIAS QUE FAZEM O USO DE COAGULANTE As tecnologias que fazem uso de coagulante químico podem ser complementadas com fluoretação e correção de pH, cuja desinfecção é obrigatória, de acordo com o Manual de Saneamento (BRASIL, 2015). Dentre estas, tem-se: • Tratamento em ciclo completo: coagulação, floculação, decantação ou flotação e filtração descendente. • Filtração direta descendente: coagulação, floculação e filtração descendente. • Filtração direta ascendente: coagulação e filtração ascendente. 150 • Dupla filtração: coagulação, filtração ascendente e descendente. • Flotofiltração: coagulação, floculação, flotação e filtração descendente na mesma unidade. Acadêmico, nesta unidade aprofundaremos os nossos conhecimentos, especificamente no que diz respeito ao sistema de tratamento de água com ciclo completo. IMPORTANTE 4 SISTEMA CONVENCIONAL DE TRATAMENTO DE ÁGUA COM CICLO COMPLETO O sistema convencional de tratamento de água com ciclo completo, também denominado tratamento convencional, é composto por processos unitários: coagulação e floculação, clarificação (sedimentação ou flotação), filtração, desinfecção e fluoretação, conforme apresentado na Figura 16. Figura 16 – Sistema convencional de tratamento de água Fonte: Sanepar (2019) Na sequência, conceituaremos cada um desses processos unitários. 151 4.1 COAGULAÇÃO E FLOCULAÇÃO Os processos de coagulação e floculação visam transformar as impurezas que se encontram no meio, seja em suspensão, seja na forma coloidal, em partículas maiores (flocos), que, posteriormente, serão removidas nas etapas de sedimentação e filtração ou em ambas (NETTO, 1987; BRAGA et al., 2005). Nas palavras de Heller e Pádua (2010, p. 540): [...] as impurezas que precisam ser removidas da água bruta nas ETAs apresentam grande variação de tamanho. As que se apresentam como matéria particulada causam turbidez à água; substâncias dissolvidas são responsáveis pela coloração, havendo evidência de que o sabor e o odor estejam associados a partículas coloidais [...]. A coagulação desestabiliza as partículas coloidais e suspensas, por meio de ações físicas e reações químicas entre os coagulantes (como sulfato de alumínio – Al2(SO4)3 e cloreto férrico – FeCl2), a água e as impurezas que se encontram no meio líquido. Por meio da hidrólise, em solução aquosa, os íons metálicos de ferro e alumínio formam ligações com os átomos de oxigênio, liberando átomos de hidrogênio e reduzindo o pH da suspensão; os produtos formados nessa etapa são denominados espécies hidrolisadas de alumínio ou de ferro, os quais são transportados por meio da mistura rápida para o contato com as impurezas presentes na água, causando a desestabilização ou o envolvimento nos precipitados(em função da magnitude da dosagem e do pH de coagulação) (LIBÂNIO, 2010; TELLES, 2013). Nas ETAs, a mistura rápida pode ser realizada a partir de sistemas hidráulicos, mecanizados ou de dispositivos especiais. De acordo com Heller e Pádua (2010), são dispositivos de mistura rápida: agitadores mecanizados, entradas de bombas centrífugas, difusores que produzem jatos da solução de coagulante (esses, por sua vez, são aplicados no interior da água a ser tratada) e qualquer trecho ou canalização que produza perda de carga compatível com as condições desejadas, em termos de gradiente de velocidade e tempo de mistura. Normalmente, a calha ou o medidor Parshall é o dispositivo utilizado na medição das vazões de entrada e saída da água, sendo, também, um excelente dispositivo de mistura rápida. O ponto ideal para a dosagem dos coagulantes é no início do ressalto hidráulico, devido à turbulência da água no local (RICHTER, 2009; BRASIL, 2015). Vale ressaltar que existem alguns fatores que podem influenciar a coagulação, dentre eles, citam-se: o tipo de coagulante, a quantidade de coagulante, características químicas da água, pH, tempo de mistura (rápida e lenta), temperatura e agitação (TELLES, 2013). 152 Após as reações que se iniciam na unidade de mistura rápida e que permitem a aglomeração das impurezas presentes na água, é na etapa de mistura lenta que há a aproximação e a colisão das partículas desestabilizadas, formando os flocos (LIBÂNIO, 2010; TELLES, 2013). Os flocos possuem cargas elétricas superficiais positivas, enquanto as impurezas da água têm carga elétrica negativa, sendo essas impurezas, então, retidas por aqueles flocos (BRASIL, 2015). É importante destacar que, na mistura lenta, a velocidade da água deve ser bem dimensionada, uma vez que, se for muito baixa (10 cm/s), o floco depositará e, se for muito alta, o floco pode “quebrar” (acima de 30 cm/s) (BRASIL, 2015). Normalmente, o período de detenção é de 20 e 30 minutos para floculadores hidráulicos e de 30 e 40 minutos para floculadores mecanizados (HELLER; PÁDUA, 2010). Ao final da coagulação e da floculação, caro acadêmico, espera-se a remoção de turbidez, matéria orgânica coloidal, substâncias tóxicas orgânicas e inorgânicas bem como de outras responsáveis por conferir sabor e odor à água, além de microrganismos em geral. 4.2 CLARIFICAÇÃO As duas formas mais comuns de clarificar a água são por sedimentação/ decantação ou a flotação. 4.2.1 Sedimentação A sedimentação, também conhecida por decantação, objetiva a remoção de partículas sólidas em suspensão. Para tanto, utilizam-se forças gravitacionais capazes de separar as partículas de densidade maior do que a da água, depositando-as em uma superfície ou zona de armazenamento, dados velocidade e tempo. Aquelas partículas que não foram removidas nessa etapa deverão ser removidas na etapa de filtração (RICHTER; NETTO, 1991). É nessa etapa que aqueles flocos formados nas unidades anteriores se separam da água, clarificando-a. Segundo Braga et al. (2005), as partículas grandes ou pesadas são removidas com um intervalo de tempo mais curto quando comparado com o das partículas mais leves. Logo, as variáveis que interferem diretamente na sedimentação, são: a forma, o tamanho e a densidade das partículas; e, caso ocorra muita concentração de partículas não sedimentáveis, a sedimentação, por si só, não será eficiente. No projeto de uma unidade de decantação, as dimensões são determinadas de forma que o tempo de decantação seja em torno de duas a três horas, que o comprimento dos decantadores retangulares seja de três a quatro vezes a largura, e que a profundidade seja de, no mínimo, 2,5 m e, no máximo, 5,50 m (BRASIL, 2015). 153 A taxa de aplicação superficial (TAS) é um dos parâmetros de dimensionamento que está diretamente relacionado com a velocidade de sedimentação das partículas suspensas na água, calculada por meio da divisão da vazão afluente ao decantador pela sua área em planta. A ABNT (1992) recomenda a determinação da TAS em ensaios de laboratório. Não sendo possível, os valores encontrados na Tabela 10 podem ser adotados. Tabela 10 – Taxa de aplicação superficial em função da vazão tratada na ETA Vazão tratada na ETA Taxa de aplicação superficial (TAS) Até 1.000 m3/d até 25 m3/m2.d Entre 1.000 e 10.000 m3/d até 35 m3/m2.d quando se tem bom nível operacional, caso contrário, recomenda-se TAS de até 25 até 25 m3/m2.d Mais de 10.000 m3/d até 40 m3/m2.d Fonte: Heller e Pádua (2010, p. 545) Segundo Telles (2013), para que se possa compreender melhor o sistema de sedimentação, o sedimentador pode ser dividido em quatro zonas: • Zona de turbilhonamento: é a entrada do decantador. É onde ocorre agitação, mudando, constantemente, as nuvens de flocos de lugar. • Zona de sedimentação: as partículas avançam e, lentamente, descem à zona de repouso. Não há agitação. • Zona de ascensão: na saída, os flocos que não alcançam a zona de repouso seguem o movimento ascensional da água e aumentam a velocidade na passagem pelo vertedor (efeito saída). • Zona de repouso: não é influenciada pelas correntezas do decantador, a não ser que ocorram anomalias, como inversão das camadas de água pela mudança brusca de temperatura, fermentação do lodo e outros. 4.2.2 Flotação A flotação pode ser empregada dependendo da qualidade da água. Na entrada dos flotadores, promove-se a formação de emulsão ar/água, que é misturada com a água floculada. Dessa forma, os flocos, de densidade menor do que a do líquido em suspensão tendem a subir a altas velocidades até a superfície, para posterior remoção, devido às microbolhas de ar aderidas à sua estrutura (RICHTER, 2009; CALIJURI; CUNHA, 2013). Dentre as principais técnicas de flotação que podem ser empregadas, tem-se: 154 • Flotação por ar disperso ou ar induzido: as bolhas são geradas por meio da agitação, a partir de rotores, ou pela passagem de gás por placa porosa. • Flotação eletrolítica: as bolhas são geradas por eletrólise da água. • Flotação por ar dissolvido a vácuo: geram-se as bolhas por dissolução do ar na água à pressão atmosférica e a sua posterior liberação numa câmara com pressão negativa. • Flotação por ar dissolvido por pressurização: geram-se as bolhas por dissolução do ar na água sob pressão e a sua posterior liberação à pressão atmosférica. É importante destacar que, embora a flotação também requeira coagulação e floculação prévia da água, o tamanho do floco necessário para flotar é menor do que para sedimentar e, assim, há menos tempo de detenção, normalmente, de 8 a 25 minutos. Além dessa vantagem, segundo Heller e Pádua (2010), dentre as principais vantagens da utilização de flotadores, ao invés de decantadores, pode-se citar: são unidades compactas, produzem lodos com maiores teores de sólidos, reduz- se a quantidade de coagulante primário, o tempo de floculação e o volume de água descartada com o lodo, promove-se air stripping de substâncias voláteis presentes na água e certo grau de oxidação dela, facilitando a remoção de metais solúveis. E, de acordo com a Portaria MS nº 2.914/2011, todas as águas provenientes de manancial superficial deverão passar por processo de filtração. 4.3 FILTRAÇÃO Na etapa de filtração, utiliza-se diversos meios porosos filtrantes sobrepostos em camadas, a exemplo da areia, do carvão antracito, da terra diatomácea, dentre outros que são capazes de remover as impurezas leves, ou, finamente, divididas, presentes na água. A filtração pode ser rápida ou lenta, diferenciada por alguns pontos, conforme o Quadro 8. Quadro 8 – Características dos filtros lentos e rápidos Item Filtros lentos Filtros rápidos Taxa de filtração 1 - 7,5 m3/m2.dia. 120 - 480 m3/m2.dia. Profundidade do leito 0,3 m de pedregulho. 1,0-1,5 m de areia. 0,4 m de pedregulho. 0,5-0,7 m de areia. Tamanho efetivo 0,15-0,35 mm. 0,45 mm a maior. Coeficiente de uniformidadeda carreira de filtração entre limpezas 20-60 dias. 1-3 dias. Perda de carga limite Profundidade da água no filtro. Profundidade da água no filtro. Penetração da matéria em suspensão Superficial. Profunda. 155 Item Filtros lentos Filtros rápidos Método de limpeza Raspagem da camada superficial e lavagem da areia removida. Lavagem à contracorrente a ar e água, ou somente à água, em alta taxa. Quantidade de água usada para lavar o filtro (% da água processada) 0,2-0,6% 1-6% Pré-tratamento Geralmente, nenhum. Coagulação + Floculação + Decantação ou flotação. Fonte: Richter (2009, p. 238) A filtração lenta não exige pré-tratamento e foi abordada anteriormente. Dessa forma, neste item, veremos a filtração rápida. Segundo Telles (2013), no processo de filtração, alguns fenômenos estão envolvidos, como: • Ação mecânica de coagem. • Sedimentação das partículas sobre os grãos de areia. • Floculação de partículas que estavam em formação pelo aumento de contato entre elas. • Formação de película gelatinosa na superfície da areia devido aos microrganismos em desenvolvimento. De acordo com a NBR 12.216 (ABNT, 1992), para as camadas filtrantes, há as seguintes recomendações: Areia: • Espessura mínima da camada – 0,25 m. • Tamanho efetivo das partículas – 0,40 a 0,45 mm. • Coeficiente de uniformidade – 1,4 a 1,6. Carvão antracito: • Espessura mínima da camada – 0,45 m. • Tamanho efetivo – 0,8 a 1,0 mm. • Coeficiente de uniformidade inferior ou igual a 1,4. Já para a camada torpedo, as características sugeridas são (TELLES, 2013): • Espessura da camada – 0,08 a 0,125 mm. • Tamanho efetivo – 0,8 mm. • Coeficiente de uniformidademedida de profilaxia da cárie dentária (LIBÂNIO, 2010). Os compostos de flúor mais utilizados para este fim são: fluoreto de sódio comercial, fluoreto de cálcio, fluossilicato de sódio e ácido fluossilícico (TELLES, 2013). 159 4.6 PROCESSOS PARA A REMOÇÃO DE OUTROS CONTAMINANTES Além dos processos unitários utilizados no tratamento convencional de água, outros processos também podem ser empregados para complementar o tratamento, de modo a remover os compostos orgânicos e inorgânicos, sendo esses processos para a remoção de outros contaminantes. Como processos avançados de tratamento de água, podemos citar oxidação, adsorção, air stripping, troca iônica e membranas filtrantes: • Oxidação: ela ocorre pela transferência de elétrons, havendo, assim, espécies reduzidas e oxidadas na solução. De acordo com Calijuri e Cunha (2013), normalmente, os desinfetantes utilizados no tratamento de água são, também, oxidantes, então, são capazes de remover gosto, odor, ferro, manganês, cianetos, arsênio e alguns micropoluentes. • Air stripping: o processo de aeração é utilizado para a remoção de gases dissolvidos (como gás carbônico e gás sulfídrico), que podem tornar a água agressiva e geradora de danos aos componentes do sistema de distribuição. O processo consiste em colocar uma fase gasosa em contato direto com a água a ser tratada, de modo a transferir substâncias solúveis do ar para a água (aeração) e substâncias voláteis da água para o ar (air stripping). Para tanto, podem ser utilizados vários modelos, como aeradores tipo cascata, de repuxo e de bandeja. • Adsorção: o processo de adsorção permite a transferência de moléculas contaminantes orgânicas e inorgânicas da água para a superfície do adsorvente, podendo ser químico (quando há reação entre adsorvente e adsorvato) ou físico (quando envolve forças de Van der Waals e interações eletrostáticas entre adsorvente e adsorvato). Em todo o mundo, o adsorvente mais utilizado é o carvão ativado, capaz de remover compostos que geram cor, gosto e odor à água, como pesticidas, cianotoxinas e corantes. No processo de adsorção, nas ETAs, o carvão ativado pode ser utilizado na forma de pó (CAP) ou granular (CAG), de modo que, normalmente, o CAP é aplicado, na forma de suspensão, em um local que atenda às unidades de filtração, enquanto o CAG é utilizado em colunas, por meio das quais escoa a água filtrada. • Troca iônica: é uma reação química que ocorre quando um íon da solução troca de lugar com outro íon de igual carga elétrica (ou seja, troca-se cátion por cátion e ânion por ânion), que se encontra ligado a uma partícula sólida imóvel (CALIJURI; CUNHA, 2013). Para tanto, podem ser utilizadas resinas de troca iônica naturais ou sintéticas, as quais são capazes de desmineralizar a água que passa pela coluna, substituindo cátions Ca2+, Mg2+ e Na+ por H+ e ânions Cl-, I- e F- por OH-. • Membranas filtrantes: são barreiras físicas que permitem a passagem da água, retendo espécies indesejáveis presentes na solução de alimentação. Quando a força motriz utilizada para promover a separação é a diferença de pressão, as membranas 160 classificam-se, em função de sua porosidade, em membranas de microfiltração, ultrafiltração, nanofiltração e osmose inversa. ◦ Membranas de microfiltração: possuem porosidade de 0,1 µm a 5 µm, capazes de reter vírus, bactérias, protozoários e partículas de maiores dimensões. ◦ Membranas de ultrafiltração: possuem porosidade de 0,001 µm a 0,1 µm, capazes de reter o material removido na microfiltração e, ainda, coloides. ◦ Membranas de nanofiltração: possuem porosidade da ordem de 0,001 µm, capazes de reter moléculas orgânicas de dimensões maiores do que a porosidade da membrana, assim como íons divalentes e trivalentes. ◦ Membranas de osmose inversa: possuem porosidadeClorito 1 mg/L Cloro residual livre 5 mg/L Cloraminas total 4,0 mg/L 164 Parâmetro Valor Máximo Permissível (VMP) 2, 4, 6 Triclorofenol 0,2 mg/L Trihalometanos total 0,1 mg/L Fonte: Brasil (2011, on-line) Para finalizarmos o presente tópico, é importante destacar que os parâmetros estão em constante revisão, como nas palavras de Richter (2009, p. 66): [...] a expectativa atual é focalizada em se obter níveis o mais baixo possível de turbidez, maior ênfase na identificação e eliminação de compostos geradores de sabor e odor na água, redução da concentração de carbono orgânico total (COT) para reduzir os trialometanos (TAM), maior controle da deterioração da qualidade da água no sistema de distribuição e monitoração dos subprodutos da corrosão. Assim, caro acadêmico, finalizamos os nossos estudos sobre o abastecimento de água potável e, na próxima unidade, aprofundaremos os nossos conhecimentos sobre o esgotamento sanitário. 165 LEITURA COMPLEMENTAR CAPTAÇÃO DE ÁGUA DA CHUVA É ESTRATÉGIA PARA DIMINUIR CONSUMO Com a falta de periodicidade de chuvas no país, é de suma importância saber como utilizar a água pluvial no futuro. Para isso, uma prática tem ganhado adeptos em grandes construções, como edifícios e indústrias, com o objetivo de equalizar os períodos de secas e economizar. O sistema de captação também pode ser adaptado em casas residenciais. O engenheiro e coordenador do curso de Engenharia Civil da Anhanguera, Alisson Sousa da Silva, apresenta alternativas eficientes e sustentáveis para aproveitar a água da chuva, como é o caso da criação de reservatórios. “A ideia principal desse sistema é captar a água da chuva e direcioná-la para um reservatório, a cisterna. A captação é feita pelas calhas, que levam a água até um filtro, onde os resíduos e impurezas serão eliminados, e em seguida a água poderá ser usada em diversas atividades”, afirma. A média pluviométrica é a quantidade de chuva de uma região, expressa em milímetros por metro quadrado. Cada milímetro representa um litro que chove em uma área de 1 m². As médias são observadas mensal ou anualmente e, em um ano, a coleta de uma cisterna pode ultrapassar os 92 mil litros. Em construções que acumulam grandes volumes de água, como indústrias e prédios é possível utilizar esse recurso. Segundo o especialista é um processo relativamente simples e promove economia de recursos tanto financeiros como naturais. “Nesses casos, o ideal seria, que na entrada do armazenamento, com um volume grande de água, seja colocado um freio d’água, que diminua sua velocidade impedindo que a entrada na cisterna agite seu conteúdo e suspenda partículas depositadas no fundo. É indicado também um sistema de bombeamento dessa água para que seja levada para um reservatório superior (caixa d’água), onde será destinada aos locais de uso”, detalha. O engenheiro acrescenta que este recurso pode ser usado em residências unifamiliares, prédios comerciais e na indústria. O sistema pode ser adaptado à necessidade do usuário. A água pode ser utilizada em atividades como descargas, limpeza de pisos ou carros, irrigação, entre outros usos domésticos que não necessitem do uso de água potável. 166 Veja algumas dicas para montar um sistema de captação em casa ou sugerir para o condomínio: 1 - Faça uma checagem do telhado. Afinal de contas, essa área será a fonte principal para captar a água da chuva. Caso você note uma sujeira excessiva, providencie uma limpeza, lembrando-se das calhas. 2 - Evite a coleta nos dez primeiros minutos de chuva. É nesse momento que estão os maiores índices de sujeira e que sobrecarregam os filtros das cisternas. 3 - Escolha a cisterna ideal para a sua casa. Aquelas que podem ser instaladas sob o chão têm a vantagem de manter a água acumulada em temperaturas mais baixas, já que elas não sofrem a incidência de luz. 4 - Para escolher o reservatório adequado, confira primeiro a capacidade da caixa d´água. Assim, você escolhe o produto que mais se adeque a sua realidade e complemente o uso doméstico. Há modelos com capacidades que variam entre 2.800 e 10.000 litros. Também existem opções para todos os bolsos. As diferenças básicas são a capacidade de armazenamento, os recursos de filtragem e a distribuição. 5 - A cisterna pode ser feita de alvenaria, plástico modular e fibra de vidro. É importante assegurar que o material não transmita cheiros ou odores e que preserve a qualidade da água. FONTE: https://www.diariodoamapa.com.br/cadernos/cidades/captacao-de-agua-da-chuva-e-estrategia- -para-diminuir-consumo/ . Acesso em: 13 jul. 2020. 