UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL

INSTITUTO DE PESQUISAS HIDRÁULICAS

DEPARTAMENTO DE OBRAS HIDRÁULICAS

IPH 214 - TRATAMENTO DE ÁGUA Qualidade das águas naturais

Introdução ao Tratamento de Água para consumo humano

(Pontos 1 e 2)

Profa Carmen Maria Barros de Castro

2

PONTO 1 - QUALIDADE DA ÁGUA

1.1 A ÁGUA NA NATUREZA

A água é o constituinte inorgânico mais abundante na matéria viva: no homem,

mais de 70% de seu peso é constituída por água, e em certos animais aquáticos esta

proporção pode chegar a 98%. O nosso planeta tem quase ¾ de sua superfície coberta por

água, continuamente movimentada através do ciclo hidrológico (Figura 1), que tem na

irradiação solar a sua principal fonte de energia e na evaporação e precipitação as suas

principais forças condutoras. O escoamento ou deflúvio superficial, o escoamento

subterrâneo ou infiltração e a transpiração são os demais estágios deste ciclo.

Figura 1. 1 – Ciclo hidrológico

O volume de água movimentado através deste ciclo é estimado em

aproximadamente 1370 km3, distribuídos entre mananciais superficiais (rios, lagos e

reservatórios); mananciais subterrâneos (fontes, poços rasos e profundos, galerias de

3

infiltração, drenos) e mananciais meteorológicos (águas de chuva, granizo e neve). Deste

volume mais de 97% é água salgada, não utilizável para agricultura, uso industrial ou

consumo humano. Dos 3% de água doce existente, apenas 0,3% aproximadamente é

aproveitável ou de extração mais fácil, pois a maior parte encontra-se presente na neve,

gelo ou em lençóis subterrâneos situados abaixo de uma profundidade de 800m, tornando-

se inviável ou dificultando o consumo humano. Uma distribuição geral da quantidade de

água na natureza é apresentada no quadro 1.

Quadro 1 - Distribuição da Água na Natureza

LOCAL VOLUME (l012m3) % TOTAL

Área Terrestre

. Lagos

. Lagos Salinos

. Rios

. Umidade Terrestre

. Águas Subterrâneas

. Áreas Glaciais

l25

l04

l,25

67

8350

29200

0,009

0,008

0,000l

0,005

0,6l

2,l4

Subtotal 37800 2,8

Atmosfera (vapor) l3 0,00l

Oceanos l.320.000 97,3

Total Geral l.360.000 l00

O Brasil dispõe de 15% de todo o volume de água doce existente no mundo, ou

seja, dos 113 trilhões de m3 disponíveis para a vida terrestre, 17trilhões estão

concentrados no nosso país. Deste total, 80% distribui-se pela Bacia Amazônica que

engloba 3% do total da população brasileira.

A água quimicamente pura não existe na natureza, pela sua própria condição de

solvente universal pode dissolver uma série de substâncias que vão definir suas

características (qualidade). Também, condições climáticas, geográficas e geológicas, assim

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como a composição e ocupação do solo são fatores de influência que definem as

características da água e influem no grau de tratamento e nos diversos usos a que ela se

destina.

1.2 O USO DA ÁGUA – A ÁGUA E O HOMEM

Em termos globais, a água disponível é muito superior ao total consumido; estima-

se que o consumo anual mundial de água esteja em torno de 4500 km3, no entanto, o

aumento da população, o desenvolvimento industrial e outras atividades humanas, são

fatores estimulantes do consumo. A distribuição geográfica é também extremamente

desigual e não está de acordo, na maioria dos casos, com a população e as necessidades

prementes. A maior parte do planeta tem déficit de recursos hídricos.

“Caso não ocorram mudanças na gestão mundial dos recursos hídricos, em 2025,

2/3 da população mundial deverá sofrer conseqüências da falta de água”

Conferência HABITAT 2 – Istambul / 1996

Além da má distribuição e das perdas, deve ser considerada também a crescente

degradação dos recursos hídricos como resultado da ação antrópica. Assim, muitas regiões

apresentam problemas relacionados com a água, seja pela sua disponibilidade ou por sua

qualidade ou por ambas.

O homem utiliza a água para os mais diversos fins, que implicam ou na retirada de

água dos cursos d’água, podendo ocorrer perdas entre o que é retirado e o que retorna ao

sistema natural; ou em atividades desenvolvidas no próprio ambiente aquático. Entre os

principais usos da água citam-se: o abastecimento doméstico e industrial, a irrigação, a

dessedentação de animais, a aqüicultura, a preservação da flora e da fauna, a recreação e

o lazer, a harmonia paisagística, a geração de energia elétrica, a navegação e a diluição e

transporte de despejos.

A inter-relação entre o uso da água e a qualidade requerida para a mesma é direta.

Entre os usos relacionados, pode-se afirmar que o uso mais nobre é representado pelo

abastecimento doméstico, que exige a satisfação de certos critérios específicos de

qualidade, enquanto o menos nobre é o da diluição de despejos. Deve-se lembrar que

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alguns corpos d’água apresentam usos múltiplos, decorrendo daí a necessidade de

satisfazer simultaneamente aos diversos critérios de qualidade. O quadro 2 relaciona de

forma sintética os usos da água aos requisitos mínimos de qualidade correspondentes.

Quadro 2 – Usos da água e seus requisitos de qualidade

USO GERAL USO ESPECÍFICO REQUISITO DE QUALIDADE

ABASTECIMENTO DOMÉSTICO

Consumo humano, higiene

pessoal e usos domésticos

Isenta de substâncias químicas e

organismos prejudiciais à saúde.

Baixa agressividade e dureza.

Esteticamente agradável

(ausência de cor, sabor, odor e

turbidez)

ABATECIMENTO INDUSTRIAL

A água não entra em contato com

o produto (refrigeração, caldeiras)

A água é incorporada ao produto

(alimentos, bebidas, remédios)

A água entra em contato com o

produto

Baixa agressividade e dureza

Isenta de substâncias químicas e

organismos prejudiciais à saúde.

Esteticamente agradável

(ausência de cor, sabor e odor).

Variável com o produto.

IRRIGAÇÃO

Hortaliças, produtos ingeridos

crus ou com casca.

Demais plantações

Isenta de substâncias químicas e

organismos prejudiciais à saúde

Salinidade controlada

Isenta de substâncias prejudiciais

ao solo e as plantações

Salinidade controlada

DESSENDENTAÇÃO DE

ANIMAIS

Isenta de substâncias químicas e

organismos prejudiciais à saúde

dos animais

PRESERVAÇÃO DA FLORA E

FAUNA

Variável com os requisitos

ambientais da flora e da fauna a

preservar

RECREAÇÃO E LAZER

Contato primário (natação, esqui,

surfe)

Contato secundário (pesca,

navegação de lazer,...)

Isenta de substâncias químicas e

organismos prejudiciais à saúde

Baixos teores de sólidos em

suspensão, óleos e graxas.

Aparência agradável

GERAÇÃO DE ENERGIA

Usinas hidrelétricas

Usinas nucleares ou termelétricas

Baixa agressividade

Baixa dureza

TRANSPORTE Baixa presença de material

grosseiro

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AQUICULTURA

Presença de nutrientes e

qualidade compatível com as

exigências das espécies

cultivadas

PAISAGIAMO E MANUTENÇÃO

DA UMIDADE DO AR E DA

ESTABILIDADE DO CLIMA

Estética e conforto térmico

1.3 A POLUIÇÃO DAS ÁGUAS

Entende-se por poluição das águas como o processo de adição de substâncias ou

de formas de energia que, direta ou indiretamente, alterem a natureza do corpo d’água de

uma maneira tal que prejudique os legítimos usos que dele são feitos.

A poluição dos recursos hídricos pode ser originada por processos naturais ou

antropogênicos de natureza orgânica ou mineral, radioativa, termal, doméstica ou industrial.

Entre os principais agentes poluidores da água estão relacionados:

A matéria orgânica provocando consumo de oxigênio, mortandade de peixes, ocorrência

de maus odores e de condições tóxicas, etc,

O material em suspensão, levando a problemas estéticos, depósitos de lodo, adsorção

de poluentes,

Os nutrientes, principalmente nitrogênio e fósforo, conduzindo ao crescimento excessivo

de plantas, cuja posterior decomposição irá prejudicar o balanço de oxigênio do corpo

d’água,

Os microorganismos patogênicos, provocando o surgimento de diversas enfermidades

de veiculação hídrica,

Os metais pesados, produzindo toxicidade e prejudicando o desenvolvimento da vida

aquática.

As formas como estes poluentes chegam aos mananciais são variadas,

podendo ocorrer de forma pontual, isto é, concentrada no tempo e espaço ou de forma

difusa, com distribuição de poluentes ao longo do curso de água A origem destes

poluentes é diversa, podendo situar-se tanto no ciclo hidrológico como no próprio

sistema de abastecimento da água.

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É de fundamental importância, particularmente para a saúde dos consumidores que todo o

sistema de abastecimento de água seja bem projetado, construído, conservado e operado,

em outras palavras, é necessário que várias medidas sejam observadas, para evitar que a

água seja contaminada na captação, no tratamento, na distribuição e na reservação, bem

como nas próprias instalações domiciliares.

O crescimento industrial e populacional desenvolvido de forma concentrada e

desordenada aliado à ausência de planejamento, legislação, fiscalização e controle podem

ser apontadas respectivamente como as principais causas diretas e indiretas para o

crescente aumento dos níveis de poluição. O intenso crescimento populacional observado

nas últimas décadas tem conduzido a um incremento na geração de esgotos e a uma maior

demanda de alimentos, o que por sua vez implica em um crescente consumo de

agrotóxicos e fertilizantes. Esta explosão populacional ocorre fundamentalmente nos países

mais pobres, que não dispõem de infra-estrutura adequada de esgotamento sanitário e de

controle de poluição. A expansão das atividades industriais está intimamente relacionada ao

crescimento populacional. A transformação de matérias-primas em bens de consumo gera

por sua vez grande quantidade de rejeitos, cujo destino final freqüentemente é o ambiente

aquático.

As conseqüências da poluição hídrica podem ser variadas dependendo do tipo de poluente

e se manifestar através de prejuízos ou limitações de suas características ecológicas, como

por exemplo: prejuízos diversos no uso da água; efeitos nocivos à vida aquática;

toxidez; qualidade insatisfatória para água de abastecimento; tratamento mais caro;

prejuízo na alimentação e sobrevivência das comunidades (piscicultura); perda de

valores estéticos e recreativos: formação de lodo (sedimentação); exalação de

gases; mineralização excessiva; eutrofização; corrosividade; redução da penetração

da luz (turvação); origem ou transmissão de doenças.

8

1.4 FORMAS DE IMPUREZAS PRESENTES NA ÁGUA

Durante a circulação da água pela biosfera, processos de lixiviação e dissolução de

rochas e vegetais além de fatores antropogênicos, vão acumulando e/ou transportando

diferentes constituintes que vão conferir à água características próprias que naturalmente

variam de acordo com as situações geológicas e climatológicas locais. Estes diferentes

constituintes genericamente chamados de "impurezas" se distribuem na massa líquida

conforme seu tamanho de partícula entre formas solúveis (dp ≤ l0-3 ), coloidais (l0

-3 ≤ dp

≤ 1 ) e suspensos (dp > l), conforme é mostrado na figura 2.

Figura 1.2 – Distribuição das impurezas na água em função de seu tamanho As impurezas solúveis são aquelas que se apresentam dissociadas, ou seja estão

dissolvidas em água como os sais (cálcio, magnésio, sódio, ferro) e gases como oxigênio,

dióxido de carbono, nitrogênio, sulfídrico, etc...

As partículas ou gotículas muito pequenas dispersas em água como as substâncias

vegetais (corantes), argila, bactérias e vírus são exemplos de impurezas coloidais. Já as

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partículas relativamente grandes de substâncias que flutuam sobre a água são chamadas

de impurezas em suspensão. Algas, fungos, bactérias inócuas e patogênicas, vermes,

larvas, areia, silte, argila e resíduos industriais e domésticos são os principais exemplos

desta forma de impureza.

No quadro 3 podem ser observados os efeitos diretos ocasionados pela presença de

impurezas em função do estado em que se encontram na água.