167 RESUMO DO TÓPICO 3 Neste tópico, você aprendeu: • A escolha do tipo de tratamento a ser utilizado em uma ETA está relacionada, diretamente, com a qualidade da água do manancial de captação, bem como do enquadramento de sua classe, conforme disposto pela Resolução Conama nº 357/2005, alterada e complementada pela Resolução Conama nº 430/2011. • A desinfecção é etapa obrigatória de tratamento para todas as classes dos corpos hídricos. • Dentre as tecnologias que dispensam o uso de coagulante, temos, como alternativa, a filtração lenta e a filtração em múltiplas etapas. • Quanto às tecnologias que fazem uso de coagulante químico, citam-se: tratamento em ciclo completo, filtração direta descendente, filtração direta ascendente, dupla filtração e também a flotofiltração. • O sistema convencional de tratamento de água com ciclo completo, também denominado tratamento convencional, é composto por processos unitários: coagulação e floculação, clarificação (sedimentação ou flotação), filtração, desinfecção e fluoretação. • A coagulação consiste no processo de adição de reagente químico, com vistas a desestabilizar impurezas presentes na água. • A floculação é processo que permitem a aglomeração das impurezas presentes na água, formando flocos maiores com propriedades de sedimentação/decantação. • No processo de clarificação, a sedimentação utiliza-se de forças gravitacionais capazes de separar as partículas de densidade maior do que a da água, depositando- as em uma superfície ou zona de armazenamento, dados velocidade e tempo. • No processo de clarificação por flotação, os flocos de densidade menor do que a do líquido em suspensão tendem a subir a altas velocidades até a superfície, para posterior remoção, devido às microbolhas de ar aderidas à sua estrutura. • A filtração é um processo de separação sólido-líquido utilizado para promover a remoção de material particulado presente na fase líquida, podendo ser rápida ou lenta, na qual utilizam-se diversos meios porosos filtrantes sobrepostos em camadas. 168 • A desinfecção é realizada com vistas a remover e/ou inativar microrganismos patogênicos, havendo, também, a oxidação de compostos orgânicos e inorgânicos. • A fluoretação consiste na adição de compostos contendo o íon fluoreto, com vistas ao combate da cárie infantil. • Outros processos também podem ser empregados para complementar o tratamento, de modo a remover os compostos orgânicos e inorgânicos, dentre eles: oxidação, adsorção, air stripping, troca iônica e membranas filtrantes. 169 AUTOATIVIDADE 1. São diversos os produtos químicos utilizados no tratamento da água, com vistas a torná-la potável ao consumidor. Sabendo disso, associe os itens, utilizando o código a seguir: I - Oxidantes II - Coagulantes III - Desinfetantes IV - Produtos para correção da dureza ( ) Cloro, ozônio. ( ) Sulfato de alumínio, cloreto férrico. ( ) Cal, carbonato de sódio. ( ) Peróxido de hidrogênio, dióxido de cloro. Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: a) ( ) I - II – III - IV. b) ( ) I - II – IV - III. c) ( ) II - I – III - IV. d) ( ) III - II – IV - I. 2. A Estação de Tratamento de Água é constituída por uma série de processos e operações unitárias com vistas a potabilizar a água bruta antes da distribuição dessa ao consumo humano. Nesse contexto, analise as sentençasa seguir: I. A coagulação consiste no processo de adição de reagente químico, com vistas a desestabilizar impurezas presentes na água. II. A flotação consiste no arraste das impurezas para a superfície de um tanque, a partir da ação de microbolhas. III. A desinfecção é um processo destinado à esterilização de microrganismos patogênicos da água. Assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) As sentenças I e II estão corretas. b) ( ) As sentenças I e III estão corretas. 170 c) ( ) As sentenças II e III estão corretas. d) ( ) Somente a sentença II está correta. 3. Além dos processos unitários utilizados no tratamento convencional de água, outros processos avançados também podem ser empregados, como oxidação, adsorção, air stripping, troca iônica e membranas filtrantes De acordo com esses processos avançados, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: ( ) Na oxidação geralmente são utilizados desinfetantes que são capazes de remover gosto, odor, ferro, manganês, cianetos, arsênio e alguns micropoluentes. ( ) O processo de adsorção permite a transferência de moléculas contaminantes or- gânicas e inorgânicas da água para a superfície do adsorvente, como por exemplo o carvão ativado, que é amplamente utilizado em processos de adsorção. ( ) A troca iônica e as membranas filtrantes são processos que usam barreiras físicas, retendo espécies indesejáveis presentes na solução de alimentação. Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: a) ( ) V – F – F. b) ( ) V – V – V. c) ( ) V – V – F. d) ( ) F – F – V. 4. O sistema convencional de tratamento de água com ciclo completo é composto por alguns processos unitários: coagulação e floculação, clarificação (sedimentação ou flotação), filtração, desinfecção e fluoretação. Assim, explique o processo de coagulação e de floculação e a sua importância no sistema convencional de tratamento. 5. A escolha do tipo de tratamento a ser utilizado em uma estação de tratamento de água está relacionada, diretamente, com a qualidade da água do manancial de captação, bem como do enquadramento de sua classe, conforme disposto na legislação vigente. Neste contexto, disserte sobre as classes dos corpos hídricos e o respectivo tratamento, incluindo as etapas do processo. 171 REFERÊNCIAS ABNT. NBR 12211: Estudos de concepção de sistemas públicos de abastecimento de água – Procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, 1992. ABNT. NBR 12.216: Projeto de estação de tratamento de água para abastecimento público – Procedimento. Rio de Janeiro: ABNT,1992b. ABNT. NBR 12213: Projeto de captação de água de superfície para abastecimento público – Procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, 1992c. ABNT. NBR 12216: Projeto de estação de tratamento de água para abastecimento público – Procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, 1992d. ABNT. NBR 12217: Projeto de reservatório de distribuição de água para abastecimento público – Procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, 1994. ABNT. NBR 12212: Projeto de poço tubular para captação de água subterrânea – Procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, 2017. ABNT. NBR 12215-1: Projeto de adutora de água. Parte 1: conduto forçado. Rio de Janeiro: ABNT, 2017b. ABNT. NBR 12218: Projeto de rede de distribuição de água para abastecimento público – Procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, 2017c. ABNT. NBR 15527: Aproveitamento de água de chuva de coberturas para fins não potáveis – Requisitos. Rio de Janeiro: ABNT, 2019. ABNT. NBR 12214: Projeto de estação de bombeamento ou de estação elevatória de água – Requisitos. Rio de Janeiro: ABNT, 2020. ALVARENGA, J. A. Avaliação da formação de subprodutos da cloração em água para consumo humano. 2010. 120 f. Dissertação (Mestrado em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos) – Programa de Pós-Graduação em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2010. BRAGA, B. et al. Introdução à Engenharia Ambiental: O desafio do desenvolvimento sustentável. 2. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2005. BRASIL. Lei nº 9.433, de janeiro de 1997. Institui a Política Nacional de Recursos Hídricos, cria o Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos, regulamenta o inciso XIX do art. 21 da Constituição Federal, e altera o art. 1º da Lei nº 8.001, de 13 de março de 1990, que modificou a Lei nº 7.990, de 28 de dezembro de 1989. Disponível em: http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/leis/l9433.htm#:~:text=LEI%20N%C2%BA%20 172 9.433%2C%20DE%208%20DE%20JANEIRO%20DE%201997.&text=Institui%20 a%20Po l%C3%ADt ica%20Nac iona l%20de ,o%20 inc iso%20XIX%20do%20 art.&text=1%C2%BA%20da%20Lei%20n%C2%BA%208.001,28%20de%20dezembro%20 de%201989. Acesso em: 23 mar. 2021. BRASIL. Manual de Saneamento. 3. ed. Brasília: Funasa, 2004. BRASIL. Resolução CONAMA nº 357, de 17 de março de 2005. Dispõe sobre a classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes, e dá outras providências. Disponível em: http://www2.mma.gov.br/port/conama/legiabre. cfm?codlegi=459. Acesso em: 1 abr. 2021. BRASIL. Manual de Saneamento. 4. ed. Brasília: Funasa, 2015. BRASIL. Portaria nº 2.914, de 12 de dezembro de 2011. Dispõe sobre os procedimentos de controle e de vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade. Disponível em: https://bvsms.saude.gov.br/bvs/saudelegis/gm/2011/ prt2914_12_12_2011.html. Acesso em: 24 mar. 2021. BRASIL. Resolução Conama nº 430, de 13 de maio de 2011. Dispõe sobre as condições e padrões de lançamento de efluentes, complementa e altera a Resolução nº 357, de 17 de março de 2005, do Conselho Nacional do Meio Ambiente-CONAMA. Disponível em: http:// www2.mma.gov.br/port/conama/legiabre.cfm?codlegi=646. Acesso em: 5 abr. 2021. BRASIL. Indicadores De Qualidade – Índice de Qualidade das Águas (IQA). Brasília, ANA, [2015]. Disponível em: http://pnqa.ana.gov.br/indicadores-indice-aguas.aspx. Acesso em: 28 de agosto de 2020. CALIJURI, M. C.; CUNHA, D. G. F. Engenharia ambiental: conceitos, tecnologia e gestão. Rio de Janeiro: Elsevier, 2013. CETESB. ANA. Guia nacional de coleta e preservação de amostras: água, sedimento, comunidades aquáticas e efluentes líquidos. São Paulo: CETESB; Brasília: ANA, 2011. Disponível em: http://arquivos.ana.gov.br/institucional/sge/CEDOC/Catalogo/2012/ GuiaNacionalDeColeta.pdf. Acesso em: 23 mar. 2021. COLLISCHONN, W.; TASSI, R. Introduzindo hidrologia. Porto Alegre: IPH-UFRGS, 2008. DERISIO, J. C. Introdução ao controle de poluição ambiental. 4. ed. São Paulo: Oficina de Textos, 2012. DI BERNARDO, L.; PAZ, L. P. S. Seleção de tecnologias de tratamento de água. São Carlos: LDiBe, 2008. FELLENBERG, G. Introdução aos problemas da poluição ambiental. São Paulo: EPU, 1980. 173 FREIRE, C. C.; OMENA, S. P. F. Princípios de hidrologia ambiental. Brasília: ANA, 2009. Disponível em: https://capacitacao.ead.unesp.br/dspace/handle/ana/240. Acesso em: 23 mar. 2021. GARCEZ, L.; GARCEZ, C. Água. 2. ed. São Paulo: Callis, 2012. HELLER, L.; PÁDUA, V. L. Abastecimento de água para consumo humano. Belo Horizonte: UFMG, 2006. HELLER, L.; PÁDUA, V. L. Abastecimento de água para consumo humano. 2. ed. Belo Horizonte: UFMG, 2010. v. 1. LIBÂNIO, M. Fundamentos de qualidade e tratamento de água. 3. ed. Campinas: Átomo, 2010. LIMA, A. C. O. Edificações com sistema de águas pluviais: um estudo de caso. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. a. 3, ed. 11, v. 6, p. 134-153, 2018. Disponível em: https://www.nucleodoconhecimento.com.br/engenharia-civil/ aguas-pluviais. Acesso em: 24 mar. 2021. NETTO, J. M. A. Técnica de abastecimento e tratamento de água. São Paulo: Cetesb, 1987. OLIVEIRA, L. H. et al. Levantamento do estado da arte: Água. São Paulo: USP, 2007. Disponível em: http://labeee.ufsc.br/sites/default/files/documents/tecnologias-para-construcao-mais- sustentavel/HabitacaomaisSustentavel_D2.1_agua.pdf.Acesse o QR Code abaixo: 3 PRODUÇÃO AO SANEAMENTO BÁSICO TÓPICO 1 - UNIDADE 1 1 INTRODUÇÃO Acadêmico, no Tópico 1, abordaremos conceitos iniciais do Saneamento Básico e aprofundaremos os conhecimentos sobre o histórico do saneamento no mundo, no cenário brasileiro e a relação do saneamento com a saúde pública. De acordo com a Organização Mundial da Saúde (OMS), cerca de 4,5 bilhões de pessoas no mundo carecem de saneamento seguro (BRASIL, 2019a), englobando os serviços básicos de abastecimento de água e esgotamento sanitário, coleta, transporte e destinação dos resíduos sólidos, tal que a falta ou a inadequação desses serviços, além de promover riscos para a saúde humana, também, aumenta a degradação ambiental. INTERESSANTE Como é o abastecimento de água na sua cidade? Em seu bairro, passa a rede coletora de esgotos? Há coleta de resíduos sólidos na sua residência? Um diagnóstico dos serviços de água e esgoto, do manejo de resíduos sólidos urbanos e da drenagem e do manejo das águas pluviais urbanas pode ser encontrado no link: http:// www.snis.gov.br/. Acesso em: 30 ago. 2022. 2 FUNDAMENTOS DO SANEAMENTO AMBIENTAL O saneamento consiste no controle de fatores do meio físico que exercem ou possam exercer efeitos negativos ao bem-estar do ser humano (físico, mental e social). O termo saneamento provém do verbo “sanear” e significa “tornar higiênico, salubrificar, remediar, tornar habitável, tornar apto à cultura” (SCALIZE; BEZERRA, 2020, p. 7). BRASIL (2004, p. 14) define o saneamento como sendo: [...] o conjunto de ações socioeconômicas que têm por objetivo alcançar níveis de salubridade ambiental, por meio de abastecimento de água potável, coleta e disposição sanitária de resíduos sólidos, líquidos e gasosos, promoção da disciplina sanitária de uso do solo, drenagem urbana, controle de doenças transmissíveis e demais serviços e obras especializadas, com a finalidade de proteger e melhorar as condições de vida urbana e rural. 4 Assim, percebemos que o conceito de saneamento engloba o saneamento básico e o rural. Como vimos anteriormente, o saneamento básico é constituído pelos sistemas de abastecimento de água, de esgotamento sanitário, de drenagem urbana e manejo de águas pluviais e de limpeza urbana e manejo dos resíduos sólidos, todos esses com vistas à promoção da saúde pública. A Constituição Federal de 1988, em sua redação, inclui o Art. 225 dedicado ao meio ambiente, o qual cita que: “todos têm direito ao meio ambiente ecologicamente equilibrado, bem de uso comum do povo e essencial à sadia qualidade de vida, impondo-se ao Poder Público e à coletividade o dever de defendê-lo e preservá-lo para as presentes e futuras gerações” (BRASIL, 1998). Logo, no Brasil, o saneamento básico é um direito assegurado pela Constituição Federal de 1988 e definido pela Lei nº 11.445/2007, alterada e complementada pela Lei nº 14.026/2020, que estabelece as diretrizes nacionais para o saneamento básico, como o conjunto de serviços, infraestruturas e instalações operacionais de: a) abastecimento de água potável: constituído pelas atividades e pela disponibilização e manutenção de infraestruturas e instalações operacionais necessárias ao abastecimento público de água potável, desde a captação até as ligações prediais e seus instrumentos de medição; b) esgotamento sanitário: constituído pelas atividades e pela disponibilização e manutenção de infraestruturas e instalações operacionais necessárias à coleta, ao transporte, ao tratamento e à disposição final adequados dos esgotos sanitários, desde as ligações prediais até sua destinação final para produção de água de reuso ou seu lançamento de forma adequada no meio ambiente; c) limpeza urbana e manejo de resíduos sólidos: constituídos pelas atividades e pela disponibilização e manutenção de infraestruturas e instalações operacionais de coleta, varrição manual e mecanizada, asseio e conservação urbana, transporte, transbordo, tratamento e destinação final ambientalmente adequada dos resíduos sólidos domiciliares e dos resíduos de limpeza urbana; e d) drenagem e manejo das águas pluviais urbanas: constituídos pelas atividades, pela infraestrutura e pelas instalações operacionais de drenagem de águas pluviais, transporte, detenção ou retenção para o amortecimento de vazões de cheias, tratamento e disposição final das águas pluviais drenadas, contempladas a limpeza e a fiscalização preventiva das redes (BRASIL, 2007, s.p.). A Modelagem de Desestatização do Setor de Saneamento Básico e o Relatório de Modelos BNDES, divulgado pelo Dossiê do Saneamento 2006 e pela Unicef (BARBIERI; GIMENES, 2013), trazem os seguintes efeitos positivos do saneamento básico: • melhoria da saúde da população e redução dos recursos aplicados no tratamento de doenças; • diminuição dos custos com tratamento de água para abastecimento, resultantes da poluição dos mananciais de captação; • melhoria do potencial produtivo da população; 5 • eliminação da poluição estético visual e desenvolvimento do turismo; • dinamização da economia e geração de empregos; • eliminação de barreiras não tarifárias para produtos exportáveis das empresas locais • conservação ambiental; • melhoria da imagem institucional; • valorização dos imóveis residenciais e comerciais; • viabilização da abertura de novos negócios nos bairros beneficiados, uma vez que eles passam a ter requisitos básicos para a instalação de novos empreendimentos; • crescimento da atividade de construção civil para atender ao aumento da procura por imóveis residenciais e comerciais em um bairro mais saudável; • aumento da arrecadação de tributos municipais. Logo, podemos concluir que o saneamento básico é capaz de beneficiar não somente o ser humano, mas também o meio ambiente e a economia. Em 2017, o Ministro de Saúde afirmou: “Cada real investido em saneamento economiza 4 reais em saúde, agora, a Organização Mundial da Saúde refez as contas e disse que não é mais 4, é 9. Cada real investido em saneamento economiza 9 reais em saúde” (BRASIL, 2017, on-line). Um dos princípios da Lei nº 11.445/2007, em seu Art. 19 (BRASIL, 2007) é a universalização dos serviços de saneamento básico, e, assim, ela estabelece diretrizes para a Política Federal de Saneamento Básico, determinando que a União elabore o Plano Nacional de Saneamento Básico (Plansab), a partir do qual orientará as ações e os investimentos do Governo Federal. Os Estados e municípios brasileiros devem elaborar seus planos, tomando como diretiva o Plano Nacional, tal que a prestação dos serviços de saneamento básico deverá abranger, no mínimo: I - diagnóstico da situação e de seus impactos nas condições de vida, utilizando sistema de indicadores sanitários, epidemiológicos, ambientais e socioeconômicos e apontando as causas das deficiências detectadas; II - objetivos e metas de curto, médio e longo prazos para a universalização, admitidas soluções graduais e progressivas, observando a compatibilidade com os demais planos setoriais; III - programas, projetos e ações necessárias para atingir os objetivos e as metas, de modo compatível com os respectivos planos plurianuais e com outros planos governamentais correlatos, identificando possíveis fontes de financiamento; IV - ações para emergências e contingências; V - mecanismos e procedimentos para a avaliação sistemática da eficiência e eficácia das ações programadas (BRASIL, 2007, s.p.). Podemos notar que o Plansab consiste em planejamento integrado do saneamento básico, com um horizonte de 20 anos, no período compreendido entre 2014 e 2033. Além disso, o Plansab determina a elaboração de três programas para a implementação da Política Federal de Saneamento Básico: Saneamento Básico Integrado, Saneamento Estruturante e Saneamento Rural. 6 3 CONTEXTO HISTÓRICO DO SANEAMENTO É de conhecimento de todos que a água é um recurso fundamental para a existência do ser humano, e, desde que o homem existe, ele se fixaAcesso em: 24 mar. 2021. POLETO, C. Bacias hidrográficas e recursos hídricos. 1. ed. Rio de Janeiro: Interciência, 2014. REBOUÇAS, A. C.; BRAGA, B.; TUNDISI, J. G. Águas doces no Brasil. 3. ed. São Paulo: Escrituras, 2006. RICHTER, B. D. Em busca da água: um guia para passar da escassez à sustentabilidade. São Paulo: Oficina de Textos, 2015. RICHTER, C. A. Água: métodos e tecnologia de tratamento. São Paulo: Blücher, 2009. RICHTER, C. A.; NETTO, J. M. A. Tratamento de água: Tecnologia atualizada. São Paulo: Blücher, 1991. RIGHETTO, A. M. Manejo de águas pluviais urbanas. Rio de Janeiro: Abes, 2009. Disponível em: https://www.finep.gov.br/images/apoio-e-financiamento/historico-de- programas/prosab/prosab5_tema_4.pdf. Acesso em: 22 mar. 2021. SANEPAR. Relatório Anual da Qualidade da Água 2019: Sistema de Abastecimento de Maringá. Curitiba: Sanepar, 2019. Disponível em: http://relatorioqualidadeagua. sanepar.com.br/2019/167.pdf. Acesso em: 5 abr. 2021. 174 SCALIZE, P. S.; BEZERRA, N. R. (org.). Curso de especialização de saneamento e saúde ambiental: Saneamento básico rural. 1. ed. Goiânia: Cegraf-UFG, 2020. Disponível em: https://files.cercomp.ufg.br/weby/up/688/o/Saneamento_Basico_Rural.pdf. Acesso em: 5 abr. 2021. TELLES, D. D. Ciclo Ambiental da Água: da chuva à gestão. São Paulo: Edgar Blücher, 2013. TUNDISI, J. G.; MATSUMURA-TUNDISI, T. Recursos hídricos no século XXI. São Paulo: Oficina de Textos, 2011. WHO. Guidelines for Drinking-water Quality: Recommendations. 3th ed. Geneva: WHO, 2008. 