Quadro 3 - Efeitos do estado das impurezas sobre a água

Impurezas Estado Efeitos

Areia

Silte

Argila

Bactérias

Microrganismos

Resíduos industriais

Resíduos domésticos

Corantes vegetais

Sílica

Bicarbonatos de cálcio e

magnésio

Carbonatos de cálcio e

magnésio

Sulfatos de cálcio e magnésio

Cloretos de cálcio e magnésio

Bicarbonato de sódio

Carbonato de sódio

Sulfatos de sódio

Fluoretos de cálcio

Cloretos de cálcio

Ferro

Manganês

Oxigênio

Bióxido de carbono

Nitrogênio

Suspensão

Suspensão

Suspensão

Suspensão

Suspensão

Suspensão

Suspensão

Coloidal

Coloidal

Dissolvidos

Dissolvidos

Dissolvidos

Dissolvidos

Dissolvidos

Dissolvidos

Dissolvidos

Dissolvidos

Dissolvidos

Dissolvidos

Dissolvidos

Dissolvidos

Dissolvidos

Dissolvidos

Turbidez

Turbidez

Turbidez

Doenças e prejuízo às instalações

Turbidez, cheiro e cor

Poluição

Poluição

Cor, sabor e acidez

Turbidez

Alcalinidade e dureza

Alcalinidade e dureza

Dureza

Dureza e corrosividade em caldeiras

Alcalinidade

Alcalinidade

Ação laxativa

Ação sobre os dentes

Sabor

Sabor, cor

Cor

Corrosividade

Acidez e corrosividade

Nulo

1.5 - A ÁGUA NA VEICULAÇÃO DE DOENÇAS Dos muitos usos que a água pode ter alguns estão mais intimamente relacionados com

a saúde humana, como por exemplo:

(a) A água utilizada como bebida ou na preparação de alimentos,

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(b) A água utilizada no asseio corporal ou a que, por razões profissionais ou outras

quaisquer, venha a ter contato direto com a pele ou mucosas do corpo humano: ex.:

trabalhadores agrícolas em cultura por inundações, lavadeiras, atividades recreativas

(lagos, piscinas, etc).

(c) A água empregada na manutenção da higiene do ambiente e, em especial, dos locais,

instalações e utensílios usados no manuseio, preparo e ingestão de alimentos

(domicílio, restaurantes, bares, etc).

(d) A água utilizada na rega de hortaliças ou nos criadouros de moluscos, ostras, mariscos

e mexilhões.

Nos usos citados em (a) e (b) há contato direto entre água e o organismo humano, em

(c) e (d) há principalmente contato indireto. Também em (a) e (d) influi a qualidade, e em (b)

e (c), além da qualidade, é muito importante a quantidade disponível, que em alguns casos

é fator preponderante.

Se a nocividade da água pode resultar de sua má qualidade, a quantidade insuficiente

de água também gera graves problemas de saúde. Segundo a Organização Mundial da

Saúde OMS, aproximadamente um quarto dos leitos existentes em todos os hospitais do

mundo está ocupado por enfermos, cujas doenças são ocasionadas pela água, seja pela

sua escassez ou pela sua qualidade, ou ambas.

A relação entre a qualidade da água e doenças, intuitivamente suspeitada ou admitida

desde a mais remota antigüidade, só ficou comprovada cientificamente a partir de meados

do século XIX com a epidemia de cólera em Londres. (John Snow).

Reconhece-se que o fator quantidade tem tanta ou mais importância que a qualidade,

na prevenção de algumas doenças. A escassez da água, dificultando a limpeza corporal e a

do ambiente, permite a disseminação de enfermidades associadas à falta de higiene.

Assim, a incidência de certas doenças diarreicas, do tipo shigelose, varia inversamente à

quantidade de água disponível "per capita", mesmo que essa água seja de qualidade muito

boa. A tracoma, que ocorre em vastas áreas de zona rural brasileira, tem como uma das

bases de sua profilaxia, o abastecimento d'água no domicílio, em quantidades para permitir

o asseio corporal satisfatório.

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Também algumas doenças cutâneas e infestações por ectoparasitos, como os piolhos,

podem ser evitadas ou atenuadas onde existe conjugação de bons hábitos higiênicos e

quantidade de água suficiente.

1.5.1 - Principais doenças veiculadas pela água

De acordo com os seus mecanismos de veiculação ou da forma como chegam até ao

homem, as doenças veiculadas pela água podem ser denominadas como doenças de

TRANSMISSÃO HÍDRICA e de ORIGEM HÍDRICA

As primeiras, são aquelas em que a água atua como veículo propriamente dito, do

agente infeccioso, as demais são aquelas decorrentes de certas substâncias denominadas

contaminantes tóxicos contidas na água em teor inadequado.

a) Doenças de transmissão hídrica

A água é um importante veículo de transmissão de doenças notadamente do aparelho

intestinal. Os microrganismos patogênicos responsáveis por essas doenças atingem a

água com os excretas de pessoas ou de animais infectados.

Entre os principais microrganismos encontrados nas águas contaminadas e as doenças

por eles veiculdas citam-se:

bactérias: febre tifóide, febres paratifóides, disenteria bacilar, cólera;

protozoários: amebíase ou disenteria amebiana;

vermes (helmitos) e larvas: esquistossomose;

vírus: hepatite infecciosa e poliomielite.

O quadro 4 apresenta os principais tipos de microrganismos associados a doenças de

transmissão hídrica.

A água é imprescindível também, ao ciclo biológico de muitos vetores animados,

responsáveis por graves doenças. Por exemplo, os mosquitos que transmitem a malária e a

febre amarela, têm a fase larvária, obrigatoriamente, em meio aquático. Assim, doenças,

como a malária, indiretamente, estão relacionadas com a água. Neste caso, a água não

atua como veiculo, mas o mosquito transmissor se procria nas coleções de água, e

portanto, ao se estudar a construção de um reservatório de acumulação destinado ao

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abastecimento de água deve-se investigar as espécies de mosquitos existentes na área de

inundação e vizinhanças, bem como aspectos epidemiológicos relacionados à malária.

Quadro 4 - Principais Doenças de Transmissão Hídrica.

DOENÇA AGENTE

INFECCIOSO

OCORRÊNCIA TRANSMISSÃO

Cólera Víbrio comma ocorrendo no Brasil Água contaminada

Febre Tifóide Salmonella

typhosa

freqüente no Brasil água contaminada, leite,

ostras, insetos

Febre paratifóide Salmonella

paratyphi

difundida no mundo igual à febre tifóide

Amebíase Entamoeba

histolytica

difundida no mundo.