175 EFLUENTES DOMÉSTICOS E INDUSTRIAIS UNIDADE 3 OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM PLANO DE ESTUDOS A partir do estudo desta unidade, você deverá ser capaz de: • Apresentar as características qualitativas e quantitativas dos esgotos domésticos; • Conhecer os diferentes sistemas de esgotamento sanitário; • Entender a classificação dos processos de tratamento de esgoto; • Identificar os padrões de lançamento de esgotos; Esta unidade está dividida em três tópicos. No decorrer dela, você encontrará autoativi- dades com o objetivo de reforçar o conteúdo apresentado. TÓPICO 1 – CARACTERÍSTICAS DO EFLUENTES TÓPICO 2 – SISTEMA DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO TÓPICO 3 – TRATAMENTO DE EFLUENTES Preparado para ampliar seus conhecimentos? Respire e vamos em frente! Procure um ambiente que facilite a concentração, assim absorverá melhor as informações. CHAMADA 176 CONFIRA A TRILHA DA UNIDADE 3! Acesse o QR Code abaixo: 177 TÓPICO 1 - CARACTERÍSTICAS DO EFLUENTES UNIDADE 3 1 INTRODUÇÃO O termo esgoto diz respeito aos despejos provenientes dos diversos usos que o ser humano faz da água, a exemplo do doméstico, usos os quais, em geral, apresentam características físicas, químicas e biológicas consideradas danosas à saúde dos seres vivos e ao meio ambiente, necessitando, assim, de tratamento antes do lançamento nos corpos hídricos receptores. Nesse sentido, acadêmico, no Tópico 1, abordaremos as características qualitativas e quantitativas dos esgotos domésticos, uma vez que o tipo de tratamento aplicado irá depender dessas características. 2 DEFINIÇÃO DO TERMO “ESGOTO” O ciclo artificial da água, ilustrado na Figura 1, é explicado da seguinte forma: determinada cidade capta a água e a trata, com vistas à distribuição aos pontos de consumo. Os esgotos gerados nesses pontos são coletados e transportados para uma Estação de Tratamento de Esgotos (ETE); após o tratamento, o esgoto é despejado no corpo hídrico receptor. Outra cidade, a jusante da primeira, capta a água com vistas ao abastecimento público, reiniciando, assim, o ciclo, antes que haja a recuperação completa do corpo d’água. 178 Figura 1 – Ciclo artificial da água Fonte: https://meioambiente.culturamix.com/gestao-ambiental/o-ciclo-do-saneamento-caracteristicas-ge- rais. Acesso em: 9 set. 2022. Atente-se, caro acadêmico, para o fato de que a terminologia esgoto é utilizada para caracterizar todos os despejos resultantes dos usos que são feitos da água, enquanto que “esgoto sanitário” é o termo utilizado para definir os despejos líquidos constituídos da somatória dos esgotos domésticos e industriais e das águas de infiltração (VON SPERLING, 1996). Esgotos domésticos são aqueles provenientes das atividades domésticas para fins higiênicos (gerados nos sanitários, nas lavanderias, cozinhas, dentre outros), seja nos domicílios, seja nos estabelecimentos comerciais. 179 Tais esgotos apresentam características bem definidas, contendo, em sua essência, matéria orgânica, sendo compostos, basicamente, por urina, fezes, águas de banho, restos de alimentos e águas de lavagem. São divididos em: águas negras (subdivididas em águas amarelas e marrons, provenientes de instalações sanitárias, contendo urina e fezes) e águas cinzas (provenientes dos demais usos domésticos) (BRASIL, 2015; VON SPERLING, 1996; MENDONÇA; MENDONÇA, 2017). Já os esgotos industriais são aqueles provenientes das mais diversas atividades da indústria (têxtil, alimentos, papel e celulose etc.), cuja composição varia da matéria orgânica à mineral. Atente-se, caro acadêmico, ao fato de que, para esses esgotos, a sua natureza deverá ser avaliada com vistas a verificar se poderão ser lançados, in natura, na rede de esgotos, ou se haverá a necessidade de tratamento prévio na própria indústria ou em uma empresa terceirizada. O Manual de Saneamento (BRASIL, 2015) destaca que o lançamento in natura dos esgotos industriais é proibido para todos aqueles que apresentam temperatura superior a 45 ºC, ou que possam, de alguma forma, interferir no sistema de esgotamento sanitário, obstruir tubulações e equipamentos, ou, ainda, oferecer riscos à segurança e problemas na operação das redes coletoras. Além da classificação quanto à origem, os esgotos também podem ser classificados em fresco e séptico. Esgoto fresco é aquele que contém oxigênio dissolvido e permanece fresco enquanto existir decomposição aeróbia. Por sua vez, esgoto séptico é aquele cujo oxigênio dissolvido foi esgotado, estabelecendo-se a decomposição anaeróbia dos sólidos e a produção de gases (MENDONÇA; MENDONÇA, 2017). Caro acadêmico, é importante destacar que, para fins de projeto de uma ETE, constituinte de um sistema de esgotamento sanitário, é importante o conhecimento das características qualitativas e quantitativas desse sistema, de modo que, nesta unidade, será dada ênfase nos esgotos domésticos, uma vez que os industriais apresentam características variáveis, com base na atividade exercida pela indústria. 3 CARACTERÍSTICAS QUALITATIVAS DO ESGOTO DOMÉSTICO Os esgotos contêm, aproximadamente, 99,93% de água, e o restante compõem- se de sólidos orgânicos e inorgânicos, conforme representado na Figura 2. É exatamente devido a essa pequena fração, caro acadêmico, que os esgotos devem ser tratados. 180 Figura 2 – Composição dos esgotos domésticos Fonte: Mendonça e Mendonça (2017, p. 26) O Quadro 1 trata das características físicas, químicas e biológicas que os esgotos podem apresentar. Quadro 1 – Principais características físicas, químicas e biológicas dos esgotos domésticos Parâmetro Descrição Características físicas Temperatura • Ligeiramente superior à da água de abastecimento. • Apresenta variação sazonal. • Influencia a atividade microbiana, na solubilidade dos gases e na viscosidade do líquido. Cor • Esgoto fresco: ligeiramente, cinza. • Esgoto séptico: cinza-escuro ou preto. • Esgoto industrial: tem coloração característica. Odor • Esgoto fresco: odor de mofo, razoavelmente, suportável. • Esgoto séptico: odor de ovo podre devido à formação do gás sulfídrico, sendo insuportável. • Esgoto industrial: tem odor característico. Turbidez • Causada pelos sólidos em suspensão. • Esgotos mais frescos ou mais concentrados possuem turbidez mais elevada. Características químicas 181 Parâmetro Descrição Sólidos totais Em suspensão - Fixos - Voláteis Dissolvidos - Fixos - Voláteis Sedimentáveis • Orgânicose inorgânicos; suspensos e dissolvidos; sedimentáveis. • Fração dos sólidos orgânicos e inorgânicos que não são filtráveis. • Componentes minerais, não incineráveis e inertes dos sólidos em suspensão. • Componentes orgânicos dos sólidos em suspensão. • Fração dos sólidos orgânicos e inorgânicos, que são filtráveis. • Componentes minerais dos sólidos dissolvidos. • Componentes orgânicos dos sólidos dissolvidos. • Fração dos sólidos orgânicos e inorgânicos que sedimenta, em 1 hora, no cone Imhoff. Matéria orgânica Determinação indireta DBO5 DQO Determinação direta COT • Mistura heterogênea de diversos compostos orgânicos. Principais componentes: proteínas, carboidratos e lipídios. • Demanda Bioquímica de Oxigênio: associa-se à fração biodegra- dável dos compostos orgânicos carbonáceos. Mede o oxigênio consumido após cinco dias, a 20 ºC, pelos microrganismos na estabilização bioquímica da matéria orgânica. • Demanda Química de Oxigênio: mede a quantidade de oxigênio necessária para a estabilização química da matéria orgânica car- bonácea. Utiliza fortes agentes oxidantes em condições ácidas. • Carbono Orgânico Total: mede, diretamente, a matéria orgânica carbonácea, por meio da conversão do carbono orgânico em gás carbônico. Nitrogênio total Nitrogênio orgânico Amônia Nitrito Nitrato • Inclui nitrogênio orgânico, amônia, nitrito e nitrato. É um nutriente importante no desenvolvimento de microrganismos utilizados no tratamento biológico dos esgotos. • Nitrogênio na forma de proteínas, aminoácidos e ureia. • Produzida como primeiro estágio de decomposição do nitrogênio orgânico. • Estágio intermediário da oxidação da amônia. No esgoto bruto é, praticamente, ausente. • Produto final da oxidação da amônia. No esgoto bruto, também é, praticamente, ausente. Fósforo Fósforo orgânico Fósforo inorgânico • O fósforo total existe na forma orgânica e inorgânica. Também é um nutriente indispensável no tratamento biológico. • Combinado à matéria orgânica. • Ortofosfatos e polifosfatos. pH • Indicador das características ácidas ou básicas do esgoto. Em pH 7, a solução é dita neutra. 182 Parâmetro Descrição Alcalinidade • Indicador da capacidade tampão do meio. É devido à presença de bicarbonato, carbonato e íon hidroxila (OH-). Cloretos • Provenientes da água de abastecimento e dos dejetos humanos. Óleos e graxas • Fração da matéria orgânica solúvel em hexanos. Nos esgotos do- mésticos, as fontes são óleos e gorduras utilizados nos alimentos. Características biológicas Bactérias • Organismos protistas unicelulares. • Apresentam-se em várias formas e tamanhos. • São os principais responsáveis pela estabilização da matéria orgânica. • Algumas bactérias são patogênicas, causando, principalmente, doenças intestinais. Fungos • Organismos aeróbios, multicelulares, não fotossintéticos e hete- rotróficos. • Importantes na decomposição da matéria orgânica. • Podem crescer em condições de baixo Ph. Protozoários • Organismos unicelulares sem parede celular. • A maioria é aeróbia ou facultativa. • Alimentam-se de bactérias, algas e outros microrganismos. • São importantes no tratamento biológico para a manutenção de equilíbrio entre os diversos grupos. • Alguns são patogênicos. Vírus • Organismos parasitas, formados pela associação de material genético (DNA ou RNA) e uma carapaça proteica. • Causam doenças e podem ser de difícil remoção no tratamento da água ou do esgoto. Helmintos • Animais superiores. • Os ovos de helmintos presentes nos esgotos podem causar doenças. Fonte: adaptado de Von Sperling (1996, p. 61-63) Caro acadêmico, a depender da concentração destes constituintes, os esgotos podem ser classificados em diluído, médio ou forte, conforme o Quadro 2. Quadro 2 – Composição típica de esgoto doméstico Componente Concentração Diluído Médio Forte Sólidos totais (mg/L) 390 720 1.230 Sólidos dissolvidos totais (mg/L) 270 500 860 Sólidos dissolvidos fixos (mg/L) 160 300 520 183 Componente Concentração Diluído Médio Forte Sólidos dissolvidos voláteis (mg/L) 110 200 340 Sólidos suspensos (mg/L) 120 210 400 Sólidos suspensos fixos (mg/L) 25 50 85 Sólidos suspensos voláteis (mg/L) 95 160 315 Sólidos sedimentáveis (mg/L) 5 10 20 Demanda bioquímica de oxigênio (DBO5) (mg/L) 110 190 350 Carbono orgânico total (COT) (mg/L) 80 140 260 Demanda química de oxigênio (DQO) (mg/L) 250 430 800 Nitrogênio total (mg/L) 20 40 70 Nitrogênio orgânico (mg/L) 8 15 25 Nitrogênio amoniacal (mg/L) 12 25 45 Nitritos (mg/L) 0 0 0 Nitratos (mg/L) 0 0 0 Fósforo total (mg/L) 4 7 12 Fósforo orgânico (mg/L) 1 2 4 Fósforo inorgânico (mg/L) 3 5 10 Cloretos* (mg/L) 30 50 90 Sulfatos* (mg/L) 20 30 50 Óleos e graxas (mg/L) 50 100 900 Compostos orgânicos voláteis (mg/L) 400 Coliformes totais (nº/100 mL) 106 a 107 107 a 109 107 a 109 Coliformes termotolerantes (nº/100 mL) 103 a 105 104 a 106 105 a 108 Oocistos de Cryptosporidium (nº/100 mL) 101 a 100 101 a 100 101 a 102 Cistos de Giardia lamblia (nº/100 mL) 101 a 101 101 a 102 101 a 103 *Valores podem ser maiores em função da quantidade de constituintes presentes no sistema de abasteci- mento de água. Fonte: adaptado de Metcalf e Eddy (2003) e Mendonça e Mendonça (2017) Geralmente, a carga orgânica das estações de tratamento de esgoto é expressa em quilograma de DBO por dia ou quilograma de sólidos suspensos (SS) por dia: 184 3 6 ( / ) ( / ) 86400( / )Carga orgânica ( / ) 10 ( / ) concentração g m vazão L s s diaDBO kg dia g kg × ×= 3 6 ( / ) ( / ) 86400( / )Carga orgânica ( / ) 10 ( / ) concentração mg L vazão m dia s diaSS kg dia mg kg × ×= Exemplo 1: supondo que os esgotos domésticos de uma população residencial têm cota per capita média de 250 L/hab./dia, DBO de 200 mg/L e SS de 240 mg/L, então, a contribuição per capita é de: 3 3 3 200( / ) 0,250( / . )Carga orgânica ( / ) 10 50 g/hab.dia 10 ( / ) mg L m hab diaDBO kg dia mg kg ×= × = 3 3 3 240( / ) 0,250( / hab. )Carga orgânica ( / ) 10 60 g/hab.dia 10 ( / ) mg L m diaSS kg dia mg kg ×= × = 4 CARACTERÍSTICAS QUANTITATIVAS DO ESGOTO DOMÉSTICO Quanto às características quantitativas do esgoto doméstico, avaliam-se a contribuição per capita e a vazão dos esgotos. A contribuição per capita dos esgotos domésticos depende diretamente do sistema de abastecimento de água e, como vimos, anteriormente, o consumo per capita de água é variável e dependente de vários fatores, dentre eles: renda familiar, hábitos higiênicos e culturais da população, abundância ou escassez de mananciais, temperatura da região e outros. A relação água/esgoto é conhecida como coeficiente de retorno C, que estabelece uma relação entre o volume de água fornecido à população e o volume de esgoto que é recebido na rede de esgotamento sanitário (MENDONÇA; MENDONÇA, 2017). O coeficiente de retorno, normalmente, situa-se na faixa de 50 a 90%, tal que, para fins de projeto, o valor de 0,8 (80%) é utilizado, uma vez que, do total de água distribuída, parte dela não vai para o sistema de esgotamento. Nas residências, a água é desviada para encher piscinas, lavar calçadas e veículos e irrigar jardins. 185 Quanto à variação da vazão, os esgotos podem apresentar variações horárias, diárias e sazonais nas vazões, de acordo com alguns fatores, como os hábitos da população, a precipitação atmosférica e a temperatura da região. A vazão de esgoto, para uma mesma população, pode variar de acordo com as horas do dia (variações horárias), os dias (variações diárias) e meses. Logo, há três coeficientes: • k1 é o coeficiente de máxima vazão diária. Estabelece relação entre a maior vazão diária verificada no ano e a vazão média diária anual. • k2 é o coeficiente de máxima vazão horária. Estabelece relação entre a maior vazão observada em um dia e a vazão horária do mesmo dia. • k3 é o coeficiente de mínima vazão horária. Estabelece relação entre a vazão mínima e a vazãomédia anual. 186 RESUMO DO TÓPICO 1 Neste tópico, você aprendeu: • A terminologia esgoto é utilizada para caracterizar todos os despejos resultantes dos usos que são feitos da água. • Esgoto sanitário é o termo utilizado para definir os despejos líquidos constituídos da somatória dos esgotos domésticos e industriais e das águas de infiltração. • Esgotos domésticos são aqueles provenientes das atividades domésticas, como os gerados nos sanitários, nas lavanderias, cozinhas, dentre outros), seja nos domicílios, seja nos estabelecimentos comerciais. • Esgoto fresco é aquele que contém oxigênio dissolvido e permanece fresco enquanto existir decomposição aeróbia. • Esgoto séptico é aquele cujo oxigênio dissolvido foi esgotado, estabelecendo-se a decomposição anaeróbia dos sólidos e a produção de gases. • Os esgotos domésticos são constituídos por 99,93% de água e 0,07% de sólidos, sendo que os sólidos podem ser 50% orgânicos e 50% inorgânicos. • Os sólidos orgânicos são compostos por proteínas, carboidratos e lipídios, e os sólidos inorgânicos por detritos minerais pesados, sais e metais. • Dentre as características físicas dos esgotos, destacam-se: temperatura, cor, odor e turbidez, enquanto as químicas englobam os sólidos totais, compostos carbonáceos (DBO, DQO, COT), compostos nitrogenados, compostos fosfatados, pH, alcalinidades, cloretos e óleos e graxas. • Bactérias, fungos protozoários, vírus e os helmintos estão incluídos nas características biológicas dos esgotos. • Nas características quantitativas do esgoto doméstico, avaliam-se a contribuição per capita e a vazão dos esgotos. 187 AUTOATIVIDADE 1. Os esgotos domésticos são aqueles gerados nas residências (cozinha, banheiros e lavanderia), sendo constituídos por aproximadamente 99,93% de água, enquanto o restante é formado por sólidos orgânicos e inorgânicos. Sobre as características físicas dos esgotos, assinale a alternativa CORRETA: a) Esgoto séptico tem odor de mofo. b) Esgoto fresco tem coloração cinza-escura ou preta. c) Esgoto fresco costuma apresentar turbidez mais baixa. d) Esgoto industrial tem coloração e odor característicos. 2. Esgoto é a terminologia adotada para caracterizar todos os despejos resultantes dos usos que se fazem da água, enquanto esgoto sanitário é o termo utilizado para definir os despejos líquidos constituídos da somatória dos esgotos domésticos e industriais e das águas de infiltração. De acordo com essa abordagem, analise as sentenças a seguir I. Esgotos domésticos são aqueles gerados nas cozinhas, nas lavanderias e nos banheiros das residências. II. Esgotos industriais são aqueles provenientes das mais diversas atividades das indústrias, com composição variável. III. Os esgotos podem ser frescos ou sépticos. IV. Esgotos domésticos são divididos em águas negras e águas cinzas. Assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) As sentenças I, II, III e IV estão corretas. b) ( ) Somente a sentença I está correta. c) ( ) Somente a sentença II está correta. d) ( ) Somente a sentença III está correta. 3. Para fins de projeto de uma ETE, constituinte de um sistema de esgotamento sanitário, é importante o conhecimento das características qualitativas e quantitativas desse sistema. Com bases nessas características, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: 188 ( ) Os sólidos totais são divididos em sólidos orgânicos e inorgânicos, podendo ser em suspensão, dissolvidos e sedimentáveis. ( ) A contribuição per capita e a vazão dos esgotos são classificadas como características qualitativas dos esgotos. ( ) Entre as características biológicas estão incluídas as bactérias, fungos, protozoários, vírus e os helmintos. Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: a) ( ) V – F – F. b) ( ) V – F – V. c) ( ) V – V – F. d) ( ) F – F – V. 4. Os esgotos podem apresentar variações horárias, diárias e sazonais nas vazões, de acordo com alguns fatores, como os hábitos da população, a precipitação atmosférica e a temperatura da região. Nesse sentido, diferencie os três coeficientes aplicados quanto à variação da vazão. 5. Supondo que os esgotos domésticos de uma população residencial têm cota per capita média de 250 L/hab./dia, DBO de 350 mg/L e SS de 150 mg/L, calcule a contribuição per capita. 189 TÓPICO 2 - UNIDADE 3 SISTEMA DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO 1 INTRODUÇÃO Os sistemas de tratamento de esgotos são um conjunto de unidades interligadas por canalizações nas quais há a separação dos constituintes e a conversão dos poluentes presentes, antes do lançamento no corpo hídrico receptor. Acadêmico, no Tópico 2, abordaremos o sistema de esgotamento sanitário público separador convencional, constituído de rede coletora e órgãos acessórios, interceptor, emissário, sifão invertido, estação elevatória e ETE. Leia a reportagem “Tudo o que você joga fora vai para os oceanos”, disponível no link: https://www.menos1lixo.com.br/posts/tudo-o-que- voce-joga-fora-vai-pros-oceanos. Acesso em: 9 set. 2022. Após a leitura, reflita: será que todas as residências brasileiras contam com sistema de coleta dos esgotos? Ou será que todos os esgotos são tratados, antes de serem despejados nos corpos hídricos receptores? DICA 2 SOLUÇÕES DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO Por definição, as soluções de esgotamento sanitário podem ser individuais ou coletivas, conforme apresentado na Figura 3. 190 Figura 3 – Alternativas de soluções de esgotamento sanitário e tipos de sistemas Fonte: Brasil (2015, p. 180) As soluções individuais variam, a depender se o domicílio conta ou não com abastecimento de água. “Na medida em que as comunidades e a concentração humana tornam-se maiores, as soluções individuais para remoção e destino adequado do esgoto doméstico devem dar lugar às soluções de caráter coletivo. A solução para esta conjuntura, evitando os problemas de saúde pública e ambiental, depende, em grande parte, da utilização de um conjunto de unidades e serviços que constituem os sistemas de esgotos sanitários”. Fonte: Brasil (2015, p. 216) IMPORTANTE Quanto às soluções coletivas, normalmente, são projetadas para abranger, no mínimo, uma bacia ou sub-bacia hidrográfica dentro do quadro urbano da cidade (BRASIL, 2015), podendo ser do tipo unitário, misto, separador convencional e separador condominial: • Sistema unitário: também denominado combinado, engloba a coleta e o transporte das águas pluviais, dos esgotos domésticos e esgotos industriais e das águas de infiltração, em uma única rede. No Brasil, esse tipo de sistema é proibido, no entanto, alguns países da Europa, América do Norte e Ásia o adotam. 