Atinge até 50% da população

onde não há saneamento.

água contaminada,

alimentos crus, moscas,

baratas

Esquistossomose S. mansoni, S.

haematobium,

S. japonicum

muito difundida no Brasil,

especialmente no Nordeste

água contaminada

Ancilostomose Necator

americanus e

ancylostomo

duodenale

muito difundida no Brasil

água, alimentos crus

Hepatite infecciosa Vírus da Hepatite

infecciosa

difundida no mundo água, alimentos

Poliomielite Vírus da

poliomielite

difundida no mundo Contágio direto e através da

rede de esgoto

b) Doenças de origem hídrica

Os contaminantes tóxicos que dão origem a esta espécie de doença podem ser de

quatro tipos:

contaminantes naturais de uma água que esteve em contato com formações minerais

venenosas (fluor, arsênio, boro, etc...);

contaminantes naturais de uma água na qual se desenvolveram determinadas colônias

de microrganismos venenosos (maré vermelha);

contaminantes introduzidos na água em virtude de certas obras hidráulicas defeituosas

(principalmente tubos metálicos) ou práticas inadequadas no tratamento da água

(chumbo, alumínio);

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contaminantes introduzidos nos cursos d'água por certos despejos industriais.

Os contaminantes de origem mineral incluem o flúor, o selênio, o arsênio e o boro, e,

com exceção do flúor, raramente são encontrados em teores capazes de ocasionar danos.

Os contaminantes naturais ocasionados por colônias de microrganismos venenosos,

como certos tipos de algas, dão à água aspecto repulsivo ao homem, que tem assim uma

defesa natural através dos seus sentidos, não obstante, a mortalidade de gado que ingere

esses contaminantes tem sido verificada.

Os contaminantes introduzidos pela corrosão de tubulações metálicas podem ocasionar

distúrbios. Dos metais empregados nas tubulações, o único de toxidez comprovada e

acumulativa é o chumbo, que pode ocasionar o envenenamento conhecido como

saturnismo. Cobre, zinco e ferro, mesmo em pequenas quantidades, dão à água gosto

metálico característico e são responsáveis por certos distúrbios em determinadas

operações industriais.

O tratamento químico da água para a coagulação, desinfecção e destruição de algas

ou controle da corrosão pode ser uma fonte potencial de contaminação (alumínio, cobre,

cloro, flúor). Outras variedades de contaminantes tóxicas podem provir dos despejos

líquidos industriais. Daí a importância sanitária do controle dos desejos industriais.

Na água de abastecimento, o perigo maior está na possibilidade de que a mesma se tenha

contaminado recentemente por águas residuárias ou por excretos humanos ou de origem

animal. Se a contaminação é recente e para ela contribuíram doentes ou portadores de

doenças infecciosas, organismos patogênicos podem encontrar-se vivos na água e o seu

consumo poderá vir a provocar novos casos.

O quadro 5 apresenta alguns exemplos das conseqüências da presença de certos

contaminantes na água

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Quadro 5 – Contaminantes x conseqüências

IMPUREZAS CONSEQUÊNCIAS

Flúor

Nitratos

Fenóis

Cloretos

Ferro

odo

Substâncias

radioativas

Cromo (VI)

Cobre

Chumbo

Selênio

Magnésio

Sulfatos

Sólidos totais

Fluorese dentária, quando o teor > l,5 mg/l

Prevenção contra a cárie dentária: 0,6 mg/l > teor <

l,5 mg/l

Produzem cianose para teores > 50 mg/l

Produzem morte em dose de 1,5 mg/l

Produzem cor, sabor e odor em teores > 0,00l mg/l

Produzem sabor em teores acima de l00 mg/l

Produzem influência nociva sobre afecções cardíacas

como hipertensão arterial

Produz cor e sabor em teores > 0,5 mg/l

A sua carência concorre para a existência do bócio

Podem produzir grandes malefícios ao

organismo,sendo as mais perigosas os isótopos (Sr90

e y90) do estrôncio e do ítrio.

Produz irritações no organismo humano

Produz envenenamento para teores > 2 mg/l

Produz envenenamento (saturnismo)

Produz efeito tóxico

Produz incrustações nas caldeiras e aumenta o

consumo de sabão

Produzem efeitos laxativos

Tornam a água inadequada ao consumo

1.5.2 - Profilaxia

15

O perigo da transmissão de doenças infecciosas pela água, refere-se, na prática, às

doenças infecciosas intestinais e portanto, a profilaxia deve necessariamente girar em torno

de medidas como:

proteção dos mananciais, inclusive medidas de controle de poluição das águas;

tratamento adequado da água, com operação continuamente satisfatória;

sistema de distribuição da água bem projetado, construído, mantido e operado. Deve-se

manter a água na rede com pressão adequada;

controle permanente da qualidade bacteriológica e química da água na rede de

distribuição, ou preferivelmente, na torneira do consumidor;

solução sanitária para o problema da coleta e da disposição dos esgotos, e, em

particular dos dejetos humanos, tendo sempre como uma das finalidades a proteção do

abastecimento de água potável.

observar, na zona rural, as medidas indicadas para a proteção dos poços, nascentes e

mananciais de superfície, inclusive a construção de sistemas mais aconselháveis para o

destino satisfatório dos dejetos, evitando a poluição direta da superfície, do solo ou das

coleções líquidas;

melhoria da qualidade da água suprida às pequenas comunidades, auxiliando-as técnica

e financeiramente a utilizarem métodos simples e pouco dispendiosos de tratamento,

inclusive desinfecção, quando necessário.

controle do ciclo do agente infeccioso.

Assim, dados os diferentes modos de transmissão das doenças relacionadas à água e

sua profilaxia, torna-se necessário que, a par dos serviços de abastecimento de água,

outros também devam ser executados, tais como: acondicionamento, coleta, transporte,

tratamento e/ou disposição final do lixo; controle de artrópodes, notadamente das moscas

domésticas e das baratas; controle de roedores; saneamento dos alimentos, inclusive

controle dos seus manipuladores. Assim, o abastecimento de água potável, o tratamento e

a disposição adequada dos esgotos (na água e no solo), o tratamento e disposição

adequada dos resíduos sólidos, as melhorias habitacionais, a identificação e eliminação

16

dos criadouros de insetos vetores, a higiene pessoal e doméstica são fatores preventivos

essenciais no controle das doenças clássicas ocasionadas por falta de saneamento básico.