191 • Sistema misto: envolve o recebimento de esgoto sanitário e de uma parcela das águas pluviais. Esse sistema também não é permitido no Brasil, mas a coleta da água da chuva varia de um país para outro; alguns recolhem, apenas, as águas dos telhados, enquanto outros recolhem as águas das chuvas mínimas. • Sistema separador convencional: é definido pela NBR 9.648 como “conjunto de condutos, instalações e equipamentos destinados a coletar, transportar, condicionar e encaminhar somente esgoto sanitário a uma disposição final conveniente, de modo contínuo e higienicamente seguro” (ABNT, 1986, p. 2), ou seja, engloba a coleta e o transporte dos esgotos sanitários em canalizações separadas daquelas que escoam as águas pluviais. No Brasil, ele é muito utilizado, uma vez que associa baixos custos de implantação, pois: as águas pluviais não oferecem os mesmos perigos que o esgoto doméstico, nem todas as ruas da cidade precisam de rede de drenagem pluvial e, ainda, a ausência de águas pluviais permite a diminuição das dimensões das unidades de tratamento dos esgotos sanitários. • Sistema separador condominial: é utilizado no interior dos lotes em cada quarteirão, formando um “condomínio”. Normalmente, o sistema é utilizado quando há dificuldades de execução de redes ou ramais domiciliaresno sistema convencional, proporcionando flexibilidade e economia, devido às menores extensões e à profundidade da rede. A Figura 4 ilustra as diferenças entre o sistema separador absoluto e o sistema combinado em uma cidade. No separador absoluto, a água da chuva que cai na cidade segue em direção à rede pluvial e desta para o corpo receptor. Enquanto isso, os esgotos gerados na cidade são coletados pela rede coletora de esgoto sanitário e desta seguem até a estação de tratamento de esgotos (ETE), para, então, serem despejados no corpo d’água. Quanto ao sistema combinado, a água que cai da chuva se mistura com os esgotos gerados na cidade, em uma única rede de esgotos e água pluvial; que, depois, seguem para o tratamento na ETE e, em seguida, são despejados no corpo d’água. 192 Figura 4 – Sistemas de esgotamento: separador absoluto e combinado Fonte: Mendonça e Mendonça (2017, p. 23) De acordo com Tsutiya e Sobrinho (2011), no sistema unitário, a mistura das águas residuárias com as águas pluviais prejudica e onera o tratamento dos esgotos. Dessa forma, no Brasil, o sistema separador convencional é o mais utilizado e apresenta uma série de vantagens, como: • Tem menos custo, uma vez que emprega tubos mais baratos, de fabricação industrial. • Oferece mais flexibilidade para a execução por etapas. • Reduz o custo do afastamento das águas pluviais, uma vez que permite o seu lançamento no curso d’água mais próximo, sem a necessidade de tratamento. • Nem se condiciona, nem obriga a pavimentação das vias públicas. • Reduz a extensão das canalizações de grande diâmetro, uma vez que não exige a construção de galerias em todas as ruas. • Não prejudica a depuração dos esgotos sanitários. Dessa forma, acadêmico, dadas todas essas vantagens e, também, considerando que esse é o sistema mais adotado em nosso país, na sequência, veremos as suas partes constitutivas com mais detalhes. O sistema público separador convencional é constituído de rede coletora e órgãos acessórios, interceptor, emissário, sifão invertido, estação elevatória e ETE. 193 • Rede coletora: conjunto de canalizações destinadas a receber e a conduzir os esgotos dos edifícios. O sistema de esgotos predial se liga à rede coletora por meio de uma tubulação, o coletor predial. A rede coletora tem as seguintes partes constituintes: ◦ Ligação predial: trecho do coletor predial situado entre o limite do terreno e o coletor de esgoto. ◦ Coletor de esgoto: tubulação subterrânea que recebe os esgotos dos estabelecimentos e/ou domicílios e os transporta aos coletores-tronco. Coletores prediais são aqueles instalados no interior das propriedades, enquanto os coletores de passeio são aqueles que se situam nas ruas, onde são ligados os coletores prediais para o lançamento do esgoto domiciliar. ◦ Coletor-tronco: tubulação responsável apenas pelo recebimento da contribuição de esgoto de outros coletores, conduzindo os seus efluentes até um interceptor ou emissário. • Órgãos acessórios de rede: dispositivos adotados com vistas a minimizar ou a reduzir entupimentos em pontos de singularidade das tubulações, possibilitando o acesso de equipamentos e de pessoas nesses pontos. Esses dispositivos incluem: ◦ Poços de visita: câmaras que permitem inspeção, limpeza e manutenção da rede. Normalmente, são instalados no início da rede e nas mudanças de direção, em declividade, trechos longos, dentre outros. A distância máxima dos poços de visita deve ser de 80 m para diâmetros de coletores entre 100 mm e 150 mm e de 100 m para diâmetros de coletores maiores. ◦ Terminal de limpeza: tubulação não visitável que permite a introdução de equipamento de limpeza, sendo substituta do poço de visita no início dos coletores. ◦ Caixa de passagem: câmaras sem acesso localizadas em locais de mudança de direção ou em declividades. ◦ Tubo de inspeção e limpeza: dispositivo não visitável que possibilita a inspeção e a introdução de equipamentos de limpeza e também a desobstrução dos coletores; ◦ Degrau: é utilizado quando o coletor chega ao poço de visita com uma diferença de cota menor do que 0,60 metros. Ou seja, o coletor afluente, para evitar o remanso hidráulico, lança seus esgotos diretamente ao poço de visita. ◦ Tubo de queda: é utilizado quando o coletor chega ao poço de visita com diferença de cota não inferior a 0,60 m, evitando o remanso hidráulico e que o trabalho do poço seja prejudicado por respingos de esgoto. ◦ Distância entre as singularidades: o espaçamento entre o poço de visita, o tubo de inspeção e limpeza e o terminal de limpeza, consecutivos, deve ser limitado, com vistas a permitir que os equipamentos de desobstrução possam alcançar toda a rede compreendida entre eles. • Interceptor: canalização que recebe coletores ao longo de seu comprimento, não recebendo ligações prediais diretas. Responsável pelo transporte dos esgotos gerados na sub-bacia, normalmente, margeando os cursos d’água ou canais, evitando o lançamento dos mesmos nos corpos d’água. 194 • Emissário: tubulação similar ao interceptor, mas que não recebe contribuições ao longo do percurso, ou seja, recebe o esgoto, apenas, na extremidade de montante. Conduz os esgotos à ETE, normalmente, em escoamento livre, embora existam, também, emissários sob pressão. • Sifão invertido: estrutura com perfil similar a um U, permite ultrapassar os obstáculos, depressões do terreno ou cursos d’água, sem alterar o regime de escoamento. Transfere o esgoto do final de uma canalização a escoamento livre até o início de outra. • Estação elevatória: estação de recalque, responsável por bombear os esgotos para uma cota mais elevada, por meio de bombas centrífugas e bombas de deslocamento positivo. A sua utilização é necessária quando as profundidades das tubulações se tornam muito grandes, dificultando o fluxo dos esgotos por gravidade. • Estação de tratamento de esgoto (ETE): conjunto de instalações que visam à remoção das substâncias indesejáveis, ou, ainda, a transformação dessas em outras substâncias mais simples, antes do seu lançamento no corpo hídrico receptor. • Disposição final: após a etapa de tratamento, os esgotos são lançados no corpo hídrico receptor, ou, ainda, aplicados ao solo. Figura 5 – Partes constituintes do sistema público separador convencional Fonte: Fernandes ([2021], [s. p.]) 195 3 CONCEPÇÃO DO SISTEMA DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO O estudo de concepção do sistema de esgotamento sanitário é definido pela NBR 9.648 (ABNT, 1986) como um estudo dos arranjos das diferentes partes constitutivas de um sistema, organizadas com vistas a formar um todo integrado, e que devem ser comparáveis entre si, qualitativa e quantitativamente, para a escolha do melhor arranjo do ponto de vista social, técnico, econômico e financeiro. Assim, caro acadêmico, o estudo de concepção do sistema de esgotamento sanitário é elaborado no início do projeto, tendo os seguintes objetivos (BRASIL, 2008; TSUTIYA; SOBRINHO, 2011): • Identificar e quantificar todos os fatores intervenientes com o sistema de esgotos. • Diagnosticar o sistema existente, considerando a situação atual e futura. • Estabelecer os parâmetros básicos do projeto. • Pré-dimensionar as unidades dos sistemas para as alternativas selecionadas. • Escolher a alternativa mais adequada mediante a comparação técnica, econômica e ambiental. • Estabelecer as diretrizes gerais de projeto e estimar as quantidades de serviços que devem ser executados na fase de projeto. De modo que, no estudo de concepção de sistemas de esgotamento sanitário, deverá ser desenvolvida uma série de atividades, conforme elencado por Tsutiya e Sobrinho (2011): 1. Dados e características da comunidade: localização, infraestrutura existente, condições atuais sanitárias, ocorrências de moléstias de origem hídrica etc. 2. Análise do sistema de esgoto sanitário existente: descrição do sistema existente, identificando todos os elementos das partes constituintes. Também deve-seconsiderar a área atendida, a população esgotável por bacia contribuinte e/ou nível de atendimento, a contribuição per capita, a identificação do número de ligações por categoria e o seu consumo. 3. Estudos demográficos e de uso e ocupação do solo: dados censitários, levantamento da evolução do uso do solo e zoneamento da cidade, projeção da população urbana, distribuição da população e suas respectivas densidades por zonas homogêneas e por sub-bacias de esgotamento. 4. Critérios e parâmetros de projeto: consumo efetivo per capita, coeficiente de contribuição industrial, coeficiente de retorno água/esgoto, taxa de infiltração, carga orgânica dos despejos doméstico e industrial, nível de atendimento no período do projeto. 5. Cálculo das contribuições: os cálculos das contribuições doméstica, industrial e de infiltração deverão ser apresentados ano a ano e, também, quando pertinente, por bacia ou sub-bacia. 6. Formulação criteriosa das alternativas de concepção: as concepções estudadas devem ser descritas apresentando todas as unidades componentes do sistema, 196 devendo ser analisadas, também, alternativas de aproveitamento total e/ou parcial do sistema existente. 7. Estudo de corpos receptores: caracterizar os corpos receptores em termos de vazões características, cota de inundação, condições sanitárias e usos de montante e jusante atuais e futuros. 8. Pré-dimensionamento das unidades dos sistemas desenvolvidos para a escolha da alternativa: ◦ Rede coletora: estudo das bacias e sub-bacias de contribuição, estudo de traçados de rede, pré-dimensionamento hidráulico-sanitário das tubulações principais e identificação de tubulações, peças e acessórios. ◦ Coletor-tronco, interceptor e emissário: alternativas de traçado, estudo técnico- econômico de alternativas, pré-dimensionamento hidráulico-sanitário de tubulação, peças e acessórios, identificação das tubulações, peças e acessórios, identificação de travessias de rios, rodovias, ferrovias e áreas de proteção ambiental, identificação de interferências e pontos notáveis. ◦ Estação elevatória e linha de recalque: estudo técnico-econômico de alternativas, pré-dimensionamento do poço de sucção da elevatória, dimensões e formas geométricas, pré-dimensionamento dos conjuntos elevatórios, pré- dimensionamento hidráulico-sanitário de tubulações, peças e acessórios, identificação das tubulações, peças e acessórios, identificação de travessias de rios, rodovias, ferrovias e áreas de proteção ambiental, identificação de rede de energia elétrica no local e identificação de interferências e pontos notáveis. ◦ Estação de tratamento de esgoto: identificação do corpo receptor, estudos hidrológicos, estudo de autodepuração do corpo receptor, determinação do grau de tratamento de esgoto, pré-dimensionamento hidráulico-sanitário das unidades das alternativas de ETEs, estudo da localização da ETE em função da topografia, identificação de rede de energia elétrica no local, das áreas de desapropriação e de bota-fora, identificação das tubulações, peças e acessórios, tratamento dos lodos, aproveitamento e disposição final dos biossólidos, disposição final do efluente tratado, identificação dos limites de áreas de proteção ambiental e suas interfaces com o futuro empreendimento, definição de vias de acesso ao futuro empreendimento. 9. Estimativa de custo das alternativas estudadas: deverão ser consideradas as obras de primeira etapa (obras de implantação imediata e de complementação) bem como as de segunda etapa. 10. Comparação técnico-econômica e ambiental das alternativas: a decisão final da concepção mais econômica será efetuada por meio de instrução do órgão financiador. Para cada alternativa, deverão ser apresentadas as medidas mitigadoras e/ou compensatórias. Após a escolha da melhor alternativa, também deverão ser apresentados o diagnóstico da situação atual e o prognóstico esperado com e sem a implantação do empreendimento. 11. Alternativa escolhida: para ela, deverá ser elaborado o projeto hidráulico-sanitário das unidades do sistema. Além dos estudos já elaborados, o projeto deverá conter levantamentos topográficos e investigações geotécnicas, acompanhados dos 197 respectivos relatórios, bem como a delimitação das áreas a serem desapropriadas, faixas de servidão e áreas de proteção ambiental. 12. Peças gráficas do estudo de concepção: plantas do município com a localização da área de planejamento do sistema, do sistema de abastecimento de água existente, do sistema de esgotamento sanitário existente, planta de pavimentação, de galerias de águas pluviais existentes, do sistema de energia elétrica existente, planta com cadastro de dutos subterrâneos de outras concessionárias de serviços públicos, planta de localização de indústrias ou cargas de grandes contribuintes, planta de áreas de planejamento com delimitações dos setores, planta de zonas de densidade homogêneas e de uso e ocupação do solo atual e futura, planta das concepções com as várias alternativas, plantas e cortes do pré-dimensionamento hidráulico das partes constitutivas das alternativas estudadas, perfil hidráulico da estação de tratamento de esgoto, planta de localização da área de jazida de empréstimo e bota- fora e planta do sistema proposto. Normalmente, para as peças gráficas, adota-se a escala de 1:10.000 ou 1:5.000. 13. Memorial de cálculo: os memoriais de cálculo de pré-dimensionamento das unidades dos sistemas das concepções devem abranger todas as especialidades envolvidas, ou seja, hidrologia, hidrogeologia, hidráulica, eletromecânica, processos, orçamentos etc. 4 CRITÉRIOS DE PROJETO DE UM SISTEMA DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO Acadêmico, há critérios de projeto que precisam ser observados, como o alcance do plano, que é definido pela NBR 9.648 (ABNT, 1986, p. 5), como “ano previsto para o sistema planejado passar a operar com utilização plena de sua capacidade”. A escolha do alcance do plano é dependente de alguns fatores, como: • Disponibilidade de recursos ou créditos para financiamento. • Vida útil das estruturas e dos equipamentos, considerando as suas durabilidade, obsolescência e utilização bem como o seu desgaste. • Tendências de crescimento da população e das necessidades urbanas. • Comportamento das obras ao longo dos primeiros anos, quando as vazões são inferiores às de dimensionamento. 4.1 ESTIMATIVA DA POPULAÇÃO Após o estabelecimento do horizonte de projeto, é preciso obter a estimativa da população de projeto, ou seja, saber a população que será atendida ao final do plano adotado, normalmente, na faixa entre 10 e 30 anos. Essa projeção é uma etapa muito importante nos projetos de sistemas de esgotamento sanitário e deve levar em consideração o uso e a ocupação do solo. 198 O estudo demográfico da região de projeto pode ser conduzido por meio do método dos componentes demográficos, bem como por métodos matemáticos ou por extrapolação gráfica: • Método dos componentes demográficos: considera a tendência passada que é verificada pelas variáveis demográficas, como fecundidade, mortalidade e migração, formulando hipóteses de comportamento para o futuro. Em função do tempo, a população de uma região pode ser expressa por meio da seguinte equação: 0 ( ) ( )tP P N M I E= + - + - em que: tP = População na data t . 0P = População da data inicial 0t . N = Nascimentos no período. M = Mortes no período. I = Imigrantes no período. E = Emigrantes no período. ( )N M- = Crescimento vegetativo no período. ( )I E- = Crescimento social no período. • Métodos matemáticos: uma equação matemática pode ser utilizada para a previsão da população futura, conforme vimos na Unidade 3, cujos parâmetros são calculados a partir de dados conhecidos. • Método da extrapolação gráfica: também conhecido por método de prolongamento manual, consiste no traçado de uma curva que se ajusta aos dados já observados. A partir do prolongamento da curva, obtêm-se as extrapolações ou previsõesdas populações futuras, com base na tendência geral verificada. 4.2 TRAÇADO DA REDE DE ESGOTO Quanto à elaboração do traçado de rede de esgoto, ele está relacionado à topografia da cidade, uma vez que, como vimos anteriormente, o escoamento que ocorre pela força de gravidade se utiliza do caimento do terreno. Os tipos de rede podem ser: perpendicular, leque ou radial (TSUTIYA; SOBRINHO, 2011). • Perpendicular: é adotado em cidades cujos cursos d’água as cruzam ou as circundam. Neste caso, a rede de esgoto é composta por coletores-tronco independentes, com traçado perpendicular ao curso d’água. Um interceptor marginal recebe os efluentes desses coletores, encaminhando-os ao destino adequado. 199 • Leque: é adotado em terrenos acidentados. Neste caso, os coletores-tronco correm pelos fundos dos vales ou pelos pontos baixos das bacias e, neles, incidem os coletores secundários, com um traçado semelhante à espinha de peixe. • Radial ou distrital: é adotado em cidades planas. Neste traçado, os esgotos se destinam a diversos pontos baixos, em cada distrito ou setor independente da cidade. Dos pontos baixos, o esgoto é recalcado ou para o destino final ou para o distrito vizinho. Na via pública, a rede coletora de esgotos pode ser assentada em cinco posições diferentes, conforme apresentado na Figura 6. Lembrando que, segundo Tsutiya e Sobrinho (2011), a escolha da posição da rede na via pública depende de alguns fatores, como: tráfego, largura das ruas, profundidade dos coletores e conhecimento prévio das interferências. Figura 6 – Localização dos coletores na via pública Fonte: Tsutiya e Sobrinho (2011, p. 19) É importante destacar que, no traçado de uma rede, as profundidades máximas e mínimas devem ser respeitadas. As profundidades máximas dos coletores assentados nos passeios deverão ficar em torno de 2,0 a 2,5 m, enquanto as profundidades máximas das redes de esgotos não devem ultrapassar de 3,0 a 4,0 m (TSUTIYA; SOBRINHO, 2011). Quanto às profundidades mínimas, elas são estabelecidas para atender às condições de recobrimento mínimo, para proteger a tubulação e, também, permitir que a ligação predial seja executada adequadamente. A NBR 9.649 (ABNT, 1986) recomenda o recobrimento maior do que 90 cm para coletores assentados no leito da via de tráfego, ou, ainda, a 65 cm para coletor assentado no passeio. Após o estudo do traçado da rede, do alcance do plano, bem como da definição das populações inicial e final, deve-se realizar o cálculo das vazões dos trechos, os seus diâmetros e declividades. 