1.6 PADRÕES DE QUALIDADE DA ÁGUA – CARACTERÍSTICAS DA ÁGUA

As impurezas contidas nas águas conferem as mesmas certas características que

podem alterar positiva ou negativamente seu aspecto físico, químico e biológico. Em

decorrência disto, a qualidade da água é definida através de suas características físicas,

químicas e biológicas, avaliadas pela interpretação das análises de parâmetros físicos,

químicos e biológicos. Importante distinção deve ser feita entre as propriedades e as

características das águas naturais. As propriedades constituem-se no que é inerente à

água como fluido e a distingue dos demais fluidos. Já as características diferenciam as

águas naturais entre si, podendo se manifestar em uma ou outra condição. São

propriedades da água: o calor específico, a viscosidade dinâmica, a tensão superficial entre

outras. São características da água: a temperatura (que pode afetar certas propriedades), a

cor, a turbidez entre outras.

1.6.1 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DA ÁGUA – PARÂMETROS DE QUALIDADE

a) Cor

A água pura é incolor. No entanto, devido à presença de substâncias coloridas

dissolvidas (resíduos industriais, compostos de ferro e manganês) e coloidais finamente

dispersas, resultante do contato da água com resíduos orgânicos e extratos vegetais

(folhas, madeiras, taninos, ácidos húmicos) a água adquire cor. As águas superficiais

podem ainda adquirir cor por poluição com águas residuárias altamente coloridas, como os

esgotos provenientes das operações de tingimento da industria têxtil e das operações de

polpação da indústria do papel.

As águas superficiais podem parecer altamente coloridas ou apresentar turvação devido

à matéria corante em suspensão. A cor causada por matéria em suspensão é designada

2

por "cor aparente" e é diferençada da cor devida aos extratos vegetais ou orgânicos que

são coloidais e que constituem a "cor verdadeira". Em análise de água é importante

distinguir entre cor "aparente" e cor "verdadeira", pois parte da "aparente" pode ser

removida por coagulação-floculação-sedimentação, enquanto a cor "verdadeira" é mais

difícil de ser removida pelos processos convencionais.

A cor é determinada por comparação visual da amostra com soluções padrão de

platina-cobalto de concentrações conhecidas, sendo o resultado fornecido em unidades de

cor, também chamadas de unidades Hazen (uH).

Em geral, as águas naturais apresentam teores de cor variando de 0 a 200 unidades

Hazen (uH), sendo que valores superiores a 25 uH usualmente exigem, para sua remoção,

de coagulação química e filtração.

Deve-se observar que a cloração de águas coloridas para finalidades de abastecimento

pode gerar produtos potencialmente cancerígenos (trihalometanos), derivados da

complexação do cloro com a matéria orgânica dissolvida (ácidos húmicos).. Para água

potável, a Portaria 518/2004 estabelece em 15 uH o valor máximo permissível (VMP) como

padrão de aceitação para consumo humano.

b) Turbidez

É uma característica decorrente da presença de substâncias em suspensão (argila

coloidal, areia, silte, limo, lodo) de matéria orgânica e inorgânica finamente dividida em

estado coloidal e de organismos microscópicos que absorvem e dispersam os raios

luminosos em lugar de permitir sua passagem através da água. A turbidez, é portanto, uma

medida da resistência da água a passagem da luz em linha reta. A origem destes materiais

na água pode ser natural como a devida à erosão do solo pelas águas de rolamento e a do

próprio leito do rio, além das contribuições de esgotos domésticos e industriais. Pode ser

causada também por bolhas de ar finamente divididas, fenômeno que ocorre com certa

freqüência em alguns pontos da rede de distribuição ou em instalações domiciliares.

3

A turbidez é utilizada não só como um parâmetro de caracterização de águas brutas

e tratadas, mas também como parâmetro de controle de operação das estações de

tratamento de água.

A determinação da turbidez é feita através de um processo de nefelometria, ou seja,

através de uma fotocélula (turbidímetro) que compara a intensidade de luz dispersa pela

amostra sobre condições definidas, com a intensidade de luz dispersa por uma solução de

referência padrão (polímero de formazina) sobre as mesmas condições. O método dá

resultados em unidades nefelométrica de turbidez (N.T.U.), também denominado por uT. A

turbidez natural das águas está geralmente contida na faixa de 3 a 500 unidades (uT). Para

fins de consumo humano, a turbidez da água potável deve ser inferior a 5 uT.

c) Sabor e odor

Embora sabor e odor sejam sensações distintas e não mensuráveis, usualmente são

referenciadas conjuntamente através de uma conceituação e interação entre ambos. Sua

origem está associada tanto à presença de substâncias químicas ou gases dissolvidos nas

águas naturais, - por vezes utilizados no próprio tratamento, como o cloro - quanto ao

metabolismo de alguns microrganismos, principalmente as algas e cianobactérias. A

importância deste parâmetro está relacionado à significativa possibilidade de rejeição, pela

população abastecida, de água adequada ao consumo e uso de outra fonte de qualidade

duvidosa mas sem odor e sabor. Embora possam existir sabores agradáveis,

freqüentemente considera-se o odor nas águas de consumo sob o ponto de vista negativo.

Efluentes industriais com pequena concentração de fenóis produzirão odor característico

que, por outro lado, não se manifesta quando da presença de metais. Dentre os compostos

responsáveis por conferir sabor e odor às águas de consumo, destacam-se os compostos

orgânicos naturais, como o 2-metilisoborneol (MIB) e geosmina, compostos produzidos

por algas, cianobactérias e actinomicetos, não associados a efeitos deletérios à saúde e

passíveis de serem percebidos a concentrações inferiores a 5,0 ng.L-1. Além de

naturalmente presentes no ambiente, esses compostos apresentam padrão variável de

ocorrência e difícil remoção com as tecnologias usuais de tratamento, recaindo quase que

4

exclusivamente no emprego de carvão ativado, tornando-se a principal causa de

reclamações de sabor e odor entre os consumidores. A quase totalidade das estações de

tratamento de água do País encontra-se impossibilitada de realizar análises de MIB e

geosmina, direcionando o controle nos microrganismos responsáveis por sua geração.

O padrão de potabilidade vigente exige que a água para consumo humano seja insípida e

completamente inodora. Todavia, mesmo em nível internacional, não há metodologia

estabelecida bem como padrões de qualidade aptos a se inserir na rotina operacional das

estações de tratamento para detecção de odor e sabor nas águas de abastecimento.

1.6.2 CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS - PARÂMETROS DE QUALIDADE

Os exames químicos visam determinar os teores qualitativos e quantitativos de certas

substâncias, que embora não sejam nocivas até determinados limites, devem ser

conhecidas para aferir a perfeição ou a necessidade dos processos de tratamento, ou

ainda, no caso de uma água desconhecida, alertar sobre a viabilidade de uso da água para

fins domésticos. Entre as principais características químicas devem ser avaliados:

a) pH (potencial de hidrogênio)

Expressa a concentração de ions hidrogênio de uma solução em termos de seu

log negativo: pH = - log H+ ou pH = log l/H

+ e representa a intensidade das condições

ácidas ou alcalinas do ambiente aquático.

Na prática, utiliza-se a escala de pH que varia na faixa de 0 a 14 unidades, com o pH = 7

representando a neutralidade

faixa ácida faixa alcalina

0 7 14

O valor do pH influi na distribuição das formas livre e ionizada de diversos compostos

químicos, contribui para um maior ou menor grau de solubilidade das substâncias e pode

definir o potencial de toxicidade de vários elementos. As alterações de pH na água podem

ter origem em fatores naturais como a dissolução de rochas, a fotossíntese e na absorção

5

de gases da atmosfera ou em fatores antropogênicos como o lançamento de despejos

domésticos e industria.

A determinação do pH tem especial importância nas águas de abastecimento, dada a

sua influência no processo de tratamento e no processo de corrosão das estruturas

das instalações hidráulicas. Em águas de abastecimento, valores baixos de pH

podem contribuir para a corrosividade e agressividade da água, enquanto valores

elevados aumentam a possibilidade de incrustações.

Os padrões de potabilidade vigentes não fixam valores de pH para águas potáveis mas

recomendam que, no sistema de distribuição o mesmo seja mantido na faixa de 6,0 a 9,5.

As águas naturais podem apresentar valores de pH bastante variados, dependendo de

suas características de formação, mas de um modo geral para a adequada manutenção da

vida aquática, o pH deve situar-se entre 6 a 9 unidades.

b) Acidez

A acidez das águas pode ser do tipo natural ou mineral. A acidez natural ocorre devido

à presença do ácido carbônico (H2CO3), formado pela reação da água com o dióxido de

carbono (CO2) que pode ter sido absorvido da atmosfera por fenômenos de superfície ou

ser resultado de processos de oxidação biológica da matéria orgânica. O ácido carbônico é

um ácido fraco, que logo após a sua formação (CO2 + H2O -> H2CO3) poderá sofrer

dissociações formando íons, bicarbonato e carbonato responsáveis por outra característica

que é a alcalinidade (ver item seguinte). As formas predominantes destes íons estão

fundamentalmente relacionadas com o pH do meio, como pode ser visto na figura 3. Desta

forma, águas com pH entre 4,5 e 8,0 podem apresentar acidez natural devido à presença

de CO2 na forma de H2CO3. A acidez natural tem pequena significância do ponto de vista

sanitário pois nenhum efeito nocivo é atribuído ao CO2.

6

Figura 1. 3. Relação entre pH e percentual de CO2 "livre"

HCO-3 e CO

2-3 (Modificada de Golterman et al, l978).

A acidez mineral ocorre devida principalmente a lançamento de despejos industriais.

Para ilustrar, podemos citar o exemplo da drenagem de minas abandonadas que contém

quantidades significativas de enxofre, sulfetos e piritas. Esses materiais quando expostos

ao ar (condições aeróbicas) são convertidos através da ação de bactérias oxidantes de

enxofre a ácido sulfúrico (H2SO4) e sulfato (SO4), que são drenados até os cursos d'água

próximos a mina. As águas que contém acidez mineral são usualmente tão desagradáveis

que não existem registros de problemas relacionados ao consumo humano. Porém são de

interesse sanitário devido as suas características corrosivas e ao custo envolvido para

remover ou controlar as substâncias que promovam a corrosão. A acidez mineral ocorre em

águas com pH abaixo de 4,5. A acidez da água é expressa em mg/l CaCO3..

c) Alcalinidade

É devida a presença de substâncias comumente encontradas em águas naturais tais

como bicarbonatos, carbonos e hidróxidos. Como visto na figura anterior, a forma

bicarbonatada (HCO-3) irá predominar em águas com pH entre 6,5 e 10,3. A partir de pH

7

10,3 o íon dominante é o carbonato (CO2-

3). Em águas não poluídas, onde o pH em geral

não excede a 8,3 a alcalinidade é devida principalmente à presença de bicarbonatos. A

alcalinidade da água é expressa em mg/l CaCO3.

A alcalinidade da água usada para abastecimento público é importante porque afeta

a quantidade de substâncias químicas a serem adicionadas no processo de

coagulação e no controle da corrosão dos sistemas de distribuição.

d) Dureza

Característica conferida à água pela presença de sais de metais alcalino terrosos

(cálcio, magnésio, etc.) e alguns outros metais, em menor intensidade. Quando os

metais estão ligados a carbonatos (CO3) ou bicarbonatos (HCO-3) a dureza é

denominada temporária ou carbonatada, pois pode ser eliminada quase totalmente por

processo de fervura. Quando é devida a sulfatos alcalinos terrosos e cloretos é

denominada permanente ou não-carbonatada porque não é removida por aquecimento.

A soma das duas espécies chama-se de dureza total. Não há evidências de que a dureza

da água cause problemas sanitários, mas em determinadas concentrações, causa um

sabor desagradável e pode ter efeitos laxativos. A dureza da água também reduz a

formação de espuma no processo de lavagem, induzindo a um maior consumo de sabão,

podendo também, provocar incrustações nas tubulações de água quente, caldeirase

aquecedores. Segundo o grau de dureza as águas podem ser classificadas em águas

moles, moderadamente duras, duras e muito duras.

e) Ferro e Manganês

O ferro e manganês são elementos muito abundantes na crosta terrestre e apresentam

comportamento químico semelhante. Nas águas superficiais aparecem nas formas

insolúveis ou oxidadas (Fe3+

e Mn4+

) associados a moléculas orgânicas, enquanto nas

águas subterrâneas aparecem em suas formas solúveis ou reduzidas (Fe2+

e Mn2+

). Caso a

água contendo as formas reduzidas seja exposta ao ar atmosférico (ex: na torneira do

consumidor), o ferro e o manganês voltam a se oxidar às suas formas insolúveis (Fe3+

e

8

Mn4+

), o que pode causar cor na água, além de manchar roupas durante a lavagem.