200 4.3 VAZÕES DE DIMENSIOSAMENTO As vazões de dimensionamento devem ser calculadas com base nas contribuições de vazão de esgoto doméstico, vazão concentrada (normalmente, esgoto industrial) e águas de infiltração, considerando-se a população da área de projeto, a contribuição per capita, o coeficiente de retorno e os coeficientes de variação de vazão (TSUTIYA; SOBRINHO, 2011; NETTO; FERNÁNDEZ, 2015). Assim, a vazão total de cálculo é dada pela somatória das vazões dos esgotos domésticos, da água de infiltração e das vazões concentradas ou singulares: infd cQ Q Q Q= + + em que: Q = Vazão de esgoto sanitário (L/s). dQ = Vazão de esgoto doméstico (L/s). infQ = Vazão de infiltração (L/s). cQ = Vazão concentrada ou singular (L/s). Em que a vazão de infiltração (Qinf) é obtida a partir da seguinte equação: inf inf tQ T C= × em que: infT = Taxa de infiltração (L/s.m ou L/s.km). tC = Comprimento total da rede (m ou km). As infiltrações referem-se às contribuições indevidas nas redes de esgoto, podendo ser provenientes do subsolo ou do encaminhamento clandestino ou acidental das águas pluviais. No que diz respeito ao coeficiente de infiltração, a NBR 9.649 (ABNT,1986, p. 7) cita que a “TI, Taxa de contribuição de infiltração, depende de condições locais, tais como: NA do lençol freático, natureza do subsolo, qualidade da execução da rede, material da tubulação e tipo de junta utilizado. O valor entre 0,05 e 1,0 L/s.km adotado deve ser justificado”. A vazão concentrada singular, nas palavras de Tsutiya e Sobrinho (2011, p. 61) refere-se à: [...] contribuição de esgoto, bem superior àquelas lançadas na rede coletora ao longo do seu caminhamento e devido ao seu valor alte- ra sensivelmente a vazão do trecho de jusante na rede. Geralmente, são consideradas contribuições concentradas aquelas provenientes de grandes escolas, hospitais, clubes, estações rodoviárias, shoppings 201 centers, grandes edificações residenciais e/ou comerciais, estabeleci- mentos industriais que utilizam água em seu processo de produção etc. Além disso, no dimensionamento do sistema de esgotamento sanitário, deve- se utilizar o consumo de água per capita, não incluindo as perdas de água, conforme equação: (1 )eq q IP= - em que: eq = Consumo efetivo per capita de água (L/hab./dia). q = Consumo per capita de água (L/hab./dia). IP = Índice de perdas (por vazamentos, fraudes etc.). A vazão máxima de final de plano define a capacidade com que o coletor deve atender, enquanto a vazão máxima horária de um dia qualquer do início do plano é utilizada para verificar se as condições de autolimpeza do coletor são satisfeitas, devendo ocorrer, ao menos, uma vez por dia (BRASIL, 2015; TSUTIYA; SOBRINHO, 2011). A vazão de início de plano é calculada pela equação: 2 , inf, ,i d i i c iQ k Q Q Q= × + + , 86400 i i d i C P qQ × ×= em que: iQ = Vazão de esgoto sanitário inicial (L/s). ,d iQ = Vazão doméstica de início de plano (L/s). inf,iQ = Vazão de infiltração de início de plano (L/s). ,c iQ = Vazão concentrada de início de plano (L/s). C = Coeficiente de retorno. iP = População inicial (hab.). iq = Consumo de água efetivo per capita inicial (L/hab./dia). A vazão de final de plano é calculada pela equação: 1 2 , inf, ,f d f f c fQ k k Q Q Q= × × + + ,f 86400 f f d C P q Q × × = 202 em que: fQ = Vazão de esgoto sanitário final (L/s). ,d fQ = Vazão doméstica de final de plano (L/s). inf, fQ = Vazão de infiltração de final de plano (L/s). ,c fQ = Vazão concentrada de final de plano (L/s). C = Coeficiente de retorno. fP = População final (hab.). fq = Consumo de água efetivo per capita final (L/hab./dia). Vale ressaltar que a medição in loco dos parâmetros é fundamental. No entanto, na inexistência de tais dados, a NBR 9.649 (ABNT, 1986) recomenda a utilização dos seguintes valores: C = 0,80; k1 = 1,20; k2 = 1,50; k3 = 0,50 qualquer que seja a população existente na área. 4.4 DIMENSIONAMENTO DA REDE COLETORA Quanto ao dimensionamento da rede coletora, das tubulações que transportam os esgotos, alguns critérios de cálculo deverão ser atendidos com vistas a garantir o seu funcionamento, como: regime hidráulico de escoamento, tensão trativa de arraste, declividade da tubulação, lâmina de água e velocidade crítica (BRASIL, 2015): • Regime hidráulico de escoamento: os coletores de esgotos funcionam em seções parciais de tubulações fechadas e sob pressão atmosférica. Em um conduto, o escoamento do esgoto, para fins de cálculo, é admitido em regime permanente e uniforme. Além disso, os coletores devem ser capazes de transportar as vazões máximas e mínimas esperadas, arrastar os sedimentos, de modo a promover a autolimpeza das tubulações e evitar a formação de sulfetos e de gás sulfídrico. • Tensão trativa e autolimpeza dos coletores: diz respeito à tensão tangencial, que é exercida sobre a parede do conduto pelo líquido que está escoando, atuando, assim, sobre o material sedimentado, promovendo o seu arraste. Segundo Brasil (2015), a tensão trativa mínima para a autolimpeza dos coletores de esgoto é de 1,0 Pa no Brasil. É calculada por meio da seguinte equação: t HR Is g= × × em que: ts = Tensão trativa (Pa). g = Peso específico (N/m3). 203 HR = Raio hidráulico (razão entre a área molhada e o perímetro molhado) (m). I = Declividade da tubulação (m/m). • Declividades: a declividadeadotada para cada trecho da rede deverá oferecer tensão trativa média maior ou igual a 1,0 Pa. A declividade mínima é dada pela seguinte expressão, para um coeficiente de Manning de n = 0,013: 0,47 min 0,0055 iI Q-= × em que: minI = Declividade mínima (m/m). iQ = Vazão de jusante do trecho no início do plano (L/s). Por sua vez, a declividade máxima admissível é aquela em que se obtém velocidade na tubulação igual a 5,0 m/s para a vazão final de plano, dada pela expressão a seguir, para um coeficiente de Manning de n = 0,013: 0,67 max 4,65 iI Q-= × • Lâmina d’água: as tubulações devem ser projetadas para funcionar com lâmina menor ou igual a 75% do diâmetro da tubulação (destinando a outra parcela à ventilação do sistema e às imprevisões e flutuações nos níveis de esgoto). A equação a seguir permite o cálculo do diâmetro que atende à condição Y/D = 0,75: 0,375 0,0463 fQ D I æ ö÷ç ÷= ×ç ÷ç ÷çè ø em que: D = Diâmetro (m). fQ = Vazão final (m³). I = Declividade (m/m). Segundo Brasil (2015), com base no critério da tensão trativa, se, ao menos, uma vez ao dia, for atingida uma tensão trativa maior ou igual a 1,0 Pa, promove-se a autolimpeza das tubulações qualquer que seja a altura da lâmina d’água. • Velocidade crítica: em tubulações com muita declividade, é importante conhecer a mistura água-ar, uma vez que, nestes casos, podem entrar muitas bolhas de ar no escoamento. Segundo Brasil (2015), quando a velocidade final (Vf) é superior à velocidade crítica (Vc), a lâmina d’água máxima deve ser reduzida a 50% do diâmetro 204 do coletor, com vistas a ventilar o trecho. Nos casos em que Y/D > 0,5, recomenda-se aumentar o diâmetro do coletor. A Vc (m/s) é calculada pela seguinte equação: 6,0c HV g R= × g = Aceleração da gravidade (m/s2). HR = Raio hidráulico para a vazão final (m). • Vazão mínima de dimensionamento: recomenda-se 1,5 L/s de vazão mínima para cada trecho do coletor. • Diâmetro mínimo: a fim de minimizar problemas de obstruções de rede, o diâmetro mínimo recomendado é de DN150 mm, embora a NBR 9.649 (ABNT, 1986) recomende que ele não deve ser inferior a DN100 mm. • Profundidade mínima dos coletores: a profundidade mínima deve ser o recobrimento mínimo somado ao diâmetro do coletor, de modo que a altura mínima seja de 1,50 m, e a máxima, de 4,50 m. “O recobrimento não deve ser inferior a 0,90 m para coletor assentado no leito da via de tráfego ou a 0,65 m para coletor assentado no passeio” (BRASIL, 2015, p. 228). • Condições de controle de remanso: sempre que a cota do nível d’água na saída de qualquer poço de visita estiver acima de qualquer uma das cotas dos níveis d’água de entrada, deverá ser verificada a influência do remanso no trecho de montante, de modo a garantir as condições de autolimpeza e de escoamento livre (TSUTIYA; SOBRINHO, 2011). 4.5 MATERIAIS DAS TUBULAÇÕES Um ponto relevante são os materiais das tubulações de esgoto. ReCesa (2008) destaca que é preciso muita atenção a alguns fatores, como as características do esgoto, as condições locais e os métodos na construção, quando da escolha do tipo de material a ser utilizado na rede de esgotos. A escolha do material deve levar em consideração algumas características, dentre elas (TSUTIYA; SOBRINHO, 2011): • Facilidade de transporte. • Resistência a cargas externas. • Resistência à abrasão e ao ataque químico. • Disponibilidade dos diâmetros necessários. • Custo do material. • Custo do transporte. • Custo do assentamento. 205 No Brasil, atualmente, o PVC (policloreto de vinila) e os seus derivados são o material mais usado na rede coletora e em ramais prediais enterrados para a condução de esgotos (RECESA, 2008) devido à alta resistência à corrosão, ao baixo custo, à ampla disponibilidade e à facilidade de transporte bem como à diversidade de diâmetros existentes, variando de 100 a 400 mm, com comprimento total de 6,0 m (TSUTIYA; SOBRINHO, 2011). Nas linhas de recalque de elevatórias, tubos de ferro fundido costumam ser utilizados para escoamento livre em travessias aéreas e passagem sob rios ou quando as tubulações necessitam suportar cargas elevadas. Dentre as vantagens de utilização desse material, citam-se: resistência às altas pressões, existência de diferentes tipos de revestimento externo em relação a graus de corrosividade do solo, diversos fabricantes dão garantia de 100% de estanqueidade, também, para qualquer tipo de serventia e tem-se um conjunto completo de conexões e peças disponíveis (RECESA, 2008). Tubos de aço são recomendados em casos de elevados esforços sobre a linha, como em travessias diretas de grandes vãos e cruzamentos subaquáticos ou, também, quando se deseja uma tubulação com pouco peso, com elevada resistência às pressões de ruptura (TSUTIYA; SOBRINHO, 2011). Esse material apresenta algumas vantagens, como: peso leve, facilidade de fabricação, alta resistência, capacidade de se defletir sem quebrar, variedade de tamanho, disponibilidade de configurações especiais por soldagem e facilidade de modificação no campo. Tubos de concreto simples ou tubos de concreto armado são utilizados para coletores de esgoto com diâmetro maior ou igual a 400 mm, principalmente coletores- tronco, interceptores e emissários (TSUTIYA; SOBRINHO, 2011). Tubos cerâmicos, segundo Tsutiya e Sobrinho (2011), com diâmetro superior a 400 mm (principalmente, para coletores-tronco, interceptores e emissários), têm sido utilizados para coletores de esgoto. São resistentes ao meio ácido e à corrosão, no entanto são frágeis, com facilidade de quebra. Por fim, tubos de PEAD (polietileno de alta densidade) são muito utilizados em ligações prediais, uma vez que apresentam alta resistência ao impacto, flexibilidade, baixa rugosidade, alta resistência à corrosão e aos agentes químicos, bem como fáceis e rápidos manuseio e instalação (BEVILACQUA, 2006). 4.6 ESTAÇÕES ELEVATÓRIAS Como já vimos, as estações elevatórias são utilizadas com vistas a recuperar cota, na reversão de bacias e sub-bacias e, também, para funções específicas nas ETEs. Nas palavras de Brasil (2015, p. 230), são “constituídas pela estrutura edificada que 206 abriga os conjuntos de recalque instalados, equipamentos eletromecânicos, acessórios, válvulas, tubulações e painéis elétricos de proteção e comando”. • Estações elevatórias para recuperação de cota: situam-se em pontos dispersos da rede coletora, recolhendo o esgoto de um coletor que atingiu a profundidade máxima permissível e elevando-o a um poço de visita com canalização assentada na profundidade mínima. • Estações elevatórias para a reversão de bacia e sub-bacias hidrográficas: previstas em pontos baixos das bacias ou sub-bacias hidrográficas, com vistas a transportar o esgoto de uma para outra. • Estações elevatórias nas ETEs: ao longo do sistema de tratamento de esgotamento sanitário, as estações elevatórias podem ser adotadas com o objetivo de elevar: o esgoto bruto, o efluente final, o lodo primário bruto, o lodo secundário de recirculação, o lodo excedente, o lodo primário adensado, o lodo secundário adensado e o lodo digerido. Normalmente, no projeto de uma estação elevatória de esgotos, utiliza-se o período de projeto de 20 anos (TSUTIYA; SOBRINHO, 2011), de modo que o projeto, na sala de bombas, deve caracterizar e posicionar: [...] as bombas, os motores, as tubulações, as válvulas, os registros e as peças especiais. Deve incluir um sistema de entrada com gradeamento para retirada de sólidos grosseiros e, preferencialmente, inserir também um desarenador para a proteção dos conjuntos motobombas. Algumas legislações para os licenciamentos ambientais exigem a construção de um reservatório de acúmulo para prevenir eventuais quedas de energia, com capacidade para duas ou três horas na vazão máxima. Estabelecidos estes condicionantes, poderão ser configuradas as características estruturais e arquitetônicas, bem como o projeto elétrico e mecânico da instalação (BRASIL, 2015,p. 231). Com vistas ao recalque dos esgotos, nas estações elevatórias, podem ser utilizadas bombas centrífugas (convencionais, de toro recuado, submersíveis e autoescorvantes), bombas de deslocamento positivo (parafuso, de cavidade progressiva e de pistão). Segundo Mendonça e Mendonça (2017), os equipamentos de recalque podem ser instalados no poço seco ou no poço úmido das estações elevatórias, de forma que os principais equipamentos utilizados são: a) Poço seco: • Conjunto motor-bomba de eixo horizontal. • Conjunto motor-bomba de eixo vertical prolongado (bomba não submersível). • Conjunto motor-bomba de eixo vertical (bomba não submersível). 207 • Conjunto motor-bomba de eixo horizontal (bomba autoescovante). b) Poço úmido: • Conjunto vertical de eixo prolongado (bomba submersível). • Conjunto motor-bomba submersível. As elevatórias de poço seco (Figura 7) apresentam o poço de sucção separado da casa de bombas. Nesse caso, essa casa abriga os conjuntos selecionados, incluindo elementos de montagem e elementos hidráulicos complementares. Figura 7 – Elevatórias convencionais de poço seco Fonte: Tsutiya e Sobrinho (2011, p. 325) 208 Por sua vez, as elevatórias de poço úmido (Figura 8) são instalações simples e totalmente enterradas, sem superestruturas. Segundo Tsutiya e Sobrinho (2011), além de suas instalações requererem menores áreas, podem funcionar em locais sujeitos a inundações e serem construídas em regiões povoadas (uma vez que não exalam odores sensíveis). Figura 8 – Elevatórias convencionais de poço úmido Fonte: Tsutiya e Sobrinho (2011, p. 326) 209 RESUMO DO TÓPICO 2 Neste tópico, você aprendeu: • As soluções de esgotamento sanitário podem ser individuais ou coletivas. • As soluções coletivas, normalmente, são projetadas para abranger, no mínimo, uma bacia ou sub-bacia hidrográfica, dentro do quadro urbano da cidade, e podem ser do tipo unitário, misto, separador convencional e separador condominial. • O sistema unitário engloba a coleta e o transporte das águas pluviais, dos esgotos domésticos e esgotos industriais e das águas de infiltração, enquanto o sistema misto envolve o recebimento de esgoto sanitário e de uma parcela das águas pluviais. • O sistema separador convencional engloba a coleta e o transporte dos esgotos sanitários em canalizações separadas daquelas que escoam as águas pluviais, sendo muito utilizado no Brasil. • O sistema separador condominial é utilizado no interior dos lotes em cada quarteirão, formando um condomínio. • O sistema público separador convencional é constituído de rede coletora e órgãos acessórios, interceptor, emissário, sifão invertido, estação elevatória e ETE. • A concepção do sistema de esgotamento sanitário é um estudo dos arranjos das diferentes partes constitutivas de um sistema, organizadas com vistas a formar um todo integrado, e que devem ser comparáveis entre si, qualitativa e quantitativamente, para a escolha do melhor arranjo do ponto de vista social, técnico, econômico e financeiro. • Após o estabelecimento do horizonte de projeto, é preciso obter a estimativa da população de projeto, ou seja, saber a população que será atendida ao final do plano adotado, normalmente, na faixa entre 10 e 30 anos. • O traçado de rede de esgoto está relacionado à topografia da cidade, podendo ser perpendicular, leque ou radial. • As vazões de dimensionamento devem ser calculadas com base nas contribuições de vazão de esgoto doméstico, vazão concentrada e águas de infiltração. 210 • O PVC e os seus derivados são o material mais usado na rede coletora e em ramais prediais enterrados para a condução de esgotos, uma vez que apresentam alta resistência à corrosão, baixo custo, ampla disponibilidade e diversidade de diâmetros existentes. • O regime hidráulico de escoamento, tensão trativa de arraste, declividade da tubulação, lâmina de água e velocidade crítica devem ser levados em consideração no dimensionamento da rede coletora. 211 AUTOATIVIDADE 1. Os órgãos acessórios de rede são dispositivos adotados com vistas a minimizar ou a reduzir entupimentos em pontos de singularidade das tubulações, possibilitando o acesso de equipamentos e de pessoas nesses pontos. Assinale a alternativa CORRETA, que contém os dispositivos dos órgãos acessórios: a) ( ) Poço de visita, terminal de limpeza, caixa de passagem, tubo de inspeção e limpeza, degrau e tubo de queda. b) ( ) Poço de visita, terminal de limpeza, rede coletora, caixa de passagem, tubo de ins- peção e limpeza, degrau e tubo de queda. c) ( ) Poço de visita, sifão invertido, terminal de limpeza, caixa de passagem, tubo de inspeção e limpeza, degrau e tubo de queda. d) ( ) Poço de visita, interceptor, terminal de limpeza, rede coletora, caixa de passagem, tubo de inspeção e limpeza, degrau e tubo de queda. 2. O sistema público separador convencional é constituído de rede coletora, órgãos acessórios, interceptor, emissário, sifão invertido, estação elevatória e ETE. Com base nessas informações, analise as sentenças a seguir: I. No Brasil, o sistema público separador convencional ele é pouco utilizado, uma vez que associa altos custos de implantação e que as águas pluviais oferecem os mesmos perigos que o esgoto doméstico. II. A Rede coletora é o conjunto de canalizações destinadas a receber e a conduzir os esgotos dos edifícios. III. O emissário é a canalização que recebe coletores ao longo de seu percurso, não recebendo ligações prediais diretas. Assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) As sentenças I e III estão corretas. b) ( ) Somente a sentença I está correta. c) ( ) As sentenças I, II e III estão corretas. d) ( ) Somente a sentença II está correta. 3. A concepção do sistema de esgotamento sanitário é um estudo dos arranjos das diferentes partes constitutivas de um sistema e que devem ser comparáveis entre si, qualitativa e quantitativamente, para a escolha do melhor arranjo do ponto 212 de vista social, técnico, econômico e financeiro. De acordo com os critérios de projetos de um sistema de esgotamento sanitário, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: ( ) No horizonte de projeto inclui o ano previsto para o sistema planejado passar a operar com utilização plena de sua capacidade. ( ) O método da extrapolação gráfica, métodos matemáticos e o método dos componen- tes gráficos são utilizados para a estimativa da população contemplada com o sistema de esgotamento sanitário. ( ) Para o cálculo das vazões devem ser consideradas a população da área de projeto, a contribuição per capita, o coeficiente de retorno e os coeficientes de variação de vazão. Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: a) ( ) V – V – F. b) ( ) V – F – V. c) ( ) V – V – V. d) ( ) F – F – V. 4. As soluções coletivas de esgotamento sanitário costumam ser projetadas para abranger uma bacia ou sub-bacia hidrográfica dentro do quadro urbano da cidade, podendo ser dos tipos unitário, misto ou separador. Sabendo disso, conceitue e diferencie estes tipos de soluções coletivas. 5. O traçado de rede de esgoto está relacionado à topografia da cidade, sendo que o escoamento que ocorre pela força de gravidade se utiliza do caimento do terreno. Os tipos de rede podem ser: perpendicular, leque ou radial. Nesse contexto, conceitue e diferencie esses tipos de rede de esgoto. 213 1 INTRODUÇÃO O tratamento dos esgotos sanitários é uma questão ambiental, social e econômica, uma vez que o esgoto não tratado, lançado nos corpos hídricos, oferece prejuízos para a saúde pública, degrada a qualidade ambiental e, ainda, pode dificultar o atendimento dos usos feitos a jusante da água, como no caso do abastecimento humano. As estações de tratamento de esgotos (ETEs), que objetivam a redução da carga poluidora dos esgotos antes do lançamento no corpo hídrico receptor, são partes constituintes dos sistemas de esgotamento sanitário. TÓPICO 3 - UNIDADE3 TRATAMENTO DE EFLUENTES Acadêmico, sabia que uma pessoa gera cerca de 100 a 200 litros de esgoto por dia, dependendo da região onde vive e das atividades por ela desempenhadas? Com base nisso, é de se imaginar o quanto de esgoto é produzido em uma residência, em um bairro e, até mesmo, na cidade em que vivemos. INTERESSANTE Acadêmico, no Tópico 3, abordaremos a classificação dos processos de tratamento de esgotos e, na sequência, entraremos em contato com as unidades constituintes da ETE, com base na classificação do tratamento em: preliminar, primário, secundário e terciário. Ao final, conheceremos os padrões de lançamento dos esgotos tratados que vão para o corpo hídrico receptor, conforme legislações vigentes. 