Embora, nas concentrações normalmente encontradas esses elementos não apresentem

inconvenientes à saúde humana, sendo inclusive essenciais à dieta nutricional, eles podem

apresentar problemas de ordem estética ou prejudicar determinados usos industriais da

água. A dissolução de compostos do solo é a principal causa da presença desses

elementos na água. Assim, águas de determinadas regiões podem apresentar, em função

das características geoquímicas das bacias de drenagem, teores elevados de ferro e

manganês. Altas concentrações podem também ser encontradas em situações de ausência

de oxigênio dissolvido, como p.ex. em águas subterrâneas ou nas camadas mais profundas

dos lagos. Em certas concentrações, podem causar sabor e odor (mas, nessas

concentrações, o consumidor já rejeitou a água, devido à coloração característica da água

conferida pela presença desses elementos .Em termos de tratamento e abastecimento

público de a água a Portaria 518/2004 estabelece em 0,3 mg/L de Fe e em 0,1 mg/L de Mn

o padrão para consumo humano.

f) Matéria Orgânica

A matéria orgânica presente nos corpos d´água e nos esgotos é uma característica de

primordial importância para a qualificação da água, pois é a matéria orgânica, a causadora

do principal problema de poluição das águas: o consumo do oxigênio dissolvido pelos

microorganismos nos seus processos metabólicos de utilização e estabilização dessa

matéria. Os principais componentes orgânicos são os compostos de proteína, os

carboidratos, a gordura e os óleos, além da uréia, surfactantes, fenóis, pesticidas entre

outros. Essa matéria orgânica de origem vegetal ou animal pode estar naturalmente

presente na água ou ser resultado de lançamento de despejos domésticos e/ou industriais,

podendo ainda estar na forma de sólidos em suspensão ou dissolvidos de natureza

biodegradável ou não. Em termos práticos, usualmente não há necessidade de se

caracterizar a matéria orgânica em termos de proteínas, gorduras, carboidratos, etc. Assim,

adotam-se normalmente métodos indiretos para a quantificação da matéria orgânica, ou do

seu potencial poluidor através da medição da demanda (consumo) de oxigênio registrada

no processo de oxidação dessa matéria.

9

g) Oxigênio Dissolvido (OD)

O Oxigênio Dissolvido (OD) é um dos elementos químicos mais importantes na água e

na natureza, devido às várias funções que exerce sobre atividades químicas e bioquímicas.

É fundamental para a respiração da maioria dos organismos aquáticos e sua diminuição

freqüentemente está associada à poluição orgânica da água, onde o consumo de oxigênio

é proporcional a decomposição da matéria orgânica biodegradável através da atividade

bioquímica e ou poluição química (oxidação de certos compostos). A quantidade máxima de

concentração de OD na água é chamada de concentração de saturação (mg/l O2) e

depende da temperatura, salinidade e pressão atmosférica (altitude) do local. O quadro 6

apresenta alguns valores destas concentrações para água doce e do mar, para diferentes

temperaturas e pressão constante de uma atmosfera.

Quadro 6 - Concentração de OD na água

TEMPERATURA (°C) 0 10 20 30

DOCE (mg/L) l4,6 ll,3 9,2 7,6

SALINA (mg/L) ll,3 9,0 7,4 6,l

O nível de oxigênio dissolvido é utilizado como parâmetro indicador da capacidade

receptora dos cursos de água em relação aos esgotos orgânicos, servindo para o

gerenciamento dos níveis mínimos de tratamento para manutenção das condições

aeróbicas em cursos d'água.

h) Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO)

É definida como a quantidade de oxigênio dissolvido na água, necessária para oxidação

bioquímica das substâncias orgânicas presentes na água, ou seja, é a quantidade de O2

requerida pelas bactérias para estabilizar a matéria orgânica "decomponível"

(biodegradável).

Na prática, a DBO é medida em um período de 5 dias, que corresponde a um consumo de

60 a 70% do total de oxigênio utilizado na biodegradação da matéria orgânica. A DBO

10

retrata, de uma forma indireta, o teor de matéria orgânica nos esgotos ou no corpo d´água,

sendo, portanto, uma indicação do potencial do consumo do oxigênio dissolvido. É,

portanto, um parâmetro de fundamental importância na caracterização do grau de poluição

de um corpo d’água, sendo freqüentemente utilizado na caracterização de águas

residuárias brutas e tratadas e na caracterização de corpos d’água. Não são monitoradas

nas estações de tratamento de água, pois as águas naturais utilizadas para abastecimento

apresentam comumente DBO inferior a 5,0 mg.L-1

Em águas naturais não poluídas a concentração de DBO é baixa, em torno de 1 a 10

mg/L, enquanto nos esgotos domésticos é da ordem de 200 a 300 mg/L, podendo

chegar a valores muito altos em efluentes industriais como os de laticínios,

cervejarias ou frigoríficos.

i) Demanda Química de Oxigênio (DQO)

O teste de DQO é largamente empregado como meio de medir o grau de poluição de

despejos domésticos e industriais. A DQO permite avaliar o efluente em termos de

quantidade total de oxigênio requerido para oxidação completa (até Co2 e H2O) de toda a

matéria (biodegradável, pouco e não biodegradável). Como resultado, os valores de DQO

são maiores ou no máximo iguais aos de DBO. A diferença entre a DBO e a DQO constitui

uma indicação das matérias orgânicas pouco ou não biodegradáveis. A principal vantagem

deste teste é o curto tempo exigido para seu desenvolvimento (cerca de 3 horas).