214 2 PROCESSOS DE TRATAMENTO DOS ESGOTOS Acadêmico, o tratamento de esgotos é um dos elementos constituintes do sistema público separador convencional, como vimos, anteriormente. Mas antes de, efetivamente, definirmos os processos de tratamento que podem ser adotados nas ETEs, é importante destacar que, de modo geral, um sistema sustentável de tratamento de esgotos deve atender a alguns requisitos, sendo eles (CALIJURI; CUNHA, 2013): • Proteção ambiental. • Proteção à saúde, promovendo a remoção dos microrganismos patógenos. • Remoção eficiente e menos consumo de energia da carga orgânica, por meio de processos que permitam a recuperação de gases combustíveis, como metano e hidrogênio. • Recuperação de nutrientes e de subprodutos (nitrogênio amoniacal, nitrito, nitrato, fosfato e enxofre). Nas palavras de Calijuri e Cunha (2013, p. 455): [...]os sistemas de tratamento de esgoto sanitário são apresentados como um conjunto de unidades interligadas por canalizações, nas quais ocorrem operações de separação dos constituintes e processos de conversão de poluentes em produtos inócuos ao ambiente e em matéria particulada a ser separada em operações subsequentes. Dessa forma, perceba que os processos de tratamento dos esgotos visam a converter os poluentes presentes no esgoto em substâncias inócuas ou que sejam mais facilmente separáveis do meio líquido. De modo geral, esses processos são classificados de acordo com o grau de eficiência das unidades (BRAGA et al., 2005): • Tratamento preliminar: remoção de sólidos grosseiros, gorduras e areia. • Tratamento primário: remoção de sólidos sedimentáveis a partir de decantação, flotação, digestão e secagem do lodo e sistemas compactos (decantação e digestão). • Tratamento secundário: remoção de matéria orgânica e nutrientes a partir de filtração biológica, lagoas de estabilização, processos de lodos ativados e decantação intermediária ou final. • Tratamento terciário: remoção de nutrientes e complexos orgânicos. Assim, aprofundaremos os nossos conhecimentos sobre cada uma dessas etapas de tratamento, que são adotadas nas estações de tratamento de esgotos (ETEs). Mas, antes, é importante lembrá-lo de que o nível de tratamento a ser adotado deverá levar em consideração alguns pontos, a saber: a capacidade assimilativa do corpo hídrico receptor, a qualidade de água requerida para o uso consuntivo ou não consuntivo e a legislação ambiental vigente. 215 As operações e os processos unitários envolvidos no tratamento dos esgotos podem ser divididos em físicos, químicos e biológicos: • Processos físicos unitários: tratamento em que predomina a aplicação de forças físicas, tais como gradeamento, floculação, sedimentação, flotação e filtração. • Processos químicos unitários: tratamento com base na adição de produtos químicos e/ou devido às reações químicas, tais como a desinfecção. • Processos biológicos unitários: tratamento que se dá a partir da atividade biológica. Fonte: adaptado de Braga et al. (2005) ATENÇÃO Conheça, neste vídeo, o funcionamento detalhado de uma estação de esgoto! h t t p s : / / w w w . y o u t u b e . c o m / watch?v=f61JxBM8wrY&feature=youtu. be. Acesso em: 9 set. 2022. DICA 2.1 TRATAMENTO PRELIMINAR O tratamento preliminar é a primeira fase do tratamento dos esgotos, sendo, exclusivamente, de ordem física, empregado na remoção de sólidos grosseiros suspensos e fixos (principalmente, areias), almejando a proteção das próximas unidades constitutivas da ETE e, também, dos corpos hídricos receptores. 216 Normalmente, utiliza-se grades (grossas, médias e finas) capazes de impedir a passagem dos sólidos grosseiros; desarenadores (caixas de areia) para a retenção de areia a partir da sedimentação; e, em alguns casos, também são utilizados tanques de flutuação para a retirada de óleos e graxas. Acadêmico, vimos, anteriormente, que a composição do esgoto que chega à ETE é variável, conforme os hábitos e a educação ambiental da população. E, assim, normalmente, no tratamento preliminar, as grades retêm algumas substâncias e alguns objetos indevidamente lançados nos vasos sanitários ou na rede de esgotos, como absorventes, preservativos, estopas, tecidos e muitos outros. ATENÇÃO Uma unidade de medição da vazão também costuma ser utilizada nessa fase do tratamento, a qual é constituída por uma calha de dimensões padronizadas, como a calha Parshall. A Figura 9 apresenta um típico fluxograma de tratamento preliminar. Figura 9 – Fluxograma típico de tratamento preliminar Fonte: Von Sperling (1996, p. 182) É importante destacar que o material removido (sólidos grosseiros e areia) dessa fase é, geralmente, higienizado e encaminhado para aterro. 217 2.2 TRATAMENTO PRIMÁRIO Na sequência do tratamento preliminar, há o tratamento primário, com o objetivo de remover sólidos em suspensão sedimentáveis bem como os sólidos flutuantes, em uma unidade de sedimentação. Isso significa que a função dessa etapa é a de clarificação do esgoto. Dessa forma, vagarosamente, os esgotos fluem por decantadores primários, permitindo a gradual sedimentação dos sólidos em suspensão que têm mais densidade em relação ao líquido circundante no fundo, formando, assim, o lodo primário bruto. Esses tanques de decantação podem ser circulares (Figura 10) ou retangulares. Figura 10 – Esquema de um decantador primário circular Fonte: Von Sperling (1996, p. 184) De acordo com Von Sperling (1996), nas ETEs, o lodo primário bruto é retirado, a partir de uma única tubulação, em tanques de pequenas dimensões, ou, ainda, por meio de raspadores mecânicos e de bombas, no caso de tanques de dimensões maiores. Os materiais flutuantes, isto é, aqueles que apresentam menos densidade do que a do líquido circundante, tais como graxas e óleos, são coletados e removidos na superfície dos decantadores para posterior tratamento. 2.3 TRATAMENTO SECUNDÁRIO Falando sobre o tratamento secundário, nessa fase, de acordo com Von Sperling (1996), a matéria orgânica que se apresenta na forma dissolvida (DBO solúvel) e em suspensão (DBO suspensa ou particulada) será removida a partir de reações bioquímicas promovidas por microrganismos (como bactérias, fungos e protozoários) (CALIJURI; CUNHA, 2013). 218 É importante recordá-lo de que a DBO solúvel não é removida nos processos físicos, como o de sedimentação (que ocorre no tratamento primário), já a DBO suspensa é, em grande parte, removida no tratamento primário, porém os sólidos de decantabilidade mais lenta persistem no líquido. Nesse sentido, podemos dizer que o tratamento secundário viabiliza a decomposição de carboidratos, proteínas e lipídios em compostos mais simples, tais como gás carbônico, amônia, metano, sulfeto de hidrogênio e outros (MENDONÇA; MENDONÇA, 2017). No caso dos processos aeróbios, a matéria orgânica é convertida em dióxido de carbono e água; o nitrogênio amoniacal é convertido em nitrito e nitrato, por meio da nitrificação; e o sulfeto é convertido em sulfato. No caso dos processos anaeróbios, a matéria orgânica é convertida em metano e dióxido de carbono, enquanto o sulfato é convertido no íon bissulfeto, que permanece em solução, e em sulfeto de hidrogênio (CALIJURI; CUNHA, 2013).No nível secundário, existe grande variedade de tratamentos que podem ser adotados, sendo os mais comuns: lagoas de estabilização, lodos ativados, sistemas aeróbios com biofilmes, sistemas anaeróbios e disposição sobre o solo. Lembrando que tais sistemas sempre incluem unidades de tratamento preliminares, podendo ou não englobar uma unidade de tratamento primário. Os quadros a seguir sintetizam os principais sistemas de tratamento de esgotos: lagoas de estabilização, lodos ativados, sistemas aeróbios com biofilmes, sistemas anaeróbios e disposição no solo. Lagoas de estabilização consistem em unidades cuja construção baseia-se, em suma, na movimentação de terra de escavação e no preparo de taludes, voltando-se para o tratamento de esgotos em nível secundário. Quadro 3 – Descrição resumida das lagoas de estabilização Lagoas de estabilização Lagoa facultativa Apresenta construção simples, baseada no movimento de terra de escavação e preparação dos taludes. O tratamento do esgoto ocorre a partir de fenômenos naturais, de forma que o esgoto afluente entra em uma extremidade da lagoa e o efluente sai na extremidade oposta. Normalmente, o período de detenção é superior a 20 dias. Ao longo desse período, a DBO suspensa tende a sedimen- tar, sendo estabilizada, anaerobiamente por bactérias presentes no fundo da lagoa, enquanto a DBO solúvel e finamente particulada é estabilizada, aerobia- mente, por bactérias dispersas no meio líquido, cujo oxigênio requerido pelas bactérias aeróbias é fornecido pelas algas, por meio da fotossíntese. Devido a este fato, lagoas facultativas devem ser instaladas em locais com muita inci- dência solar e baixa nebulosidade. 219 Lagoas de estabilização Lagoa anaeróbia – Lagoa facultativa É um tipo de sistema constituído de lagoa anaeróbia e, em seguida, de lagoa facultativa. Nesse caso, o esgoto bruto entra em uma lagoa profunda e de me- nor dimensão, predominando condições anaeróbias. Em torno de 50% da DBO é estabilizada nesta primeira lagoa, enquanto a DBO remanescente no esgoto segue para ser removida na lagoa facultativa, situada a jusante. Uma vez que a lagoa facultativa recebe, apenas, de 40 a 50% da carga do esgoto bruto, ela tem pequenas dimensões, ocupando uma área bem menor do que aquela exigi- da por uma única lagoa facultativa. Lagoa aerada facul- tativa É um sistema, predominantemente, aeróbio, de dimensão reduzida. Os mecanismos de remoção da DBO são similares aos de uma lagoa faculta- tiva, com a diferença que, nesse caso, o oxigênio é fornecido por aeradores mecânicos, permitindo mais introdução de oxigênio, possibilitando, assim, que a decomposição da matéria orgânica ocorra mais rapidamente. Nesse caso, a energia introduzida pelos aeradores é suficiente, apenas, para a oxigenação, mas não para manter os sólidos em suspensão na massa líquida. Por isso, a parte dos sólidos do esgoto e da biomassa que sedimenta é decomposta, anae- robiamente, no fundo. Lagoa aerada de mis- tura completa – Lagoa de decantação A lagoa aerada de mistura completa permite aumentar o nível de aeração, garan- tindo, além da oxigenação, que os sólidos sejam mantidos em suspensão no meio líquido. Dessa forma, há mais concentração de bactérias dispersas no meio líqui- do, o que aumenta a eficiência de remoção da DBO e permite que a lagoa tenha volume inferior ao de uma lagoa aerada facultativa. No entanto, como a biomassa permanece em suspensão em todo o volume da lagoa, ela deve ser removida antes do lançamento nos corpos d’água; por isso a necessidade de uma lagoa de decantação a jusante, possibilitando que a biomassa sedimente. O tempo de detenção nessa última lagoa é curto, em torno de dois dias. Fonte: adaptado de Von Sperling (1996, p. 175-176) Lodos ativados são unidades menores do que as lagoas de estabilização, mas com elevada concentração de biomassa em suspensão no meio líquido, cujos sólidos são recirculados do fundo da unidade de decantação para a unidade de aeração. O Quadro 4 apresenta a descrição dos lodos ativados. 220 Quadro 4 – Descrição resumida dos lodos ativados Lodos ativados Lodos ativados – siste- ma convencional O sistema de lodos ativados convencional é constituído por um decantador pri- mário, seguido de um reator e de um decantador secundário. No reator, a con- centração de biomassa é elevada devido à recirculação dos sólidos (bactérias) sedimentados no fundo do decantador secundário, promovendo alta eficiência na remoção de DBO. O lodo permanece, no sistema, de quatro a dez dias, no entanto é importante destacar que precisa da remoção de uma quantidade de lodo (bactérias) equivalente àquela que é produzida, necessitando, posterior- mente, de uma estabilização na etapa de tratamento do lodo. O fornecimento de oxigênio é feito por meio de aeradores mecânicos ou por ar difuso. Há, a montante do reator, uma unidade de decantação primária, capaz de remover os sólidos sedimentáveis do esgoto bruto. Lodos ativados por aeração prolongada O sistema de lodos ativados por aeração prolongada é constituído por um rea- tor seguido de um decantador secundário. É similar ao sistema de lodos ativa- dos convencional, com a diferença de que a biomassa permanece mais tempo no sistema, normalmente, de 20 a 30 dias. Logo, há menos DBO disponível para as bactérias, o que as faz utilizarem a matéria orgânica do próprio material ce- lular para a sua própria manutenção; assim, o lodo biológico excedente retirado já sai estabilizado. Normalmente, o sistema não inclui unidade de decantação primária, evitando a necessidade de estabilização do lodo primário Lodos ativados de fluxo intermitente Os sistemas descritos anteriormente são de fluxo contínuo com relação ao es- goto. No caso da operação em fluxo intermitente em um único tanque, incorpo- ram-se todas as unidades, todos os processos e operações do tratamento con- vencional (decantação primária, oxidação biológica e decantação secundária). Assim, em fases distintas, no reator, ocorrem as etapas de reação (aeradores ligados) e de sedimentação (aeradores desligados). Quando os aeradores estão desligados, os sólidos sedimentam e o sobrenadante é retirado. Ao religar os aeradores, os sólidos sedimentados retornam à massa líquida, dispensando as elevatórias de recirculação. Fonte: adaptado de Von Sperling (1996, p. 175-176) No caso dos sistemas aeróbios com biofilmes (Quadro 5), o processo é um pouco diferente daquele descrito no Quadro 4, ou seja, a biomassa cresce aderida a um meio suporte. 221 Quadro 5 – Descrição resumida dos sistemas aeróbios com biofilmes Sistemas aeróbios com biofilmes Filtro biológico de baixa carga O sistema é constituído por unidade de decantação primária (ou fossa séptica), filtro biológico e decantador secundário. O filtro biológico é um leito de mate- rial grosseiro, como pedras, ripas ou material plástico, em que os esgotos são aplicados sob a forma de gotas ou jatos. A DBO é estabilizada, aerobiamente, por bactérias que crescem aderidas ao meio suporte. O esgoto é aplicado na superfície do tanque por meio de distribuidores rotativos. O líquido percola pelo tanque, saindo pelo fundo, enquanto a matéria orgânica fica retida pelas bac- térias. Os espaços livres são vazios, permitindo a circulação de ar. No sistema de baixa carga, há baixa disponibilidade de DBO para as bactérias, o que faz com que elas sofram uma autodigestão, saindo estabilizadas do sistema. O sistema necessita de decantação primária, e as placas de bactérias que se despregam das pedras são removidas no decantador secundário. Filtro de alta carga Similar ao filtro de baixa carga, com a diferença de que a carga de DBO aplica- da é maior. O lodo biológico excedente necessita, na etapa de tratamento do lodo, de estabilização. O efluente do decantador secundário é recirculado para o filtro, de forma a diluir o afluente e garantir uma carga hidráulica homogênea. Biodisco O sistema é constituído de decantador primário (ou fossa séptica),nas proximidades de corpos d’água, com vistas a garantir a sua sobrevivência. Na literatura, é possível perceber a necessidade da disposição de água ao ser humano, tal que ações de natureza sanitária, principalmente com relação ao abastecimento e tratamento de água, remontam a datas anteriores à era cristã. Nas palavras de Rocha (2018, p. 15-16): Durante esse período, foram executados canais de irrigação e galerias, assentadas manilhas, construídos sistemas de recalques, cisternas, reservatórios, poços, túneis e aquedutos e instalados medidores de água; tais equipamentos foram usados por diversas civilizações de Mesopotâmia, Babilônia, Índia, Grécia, Egito, China, Itália e outras. Além da questão do fornecimento de água com qualidade, também se nota a preocupação das antigas civilizações em não permitir o lançamento de excretas nas águas. Segundo Rocha (2018), os registros de civilizações ao norte da Índia, no vale do rio Indo (atual Paquistão) e na Mesopotâmia (atual Síria), demonstram hábitos sanitários na população, como a presença de banheiras e privadas nas casas, assim como redes primitivas de esgotos. Naquela época, em locais com escassez de água, também já se verificavam a construção de cisternas particulares e públicas para a coleta de águas da chuva, além de tubulações e poços. A Figura 1 ilustra os famosos aquedutos romanos, obras que eram destinadas a levar a água aos reservatórios, e destes até tanques menores, para fontes públicas e banhos públicos, na cidade de Roma. Segundo Rocha (2018), no período medieval (compreendido entre os séculos V e XV), a água deixou de ser um bem público, e a população passou a escavar poços no interior de suas casas e próximos de pocilgas e fossas, o que acabava por provocar a contaminação dos corpos d’água e consequentemente, acarretando doenças de veiculação hídrica. Nesse mesmo período, os resíduos sólidos gerados pela população eram amontoados em locais públicos, como os becos e as ruelas das cidades, juntamente com a urina e as fezes da população, o que acabava por atrair vetores transmissores de doenças, como ratos e baratas. Como consequência de tais atos pouco higiênicos, foi nesse período que a peste negra, a qual é transmitida pela pulga dos ratos, atingiu metade dos habitantes europeus e matou cerca de um terço da população. E, assim, a partir desse momento, começaram a surgir as primeiras iniciativas para reverter esse cenário, objetivando melhores condições de saneamento nas cidades europeias. Logo, foram construídos os primeiros sistemas de drenagem, fossas domésticas e encanamentos subterrâneos para águas servidas e canais pluviais. 7 Figura 1 - Aquedutos romanos Fonte: https://pt.freeimages.com/photo/roman-aqueduct-1205386. Acesso em: 30 ago. 2022. Na Idade Moderna (entre os séculos XV e XVIII), foram desenvolvidos os sistemas de abastecimento de água, a partir do bombeamento hidráulico, com máquinas a vapor, tubos de ferro fundido e recalques de água (ROCHA, 2018). É importante destacar que, na Inglaterra, na Idade Contemporânea, houve a instalação de redes de esgotos e o controle de resíduos industriais. No século XVIII, o país deu origem à Política Nacional de Saúde, com vistas ao aumento da riqueza, à industrialização, à extensão do trabalho e à produção para se prosperar. ESTUDOS FUTUROS Em meados de 1800 a 1900, também se verificou a necessidade de se autodepurar ou tratar os esgotos antes que eles fossem lançados nos corpos d’água. Foi a partir de então que países em todo o mundo passaram a implantar tecnologias de tratamento dos esgotos, que são utilizadas até os dias de hoje, como o tanque séptico, filtro biológico, lagoas de estabilização, dentre outros que abordaremos com mais profundidade posteriormente. 8 No século XIX, John Snow (1813–1858), um médico inglês, considerado o pai da epidemiologia moderna, demonstrou que a cólera estava associada à água contaminada por fezes. Na altura, novos conhecimentos de microbiologia reforçaram a necessidade de adoção de ações preventivas e curativas, o que levou à política sanitária, à imunização com vacinas e ao reforço das medidas e dos sistemas de saneamento (ROCHA, 2018). Nas palavras de Rocha (2018, p. 47), a observação de John Snow: [...] seria corroborada mais tarde, quando, em 1880, Karl Joseph Eberth descobriu e identificou a bactéria ou bacilo que provoca a febre tifoide, a Salmonella typhi, e já no ano seguinte, Robert Koch introduziu a técnica da contagem de bactérias, para, em 1885, Theodor Escherich descobrir o bacilo coli. Essa bactéria, Escherichia coli, passaria mais tarde a ser utilizada como indicadora de águas poluídas, em processos do controle de qualidade sanitária das águas nos sistemas de abastecimento de água e para verificar a balneabilidade das praias. Dessa forma, é possível verificar que a percepção de que os corpos d’água que, de alguma forma, recebem contribuições de esgotos domésticos, participam como veículos de agentes transmissores de doenças, fazendo com que os sistemas de tratamento de esgotos, aliados aos sistemas de tratamento de água, constituíssem em poderosas barreiras no combate à transmissão de doenças, contribuindo, assim, para a promoção da saúde pública. Se nos aprofundarmos um pouco mais no que diz respeito às questões ambientais, veremos que dois eventos tiveram grande importância: a Conferência de Estocolmo, em 1972, e a Conferência do Rio de Janeiro, em 1992. Nesta última, os países participantes assinaram a Agenda 21, assumindo o compromisso de adotar atitudes capazes de melhorar a qualidade de vida no planeta, com vistas ao desenvolvimento sustentável. NOTA Desenvolvimento sustentável: desenvolvimento capaz de satisfa- zer as necessidades presentes, sem comprometer a capacidade das gerações futuras de suprir suas próprias necessidades. 9 Nesse sentido, notamos que a questão do saneamento básico entra nesse contexto, uma vez que ele busca associar a preservação ambiental com a qualidade de vida da população humana. A partir do conhecimento do histórico do saneamento, é possível identificarmos diferentes fases do saneamento, com relação aos períodos de desenvolvimento da sociedade. Tucci (2012) descreve as seguintes fases: • fase pré-higienista: a água é coletada para consumo humano de uma fonte próxima, sem passar por tratamento; e o esgoto é lançado, também, sem tratamento, em fossas ou diretamente ao solo. Essa fase é marcada por inundações, doenças, epidemias e altos índices de mortalidade. • fase higienista: a fase é marcada pela percepção de que é necessário afastar os esgotos das áreas urbanas, por obras de canalização e escoamento, o que, consequentemente, promove a redução de doenças. No entanto, prevalecem as inundações e a deterioração da qualidade das águas. • fase corretiva: o tratamento de esgotos e de efluentes líquidos passa a ser desenvolvido e implantado, bem como técnicas de drenagem urbana das águas pluviais. Assim, reduz-se a poluição pontual, a ocorrência de inundações e se recupera a qualidade das águas superficiais. • fase de desenvolvimento sustentável: marcada pelo tratamento terciário e técnicas de preservação do sistema natural. Promove-se a qualidade de vida da população, reduz-se a contaminação dos corpos hídricos e, também, os riscos de inundações. 3.1 SANEAMENTO BÁSICO NO BRASIL No Capítulo 6 do livro “Histórias do Saneamento” de Aristides Almeida Rocha (2018), é possível encontrarmos o histórico do saneamento no Brasil. Alguns dos principais marcos históricos encontram-se resumidos a seguir: 1561: no Rio De Janeiro, Estácio de Sá mandou escavar o primeiro poço para abastecimento de água. 1673: dá-se início às obras de adução de água para o Rio de Janeiro. 1723: constrói-se o primeiro aqueduto transportando águas do rio Carioca, os Arcos Velhos, em direção ao chafariz. 1744: construção do primeiro chafariz para abastecimento público no Anhangabaú. 1746: são construídas e inauguradasbiodisco e decantador secundário. Biodiscos não são filtros biológicos, no entanto apre- sentam a similaridade de que a biomassa cresce aderida a um meio suporte. Nesse caso, o processo consiste em uma série de discos, espaçados entre si, e montados em um eixo horizontal. Os discos giram, ora expondo a superfície ao líquido, ora ao ar. Quando em funcionamento, os microrganismos presentes no esgoto aderem-se às superfícies rotativas e, ali, crescem até que toda a superfície esteja coberta por uma fina camada biológica. Quando essa camada atinge uma espessura excessiva, ela se desgarra dos discos, de modo que os or- ganismos se mantêm em suspensão no meio líquido, aumentando a eficiência do sistema. Decantadores secundários são necessários nesse tipo de sistema, com vistas a remover os organismos em suspensão. FONTE: adaptado de Von Sperling (1996, p. 175-176) No Quadro 6, descrevem-se os processos de reator anaeróbio de manta de lodo, também conhecido como reator anaeróbio de fluxo ascendente (Rafa ou Uasb), e o sistema de fossa séptica seguido de filtro anaeróbio. 222 Quadro 6 – Descrição resumida dos sistemas anaeróbios Sistemas anaeróbios Reator anaeróbio de manta de lodo Nesse caso, a biomassa cresce dispersa no meio, tal que a concentração de biomassa, em seu interior, costuma ser bastante elevada. A DBO é estabilizada, anaerobiamente, por bactérias dispersas no reator. O fluxo do líquido é ascen- dente, a parte superior do reator é dividida nas zonas de sedimentação e de coleta de gás. A zona de sedimentação permite a saída do efluente clarificado e o retorno dos sólidos (biomassa) ao sistema, aumentando a sua concentração no reator. Não há necessidade de decantação primária. A produção de lodo é baixa e esse já sai estabilizado, podendo ser, simplesmente, desidratado em leitos de secagem. Fossa séptica – filtro anaeróbio Sistemas de fossas sépticas seguidas de filtros anaeróbios costumam ser ado- tados em comunidades de pequeno porte. A fossa séptica (normalmente, do tipo tanque Imhoff) remove a maior parte dos sólidos em suspensão dos esgo- tos, os quais sedimentam e sofrem o processo de digestão anaeróbia ao fundo do tanque. Na sequência, a matéria orgânica efluente da fossa séptica segue para o filtro anaeróbio. Lá, a DBO é estabilizada, anaerobiamente, por bactérias aderidas a um meio suporte no reator, como pedras. O tanque é submerso e o fluxo é ascendente. O sistema requer decantação primária. A produção de lodo é baixa e ele já sai estabilizado. Fonte: adaptado de Von Sperling (1996, p. 175-176) Para finalizar, no Quadro 7, veremos sobre a disposição dos efluentes no solo. Essa aplicação pode ser considerada uma forma de disposição final ou de tratamento (em nível primário, secundário ou terciário) ou ambos. Segundo Von Sperling (1996), os esgotos aplicados no solo conduzem à recarga do lençol subterrâneo e/ou evapotranspiração. Além disso, o esgoto é capaz de suprir as necessidades nutricionais das plantas. Quadro 7 – Descrição resumida de processos de disposição dos efluentes no solo Disposição no solo Infiltração lenta Os esgotos são aplicados no solo, fornecendo água e nutrientes necessários para o crescimento das plantas. Parte do líquido é evaporada, parte percola no solo, e a maior parte é absorvida pelas plantas. As taxas de aplicação no terreno são baixas, por isso, o sistema requer maior área superficial por unidade de es- goto tratado. A infiltração lenta, normalmente, é adotada após o esgoto passar pelo decantador primário (ou fossa séptica). 223 Infiltração rápida Os esgotos são dispostos em bacias rasas, construídas em terras rasas e sem revestimento. O líquido passa pelo fundo poroso e percola pelo solo em direção à água subterrânea. A perda por evaporação é menor devido às maiores taxas de aplicação, que ocorrem de modo intermitente, proporcionando um período de descanso para o solo. A infiltração rápida também costuma ser adotada após o esgoto passar pelo decantador primário (ou fossa séptica). Infiltração subsuper- ficial O esgoto pré-tratado é aplicado abaixo do nível do solo, cujos locais de infiltra- ção são preenchidos com um meio poroso, onde ocorre o tratamento comple- mentar do esgoto. Ao final, os esgotos tratados se juntam à água subterrânea local, fluindo com ela. Escoamento superficial Os esgotos são distribuídos na parte superior de terrenos com certa declivida- de e escoam através desses terrenos até serem coletados por valas na parte inferior. Normalmente, os terrenos utilizados apresentam baixa permeabilidade, de modo que a percolação pelo solo é baixa, com a maior parte do líquido es- coando, superficialmente. A aplicação é intermitente. Fonte: adaptado de Von Sperling (1996, p. 175-176) Sobre os quadros que você acaba de ver, segundo Calijuri e Cunha (2013), é pouco provável que um único reator biológico seja capaz de remover a quantidade desejável de matéria carbonácea, nitrogênio e fósforo. Logo, é importante destacar que, de modo geral, os sistemas de tratamento de esgoto são compostos por vários reatores biológicos que desempenham funções específicas. Além disso, no tratamento dos esgotos em nível secundário, são geradas biomassas na forma de lodo biológico, tal que, em alguns sistemas, esse lodo é separado em decantadores secundários e retorna ao reator. Em outros casos, o lodo é removido e submetido a tratamento complementar para acondicionamento e destinação final, ambientalmente adequada (CALIJURI; CUNHA, 2013). A Figura 11 ilustra o tratamento de esgotos adotado pelas ETEs da Sabesp (Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo), constituído de tratamento preliminar (grades e caixa de areia), tratamento primário (decantador primário) e tratamento secundário (lodos ativados e decantador secundário). 224 Figura 11 – Esquema ilustrativo do tratamento de esgotos adotado pela Sabesp Fonte: Sabesp ([2021a], on-line) 2.4 TRATAMENTO TERCIÁRIO Para finalizarmos o tratamento dos esgotos, em alguns casos, o tratamento secundário é suficiente para atingir os padrões de lançamento, permitindo a disposição final do esgoto nos corpos hídricos receptores. No entanto pode acontecer de o efluente tratado conter, ainda, macronutrientes, como o fósforo e o nitrogênio, necessitando, assim, passar por um tratamento adicional, o tratamento terciário. Normalmente, o tratamento terciário é empregado quando se deseja o efluente final com elevado grau de polimento, com valores muito baixos de DBO e de sólidos suspensos (MENDONÇA; MENDONÇA, 2017). Pensando em termos industriais, esse tratamento é empregado com vistas à reutilização da água no próprio processo industrial, ou, ainda, para a lavagem dos pátios, por exemplo. Alguns dos principais processos utilizados em nível terciário são (BRASIL, 2015): • Remoção de sólidos dissolvidos: osmose reversa, troca iônica, eletrodiálise e evaporação. • Remoção de sólidos suspensos: filtração terciária em meio poroso, clarificação, filtração adsortiva e filtração com membranas. • Remoção de compostos orgânicos: ozonização, processos oxidativos avançados (POAs), adsorção em carvão ativado, volatilização e arraste com gás. 225 • Remoção de patógenos: lagoas de maturação, desinfecção por cloração, dióxido de cloro, cloraminas, permanganato de potássio, ozonização e radiação UV. • Remoção de nutrientes: processos específicos de remoção de nutriente, sendo eles biológicos (nitrificação/desnitrificação/desfosfatação) e químicos (precipitação química do fósforo). Como o presente tópico volta-se, apenas, para o tratamento de esgotos adotado nas ETEs dos sistemas de esgotamento sanitário, não abordaremos a questão do tratamento terciário para fins de reutilização de água nas indústrias. 3 TRATAMENTO DOS SUBPRODUTOS Até o momento, estudamos o tratamento da fase líquida dos esgotos, mas não poderíamos deixar de abordar o tratamento dos subprodutos sólidos, os quais, por sua vez, são gerados nas unidadeslinhas adutoras para os conventos de Santa Tereza, no Rio de Janeiro, e da Luz, em São Paulo. 1857 - 1877: o governo de São Paulo desenvolve o primeiro Sistema Cantareira de abastecimento de água para a capital. 10 1880: inauguração pioneira, em nível mundial, de uma Estação de Tratamento de Água (ETA), com seis Filtros Rápidos de Pressão Ar/Água, na cidade de Campos, no Rio de Janeiro. 1887 - 1891: construção da ETA da Companhia Campineira de Águas e Esgotos, na cidade de Campinas, com adutora de tubos de aço e filtros lentos. 1892: em Bofete, São Paulo, é executado e instalado o primeiro poço profundo do Brasil. 1893: inauguração do Sistema de Tratamento do Ribeirão Guaraú, na cidade de São Paulo, utilizando filtros lentos. 1898: primeiros exames bacteriológicos das águas do rio Tietê. 1898–1917: projetado e construído o sistema de abastecimento do rio Cotia, na Região Metropolitana de São Paulo. 1919: em Recife, o engenheiro Francisco Rodrigues Saturnino de Brito, patrono da engenharia sanitária brasileira, utilizou, pioneiramente, no Brasil, o tratamento químico da água. 1920: na ETA Moinho de Vento, em Porto Alegre, foram construídos, instalados e operados os primeiros filtros rápidos de gravidade no território brasileiro. 1925: em São Paulo, o professor Geraldo de Paula Souza fez aprovar a obrigatoriedade da cloração das águas de abastecimento do Estado. 1940: o engenheiro W. A. Rein estabeleceu uma indústria pioneira de equipamentos destinados ao tratamento de água. 1958: as municipalidades, representadas pelas prefeituras de Santo André, São Caetano do Sul e São Bernardo do Campo, secundadas, posteriormente, pelas de Diadema e Mauá, criaram a Comissão Intermunicipal de Controle da Poluição das Águas e do Ar (CICPAA). 1962: fundação da primeira empresa pública de abastecimento de água, na cidade de Campina Grande. 1968: é criado o CETESB, o qual passou a ser Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental, e, atualmente, Companhia Ambiental do Estado de São Paulo. 1970: o professor José Martiniano de Azevedo Netto introduziu o uso de filtros russos (ou clarificadores de contato) nos processos de tratamento da água. 1970: passa-se a utilizar compostos químicos conhecidos como polieletrólitos em São Paulo, com a apresentação da segunda maior ETA do mundo, o Sistema Guaraú, Cantareira. 11 A partir dos principais marcos históricos, é possível notarmos que, com a vinda da família real, em 1808, a população brasileira dobrou de 50.000 para 100.000 habitantes em poucos anos, e isso fez com que ocorressem transformações urbanísticas tanto no Rio de Janeiro como em outras cidades. Com o início do período colonial, surgiram os primeiros serviços de saneamento no Brasil, em resposta à ausência de infraestrutura urbana. Os serviços de utilidade pública ficam dependentes de concessionárias estrangeiras, principalmente inglesas, e o Rio de Janeiro se torna uma das primeiras cidades a adotar um sistema de coleta de esgoto, embora ele cobrisse apenas as áreas urbanas, atendendo uma pequena parcela da população. Figura 2 – Chafariz do Largo da Misericórdia, o mais famoso chafariz de São Paulo, construído por Joaquim Pinto de Oliveira Thebas, no ano de 1793 Fonte: São Paulo (2004, on-line) 12 Após a 1ª Guerra Mundial, há declínio do controle estrangeiro no Brasil no campo das concessões dos serviços públicos e, com isso, ocorre a estatização dos serviços. O governo federal, na década de 1970, reorganiza o setor de saneamento, a partir da implementação do Plano Nacional de Saneamento Básico (Planasa), com vistas a melhorar a questão do abastecimento de água e esgotamento sanitário, que estava em déficit, devido ao crescimento populacional acelerado nas cidades (BRASIL, 2015a, on- line). No entanto, apesar de o saneamento básico apresentar relevância nos aspectos sociais, ambientais e econômicos, no Brasil, ele está aquém do cenário ideal para o século XXI. Isso porque nem toda a população brasileira é atendida pelos serviços de saneamento básico, principalmente quando falamos da ausência de redes para a coleta de esgotos e/ou carência de serviços municipais de coleta, tratamento e disposição final ambientalmente adequada dos resíduos sólidos. De modo geral, no Brasil, a questão do saneamento pode ser caracterizada em termos de atendimento adequado, atendimento precário e sem atendimento, conforme quadro a seguir: 13 Quadro 1 – Caracterização do atendimento e déficit de acesso ao abastecimento de água, esgotamento sanitário, manejo de resíduos sólidos e manejo de águas pluviais Atendimento adequado Déficit Atendimento precário Sem atendimento Ab as te -c im en to d e ág ua Representa a população que: • em todos os casos, não sofra com intermitência prolongada ou racio- namento e: • recebe água potável da rede de dis- tribuição, com ou sem canalização interna; • recebe água potável de poço ou nascente, com canalização interna; • apresenta, como solução comple- mentar às outras fontes, a água proveniente de cisterna de capta- ção de água da chuva, com canali- zação interna Representado pela população que: • recebe água de rede de distribui- ção fora dos padrões de potabilida- de e/ou com intermitência de po- tabilidade e/ou com intermitência prolongada no fornecimento; • recebe água de poço ou nascente, mas não possui canalização intra- domiciliar, e/ou recebe água fora dos padrões de potabilidade e, ou, está sujeita a intermitência prolon- gada; • utiliza água de cisterna de capta- ção de água de chuva que forneça água sem segurança sanitária e/ou em quantidade insuficiente para a proteção à saúde; • utiliza água de chafariz ou caixa abastecidos por carro pipa. To da s as s itu aç õe s nã o en qu ad ra da s na s de fin iç õe s de a te nd im en to e q ue s e co ns tit ue m e m p rá tic as c on si de ra da s in ad eq ua da s Es go ta m en to sa ni tá rio Representado pela população que: • possui coleta domiciliar de esgo- tos, seguida de tratamento; • possui fossa séptica; • possui fossa seca, nos casos de in- disponibilidade hídrica. Representado pela população que: • possui coleta de esgotos, não se- guida de tratamento; • possui fossa rudimentar. M an ej o de re sí du os s ól id os Representado pela população que: • possui coleta direta ou indireta e destinação final ambientalmente adequada. Representado pela população que: • possui coleta direta ou indire- ta com destino ambientalmente adequado. M an ej o d e ág ua s pl uv ia is Representado pela população que reside em aglomerados: • em vias com bueiro/bocas de lobo ou pavimentação, e que possui dispositivo para controle do esco- amento superficial excedente no peridomicílio. Representado pela população que reside em conglomerados: • em vias sem bueiro/bocas de lobo ou pavimentação, ou que não possui dispositivo para controle do escoamento superficial exce- dente no peridomicílio. Fonte: Brasil (2019b, p. 66) 14 Considerando a situação apresentada no Quadro 1, no Brasil, em 2014, o Plansab apresentou metas de curto, médio e longo prazo (respectivamente, para os anos de 2018, 2023 e 2033), a partir da evolução histórica e da situação atual dos indicadores. Nesse processo, foram selecionados 23 indicadores, os quais se encontram agrupados no Quadro 2, com relação às metas para o país (em %). Quadro 2 – Metas para saneamento básico no país (em %) Indicador Ano Brasil (%) Indicadores de abastecimento de água Domicílios urbanos e rurais abastecidos por rede de distribuição ou por poço ou nascente com canalização interna 2010 90 2018 93 2023 95 2033 99 Domicílios urbanos abastecidos por rede de distribuição ou por poço ou nascente com canalização interna 2010 95 2018 99 2023 100 2033 100 Domicílios rurais abastecidos por rede de distribuição ou por poço ou nascente com canalização interna 2010 61 2018 67 2023 71 2033 80 Análisesde coliformes totais na água distribuída em desacordo com o padrão de potabilidade (redução dos valores) 2018 15 2023 25 2033 60 Economias ativas atingidas por paralisações e interrupções sistemáticas no abastecimento de água 2010 31 2018 29 2023 25 2033 25 15 Indicador Ano Brasil (%) Índice de perdas na distribuição de água 2010 39 2018 36 2023 34 2033 31 Serviços de abastecimento de água que cobram tarifa 2008 94 2018 96 2023 98 2033 100 Indicadores de esgotamento sanitário Domicílios urbanos e rurais servidos por rede coletora ou fossa séptica para os excretas ou esgotos sanitários 2010 67 2018 76 2023 81 2033 92 Domicílios urbanos servidos por rede coletora ou fossa séptica para os excretas ou esgotos sanitários 2010 75 2018 82 2023 85 2033 93 Domicílios rurais servidos por rede coletora ou fossa séptica para os excretas ou esgotos sanitários 2010 17 2018 35 2023 46 2033 69 Tratamento de esgoto coletado 2008 53 2018 69 2023 77 2033 93 16 Indicador Ano Brasil (%) Domicílios urbanos e rurais com renda até três salários mínimos mensais que possuem unidades hidrossanitárias 2010 89 2018 93 2023 96 2033 100 Serviços de esgotamento sanitário que cobram tarifa 2008 49 2018 65 2023 73 2033 90 Indicadores de manejo dos resíduos Domicílios urbanos atendidos por coleta direta de resíduos sólidos (com frequência mínima de três vezes na semana) 2010 90 2018 94 2023 97 2033 100 Domicílios rurais atendidos por coleta direta e indireta de resíduos sólidos 2010 27 2018 42 2023 51 2033 70 Municípios com presença de lixão/vazadouro de resíduos sólidos 2008 51 2018 35 2023 23 2033 0 Municípios com coleta seletiva de resíduos da construção civil 2008 18 2018 28 2023 33 2033 43 17 Indicador Ano Brasil (%) Municípios que cobram taxa de resíduos sólidos 2008 11 2018 39 2023 52 2033 80 Indicador de drenagem e manejo das águas pluviais urbanas Municípios com inundações e/ou alagamentos ocorridos na área urbana nos últimos cinco anos 2008 41 2018 -- 2023 -- 2033 11 Indicadores da gestão dos serviços de saneamento básico Municípios com estrutura única para tratar da política de saneamento básico 2011 30 2018 43 2023 52 2033 70 Municípios com Plano Municipal de Saneamento Básico (abrange os serviços de abastecimento de água, esgotamento sanitário, limpeza urbana e manejo de resíduos sólidos e drenagem e manejo de águas pluviais urbanas) 2011 5 2018 32 2023 51 2033 90 Municípios com serviços públicos de saneamento básico fiscalizados e regulados 2018 30 2023 50 2033 70 Municípios com instância de controle social das ações e serviços de saneamento básico (órgãos colegiados) 2011 11 2018 36 2023 54 2033 90 Fonte: adaptado de BRASIL (2015b, on-line) 18 Lembrando que a maior parte dos indicadores apresentam valores iniciais estimados, baseados nas informações do Censo Demográfico de 2010. Ao olharmos para o último censo realizado pelo IBGE (2019c), podemos ter uma ideia de como foi a evolução do saneamento básico. A partir dos dados, nota-se que 84,4% dos domicílios brasileiros contam com lixo coletado, diretamente, 85,5% dos municípios contam com rede geral como principal forma de abastecimento de água e 68,3% dos domicílios contam com esgotamento sanitário (rede geral ou fossa séptica ligada à rede). Anteriormente, nós falamos sobre as fases do saneamento, e com base no cenário atual brasileiro, podemos dizer que, no Brasil, destacam-se as fases higienistas e corretivas, tal que a fase de desenvolvimento sustentável ainda não foi alcançada. A melhoria nos serviços de saneamento, bem como a ampliação do acesso ao mesmo, no Brasil, já pode ser notada, principalmente quando se avalia as internações por Doenças Relacionadas ao Saneamento Ambiental Inadequado (DRSAI) (ocorrências por 100 mil habitantes), apesar de elas ainda serem elevadas, principalmente em estados das Regiões Norte e Nordeste, e puderem ser evitadas quando do investimento em saneamento e em ações preventivas (KRONEMBERGER et al., 2011). 4 SAÚDE PÚBLICA E O SANEAMENTO A Organização Mundial da Saúde (OMS) define saúde como sendo um estado completo de bem-estar físico, mental e social, e não apenas a ausência de doença ou enfermidade. Por sua vez, a saúde pública é definida como sendo: [...] a ciência e a arte de prevenir a doença, prolongar a vida e promover a saúde e a eficiência física e mental, através de esforços organizados da comunidade para o saneamento do meio e controle de doenças infectocontagiosas, promover a educação do indivíduo em princípios de higiene pessoal, a organização de serviços médicos e de enfermagem para o diagnóstico precoce e tratamento preventivo das doenças, assim como o desenvolvimento da maquinaria social de modo a assegurar, a cada indivíduo da comunidade um padrão de vida adequado à manutenção da saúde (WHISLOW, 1920 apud BRASIL, 2015a, p. 17). Assim, podemos inferir que a saúde pública, como ciência, tornou-se realidade a partir da necessidade de melhoria do ambiente físico, com vistas ao controle de epidemias. Também, podemos dizer que a saúde pública é mais do que o somatório da saúde dos seres humanos, é uma ferramenta para o desenvolvimento social, econômico e ambiental, isso porque o saneamento apresenta efeito imediato na redução de muitas enfermidades ao romper o círculo vicioso estabelecido quando o paciente é medicado e devolvido para o ambiente que não é saudável. No Brasil, a Lei nº 8.080 (BRASIL,1990), que dispõe sobre as condições para a promoção, proteção e recuperação da saúde, em seu Artigo 3º, cita que tem “a saúde como 19 determinantes e condicionantes, dentre outros, a alimentação, a moradia, o saneamento básico, o meio ambiente, o trabalho, a renda, a educação, a atividade física, o transporte, o lazer e o acesso aos bens e serviços essenciais”. Além disso, a referida lei traz como obrigação do Sistema Único de Saúde (SUS) promover, proteger e recuperar a saúde, englobando a promoção de ações de vigilância sanitária e vigilância epidemiológica. Dessa forma, como já discutimos anteriormente, o saneamento básico relaciona-se, diretamente, com a melhoria das condições da saúde do ser humano. Segundo dados da Unicef (2009) e da OMS, pelo menos 1,5 milhões de crianças com até cinco anos de idade morrem por ano devido à ingestão de água com qualidade insatisfatória e à ausência de saneamento nos países em desenvolvimento. E, entre as doenças mais comuns, citam-se a leptospirose, a giardíase, a amebíase, as diarreias infecciosas, a hepatite A, a esquistossomose, a ascaridíase, a cólera e a febre tifoide. A título de curiosidade, no Brasil, os dados do DataSUS referentes ao ano de 2009 apontam que foram notificadas 462.367 internações por infecções gastrointestinais, resultando 2.101 mortes. Se toda a população brasileira tivesse acesso ao saneamento básico, então, esse número de mortes poderia ter sido reduzido para 724 (redução de 65%). Do total de internações, aproximadamente 206 mil casos foram classificados como diarreia e gastroenterite de origem infecciosa presumível, 10 mil como amebíase, shigelose ou cólera e 246 mil como outras doenças infecciosas intestinais (CALIJURI; CUNHA, 2013). Quando falamos da implementação de sistemas de abastecimento de água e de esgotamento sanitário e dos seus respectivos benefícios, tanto à saúde pública como ao meio ambiente, é preciso esclarecer algumas questões: tais benefícios são obtidos com o mesmo tipo de intervenção? Quais são os efeitos negativos quando da implementação de tais sistemas? Como são integradas as duas dimensões de análise (ambiental e sanitária)? O fortalecimento da consciência retirou o foco de interesse na área de saúde pública? (SOARES; BERNARDES; NETTO, 2002). O que avaliamos em um organismo patogênico não é apenas a sua natureza biológica nem o seu comportamento no corpo doente, mas, sim, seu comportamento no meio ambiente, uma vez que é nessadimensão que as intervenções de saneamento podem influenciar na ação do patógeno sobre o ser humano (CAIRNCROSS, 1996). Assim, para uma boa compreensão do problema, dois tipos de estudos são importantes: o primeiro refere-se aos modelos propostos para explicar a relação entre ações de saneamento e a saúde, com ênfase em diferentes ângulos da cadeia causal; o segundo consiste em classificar as doenças com base nas categorias ambientais cuja transmissão está ligada com o saneamento ou com a falta da infraestrutura adequada (HELLER, 1997). Dessa forma, a partir destas classificações, o entendimento da transmissão das doenças relacionadas com o saneamento passa a constituir um instrumento de planejamento das ações, com vistas a considerar de forma mais adequada seus impactos sobre a saúde do homem (SOARES; BERNARDES; NETTO, 2002). 20 Briscoe (1984;1987), ao estudar as vias de contaminação de doenças, como no caso de diarreias e da incidência de cólera, desenvolveu um modelo para a compreensão do efeito obtido após a eliminação de apenas parte das múltiplas vias de transmissão de determinada doença. O modelo infere que a obstrução de uma importante via de transmissão pode resultar em uma redução bem menor do que a originalmente esperada quanto à probabilidade de infecção. A partir dos estudos, verifica-se que a implementação dos sistemas de abastecimento de água e de esgotamento sanitário é necessária, mas não suficiente para eliminar essas doenças. Briscoe (1987) também afirma que tais sistemas apresentam efeitos de longo prazo maiores sobre a saúde do que efeitos provenientes de intervenções médicas, sugerindo um efeito multiplicador da ação dos sistemas de água e esgotos. Se, devidamente confirmado, esse efeito é um importante aspecto a ser considerado quando do planejamento de sistemas de saneamento, uma vez que indica uma intervenção potencial de longo prazo. No contexto das doenças causadas, direta ou indiretamente, pela falta (ou ineficiência) de saneamento, o Quadro 3 representa aquelas que estão relacionadas com o abastecimento de água, classificadas com base no mecanismo de transmissão (transmissão hídrica, transmissão relacionada com a higiene, transmissão baseada na água e transmissão por um inseto vetor). Quadro 3 – Doenças relacionadas com o abastecimento de água Grupo de doenças Forma de transmissão Principais doenças e agente etiológico Formas de prevenção Doenças diarreicas e verminoses Ingestão de água com contaminantes, má higiene dos alimentos e a forma de tratamento dos dejetos. Cólera (Vibrio cholerae) Giardíase (Giardia lamblia). Criptosporidíase (Cryptosporidium parvum). Febre tifoide (Salmonella typhi). Febre paratifoide (Salmonella paratyphi dos tipos “A”, “B” ou “C”). Amebíase (Entamoeba histolytica). Hepatite infecciosa (vírus: “A” e “B”). Ascaridíase (Ascaris lumbricoides). A educação sanitária, o saneamento e a melhoria do estado nutricional dos indivíduos. Implantar sistema de abastecimento e tratamento da água, com fornecimento em quantidade e qualidade para uso e consumo humano. Proteção de contaminação dos mananciais e fontes de água. 21 Grupo de doenças Forma de transmissão Principais doenças e agente etiológico Formas de prevenção Doenças da pele Relacionadas com os hábitos de higiene. Impetigo (Staphylococcus aureus). Dermatofitose e micoses (fungos dos gêneros Trichophyton, Microsporum e Epidermophyton). Escabiose (Sarcoptes scabiei). Piodermite (Sarcoptes scabiei). Não permitir banhos de banheira, piscina ou de mar. Lavar frequentemente as mãos com água e sabão. Doenças dos olhos A falta de água e a higiene pessoal insuficiente criam condições favoráveis à sua disseminação. Conjuntivites (vírus e bactérias). Evitar aglomerações ou frequentar piscinas de academias ou clubes e praias. Lavar com frequência o rosto e as mãos, uma vez que eles são veícu- los importantes para a transmissão de microrganismos patogênicos. Transmitidas por vetores As doenças são propagadas por insetos cujos ciclos possuem uma fase aquática. Malária (Plasmodium vivax, P. falciparum, P. malariae). Dengue (DENV 1, 2, 3 e 4). Febre amarela (vírus do gênero Flavivirus). Filariose (Wuchereria bancrofti). Eliminar os criadouros de vetores com inspeção sistemática e medidas de controle (drenagem, aterro e outros). Dar destinação final adequada aos resíduos sólidos. 22 Grupo de doenças Forma de transmissão Principais doenças e agente etiológico Formas de prevenção Associada à água O agente etiológico penetra pela pele ou é ingerido. Esquistossomose (Schistosoma mansoni). Leptospirose (Bactéria do gênero Leptospira). Evitar o contato com águas infectadas. Proteger mananciais. Adotar medidas adequadas para disposição do esgoto. Combate do hospedeiro intermediário. Cuidados com a água para consumo humano. Cuidados com a higiene, a remoção e o destino adequados de dejetos. Fonte: Brasil (2015, p. 69) Por sua vez, o Quadro 4 traz as doenças relacionadas por contaminação de fezes e as medidas de prevenção que devem ser adotadas. Quadro 4 – Doenças relacionadas por contaminação de fezes e medidas de prevenção Doenças Agente patogênico Transmissão Medidas Bactéria Febre tifoide e Paratifoide. Cólera. Diarreia aguda. Salmonella typhi e paratyphi. Vibrio cholerae O1 e O139. Shigella sp. Escherichia coli, Campylobacter e Yersinia enterocolitica. Fecal-oral em relação à água. Abastecimento de água (implantação e/ou ampliação de sistema). 23 Doenças Agente patogênico Transmissão Medidas Vírus Hepatite A e. Poliomielite. Diarreia aguda. Vírus da hepatite A. Vírus da poliomielite. Vírus Norwalk. Rotavírus. Astrovirus. Adenovírus. Calicivirus. Fecal-oral em relação à água. Imunização. Qualidade da água/desinfecção. Protozoário Diarreia aguda. Toxoplasmose. Entamoeba histolytica. Giardia lamblia. Cryptosporidium spp. Balantidium coli. Toxoplasma gondi. Fecal-oral em relação à água. Instalações sanitárias (implantação e manutenção). Helmintos Ascaridíase. Tricuríase. Ancilostomíase. Esquistossomose. Teníase. Cisticercose. Ascaris lumbricoides. Trichuristrichiura. Ancylostoma duodenale. Schistosoma mansoni. Taenia solium. Taenia saginata. Taenia solium. Fecal-oral em relação ao solo (geohelmintose). Contato da pele com água contaminada. Fecal-oral em relação à água e alimentos contaminados. Ingestão de carne mal-cozida. Esgotamentos sanitários (implantação e/ou ampliação de sistema). Higiene dos alimentos. Fonte: Brasil (2015, p. 176-177) Perceba, a partir dos Quadros 3 e 4, que existem várias doenças associadas às águas contaminadas, bem como aquelas que se relacionam com a ausência de coleta e do tratamento dos esgotos domésticos. Logo, dada a importância dos sistemas de abastecimento de água e dos sistemas de esgotamento sanitário, eles serão tratados nas Unidades 2 e 3 desse material, respectivamente. 24 RESUMO DO TÓPICO 1 Neste tópico, você aprendeu: • Saneamento básico é o conjunto de serviços públicos, infraestruturas e instalações operacionais de: abastecimento de água potável, esgotamento sanitário, limpeza urbana e manejo de resíduos sólidos, bem como drenagem e manejo das águas pluviais urbanas. • O Plano Nacional de Saneamento Básico (Plansab) consiste em planejamento integrado do saneamento básico, com um horizonte de 20 anos, no período compreendido entre 2014 e 2033. • Com relação aos períodos de desenvolvimento da sociedade, é possível identificar diferentes fases do saneamento: fase pré-higienista, fase higienista, fase corretiva e fase de desenvolvimento sustentável • Na fase pré-higienista, a água é coletada para consumo humano de uma fonte próxima, sem passar por tratamento; e o esgoto é lançado, também, sem tratamento, em fossas ou, diretamente ao solo, desencadeando inundações, doenças, epidemias e altos índices de mortalidade. • A fase higienista é marcada pela percepção deque é necessário afastar os esgotos das áreas urbanas, por obras de canalização e escoamento, o que, consequentemente, promove a redução de doenças. • Na fase corretiva, o tratamento de esgotos e de efluentes líquidos passa a ser desenvolvido e implantado, bem como técnicas de drenagem urbana das águas pluviais. • A fase de desenvolvimento sustentável é marcada pelo tratamento terciário e técnicas de preservação do sistema natural. Promove-se a qualidade de vida da população, reduz-se a contaminação dos corpos hídricos e, também, os riscos de inundações. • No início do período colonial no Brasil, surgiram os primeiros serviços de saneamento no país, em resposta à ausência de infraestrutura urbana. • Atualmente, 84,4% dos domicílios brasileiros contam com lixo coletado diretamente, 85,5% dos municípios contam com rede geral como principal forma de abastecimento de água e 68,3% dos domicílios contam com esgotamento sanitário. 25 RESUMO DO TÓPICO 1 • A saúde pública é mais do que o somatório da saúde dos seres humanos, é uma ferramenta para o desenvolvimento social, econômico e ambiental, isso porque o saneamento apresenta efeito imediato na redução de muitas enfermidades. • Os investimentos em saneamento promovem melhoria da qualidade de vida, aumentando a expectativa de vida e reduzindo os gastos com internações e medicamentos. 26 AUTOATIVIDADE 1. O termo saneamento provém do verbo “sanear” e significa “tornar higiênico, salubrificar, remediar, tornar habitável, tornar apto à cultura” (SCALIZE; BEZERRA, 2020, p. 7). Sobre o saneamento ambiental, assinale a alternativa INCORRETA: a) ( ) O conceito de saneamento engloba o saneamento básico e o rural. b) ( ) O Plansab consiste em planejamento integrado do saneamento básico, com um horizonte de 10 anos, no período compreendido entre 2014 e 2024. c) ( ) A Lei nº 11.445/2007, alterada e complementada pela Lei nº 14.026/2020, esta- belece as diretrizes nacionais para o saneamento básico. d) ( ) A falta de saneamento básico pode causar doenças como a leptospirose, a giardíase, a amebíase, as diarreias infecciosas, a hepatite A, a esquistossomose, a ascaridíase, a cólera e a febre tifoide. 2. A partir do conhecimento do histórico do saneamento, é possível identificarmos diferentes fases do saneamento com relação aos períodos de desenvolvimento da sociedade. Com base nessas diferentes fases, analise as sentenças a seguir: I. Na fase higienista, o tratamento de esgotos e de efluentes líquidos passa a ser desenvolvido e implantado, bem como técnicas de drenagem urbana das águas pluviais. II. A fase marcada pela percepção de que é necessário afastar os esgotos das áreas urbanas, por obras de canalização e escoamento, o que, consequentemente, promove a redução de doenças, é a fase corretiva. III. A fase de desenvolvimento sustentável é marcada pelo tratamento terciário e técnicas de preservação do sistema natural. Promove-se a qualidade de vida da população, reduz-se a contaminação dos corpos hídricos e, também, os riscos de inundações. Assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) As sentenças I e III estão corretas. b) ( ) Somente a sentença III está correta. c) ( ) As sentenças I e II estão corretas. d) ( ) Somente a sentença II está correta. 27 3. As doenças de veiculação hídrica podem ser causadas por vírus, bactérias, protozoários e helmintos. Sobre essas doenças, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: ( ) A ascaridíase é uma doença transmitida por helmintos. ( ) As bactérias e os vírus podem causar diarreia aguda. ( ) A febre tifoide é uma doença causa por protozoários. Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: a) ( ) V – F – F. b) ( ) F – V – V. c) ( ) F – V – F. d) ( ) V – V – F. 4. Leia o trecho: “A ampliação do acesso à coleta de esgoto está associada à redução no número de internações, como demonstram dados do período de 2003 a 2008, quando, no âmbito nacional, a população atendida passou de 34% para 40% resultando em redução de 360 mil para 280 mil internações de jovens até 14 anos de idade” (CALIJURI; CUNHA, 2013, p. 99). Com base no trecho, discorra sobre como o investimento em saneamento básico é capaz de reduzir gastos no sistema de saúde. 5. O Saneamento Básico é entendido como o conjunto de serviços de abastecimento de água, de esgotamento sanitário, de drenagem urbana e de manejo de águas pluviais e de limpeza urbana e manejo de resíduos sólidos. Sabendo disso, discorra sobre os principais problemas ambientais, sociais e econômicos que estão associados à falta ou à precariedade dos serviços de saneamento. 29 FUNDAMENTOS DA DRENAGEM URBANA TÓPICO 2 -UNIDADE 1 1 INTRODUÇÃO A urbanização e o loteamento de uma área resultam na retirada de parte da vegetação local, abertura de ruas, criação de plateau para as edificações, edificação dos lotes e pavimentação das ruas. Assim, sempre que mal planejado, o desenvolvimento urbano pode resultar em grande parcela do solo pavimentado ou recoberto com superfícies impermeáveis, impedindo a infiltração da água no solo. Esse processo leva ao aumento do escoamento superficial em períodos chuvosos, resultando em diversas consequências, como alagamentos, inundações, desestabilização de barrancos dos córregos, destruição dos habitats que dependem da água e degradação da qualidade da água. Acadêmico, no Tópico 2, abordaremos estruturas de um sistema de drenagem, as quais se dividem em microdrenagem e macrodrenagem. Especialmente sobre a microdrenagem, você aprofundará os seus conhecimentos sobre vias públicas e sarjetas, bocas de lobo, tubos de ligação ou ramais, poços de visita, caixas de ligação ou passagem, galeria de águas pluviais e pontos de lançamento e, também, sobre os dispositivos de descida e de proteção. Finalmente, o estudo das medidas estruturais e não estruturais serão apontados no contexto da drenagem das águas pluviais nas cidades. 2 PLANO DIRETOR DE DRENAGEM Vimos, anteriormente, que pequenos eventos chuvosos que não produziam escoamento superficial passam a gerar, como consequência da pavimentação do solo, grandes volumes escoados. Esse aumento pode ser tão significativo que o sistema de drenagem natural existente no local torna-se insuficiente, a exemplo dos rios, córregos e arroios, causando as inundações. Leia o trecho a seguir e reflita: Antes que as nossas cidades se transformassem em prósperas metrópoles, este continente era composto por uma grande variedade de habitats, incluindo florestas de árvores decíduas, campinas virgens, matas ripárias, pântanos e charcos. Córregos e lagos transportavam a água da chuva. Os pântanos corriam paralelamente aos oceanos, agindo como sistemas naturais de filtragem e proteção contra grandes tempestades. A água da chuva se infiltrava no solo, reabastecendo os lençóis freáticos e contribuindo para o fluxo dos rios (KEELER; BURKE, 2010, p. 201). A Figura 3 ilustra a transição do estado natural ao urbanizado. 30 Figura 3 – Diagrama mostrando a transição do estado natural ao urbanizado Fonte: Keeler e Burke (2010, p. 202) Falando sobre a transição do estado natural ao urbanizado, caro acadêmico, antes de iniciarmos as nossas discussões sobre a drenagem das águas pluviais, a Figura 4 ilustra os impactos da urbanização desordenada. Observe: Figura 4 – Processo de impacto da drenagem urbana Fonte: Tucci (2005, p. 104) 31 A ocupação em áreas de risco é, especialmente, preocupante. Nas palavras de Righetto (2009, p. 26), [...] a ocupação de áreas de risco pela população de baixa renda é preocupante, já que muitas áreas inundáveis urbanas são repentinamente sujeitas à favelização e assim, suscetíveis aos trágicos eventos de deslizamentos de encosta, soterramentos e inundações, quando estas se localizam na calha secundária de cursos de água ou em áreas de inundação em fundos de vales, lagoas, ou mesmo às margens de córregos que drenam água