DQO DBO

DQO = DBO + Matéria Orgânica não biodegradável

11

j) Grupo nitrogênio

Os compostos de nitrogênio são de grande interesse devido a importância do nitrogênio

nos processos vitais de todas as plantas e animais, sendo um dos mais importantes

nutrientes para o crescimento de algas e macrófitas (plantas aquáticas superiores). Na

biosfera, o nitrogênio alterna-se, dentro do seu ciclo, entre várias formas e estados de

oxidação, no meio aquático o nitrogênio pode ser encontrado nas formas de: a) nitrogênio

molecular; b) nitrogênio orgânico (N2); c) amônia (NH3)-, d) nitrito (NO

-2), e) nitrato (NO

-3).

j.1) Nitrogênio molecular (N2): fração que escapa diretamente para a atmosfera

j.2) Nitrogênio orgânico: No esgoto doméstico, o nitrogênio orgânico está principalmente

na forma de proteína. O crescimento no teor do nitrogênio orgânico é indício da poluição da

água com esgoto ou resíduo industrial.

j.3) Nitrogênio amoniacal: Considera-se como nitrogênio amoniacal, aquela fração de

nitrogênio como íon amônio no equilíbrio: NH4+ NH3 + H

+. O nitrogênio amoniacal está

presente naturalmente nas águas superficiais e esgotos. A concentração de amônia nas

águas varia de menos de 10 mg/l em algumas águas naturais, superficiais e profundas,

a mais de 30 mg/l em águas residuárias.

j.4) Nitrito (NO2-): O nitrito, junto com o nitrato, constitui o nitrogênio total oxidado e pode

entrar nos sistemas de abastecimento público como conseqüência do uso como inibidor de

corrosão em águas de processos industriais. Sua concentração em águas superficiais ou

profundas sempre é inferior a 0,1 mg/l. Nos sistemas de distribuição de águas podem

aparecer devido à redução de nitratos de ferro, zinco e chumbo dos condutos. Em solução

acidificada, pode reagir para formar nitrosaminas muitas das quais são conhecidas como

carcinogênicos

j.5) Nitrato (NO3-): A presença de nitrato na água é uma indicação da última etapa da

oxidação da matéria nitrogenada. Ele pode indicar poluição com resíduos animais, antes da

12

poluição vegetal, uma vez que os ácidos animais são mais ricos em nitrogênio que os

vegetais, além da decomposição animal ser mais fácil. As águas de chuva carregam uma

quantidade considerável de nitrogênio nítrico (NO3) da atmosfera. As águas superficiais de

boa qualidade são em geral, pobres em nitratos em face deste ânion ser facilmente

absorvido pela vegetação em crescimento, embora atinja altos níveis em águas de

profundidade. Em quantidades excessivas, ele contribui para o desenvolvimento em

crianças da doença conhecida como metahemoglobinemia (cianose), quando se usa tal

água para preparação de alimentos. O limite de 10 mg/l de nitratos como nitrogênio é

imposto em águas de consumo para evitar tal distúrbio. O nitrato é encontrado em

pequenas quantidades em esgotos domésticos frescos.

A análise das formas de nitrogênio predominantes em um curso d’ água permite verificar

o grau de estabilização da matéria nitrogenada na água fornecendo indicações sobre o

estágio da poluição ocasionada pelo lançamento de esgotos nesse curso d’água. Assim, se

a forma orgânica ou amoniacal for predominante, a poluição é recente e, se predominar

nitrato a poluição é mais antiga, em outras palavras, o grau de estabilização da matéria

nitrogenada na água, pode indicar a “idade” de ocorrência da poluição orgânica. podendo

indicar a "idade" de ocorrência da poluição orgânica.

l) Fósforo (Fosfatos)

O fósforo na água apresenta-se principalmente na forma de fosfatos (PO4)- e sua

presença está relacionada a processos de ocorrências naturais como lixiviação de rochas

minerais, processos de degradação, chuva e carreamento do solo, ou a processos de

origem antropogênica como o lançamento de resíduos industriais, agrícolas e domésticos.

Os compostos de fósforo são essenciais para todas as formas de vida e são considerados

os nutrientes mais facilmente controláveis para limitar o crescimento de plantas objetáveis.

As principais fontes de fosfato na água são o solo, detergentes, fertilizantes, despejos

industriais e efluentes domésticos. Alta concentração de fosfatos na água está associada

com o processo de eutrofização de lagos e represas, provocando o desenvolvimento de

algas ou outras plantas aquáticas desagradáveis. Em águas naturais não poluídas as

concentrações de fósforo situam-se na faixa de 0,01 a 0,05 mg/L.

13

m) Cloretos

Ocorrem em águas naturais com variadas concentrações. Na maioria dos corpos d'água,

o seu conteúdo é normalmente pequeno quando comparado a outros componentes

principais. Por isto, um aumento considerável em águas superficiais pode estar relacionado

com poluição de industrias ou esgotos domésticos. Deve ser notado, que o cloreto é um

constituinte natural das fezes e urina. O aumento de sua concentração pode servir como

um dos sinais de poluição fecal. Sua presença torna-se objetável quando acima de 250 mg/l

devido ao gosto salino (cloreto de sódio), porém teores até l000 mg/l de cálcio e magnésio

podem não dar gosto.

n) Micropoluentes inorgânicos e orgânicos

São considerados como micropoluentes aqueles elementos e compostos químicos que,

mesmo em baixas concentrações, conferem à água característica de toxicidade, tornando-a

imprópria para grande parte dos usos. Entre esses, têm especial destaque os

micropoluentes inorgânicos como os metais pesados: arsênio, cádmio, cromo, chumbo,

mercúrio e prata. A presença de metais na água apresenta efeitos diversos que vão

desde efeitos benéficos, passando por efeitos incômodos e indo até efeitos perigosamente

tóxicos. Alguns metais são essenciais (ex.: cobre), outros podem afetar adversamente os

consumidores (chumbo, cádmio, mercúrio, cromo). Alguns metais podem ser benéficos ou

tóxicos, dependendo de suas concentrações (ferro, manganês, zinco). Vários destes metais

se concentram na cadeia alimentar, resultando num grande perigo para os organismos

situados nos degraus superiores. Além dos metais pesados, há outros micropoluentes

inorgânicos de importância em termos de saúde pública, como o cianeto e o flúor entre

outros. A origem natural desses micropoluentes em ambientes aquáticos é de menor

importância, entretanto, várias outras atividades de origem antropogênica como os

despejos industriais, as atividades mineradoras e de garimpo e a agricultura podem ser

responsáveis pela presença dessas substâncias nos corpos d’água em concentrações

capazes de comprometer o equilíbrio do ambiente aquático e/ou de prejudicar o consumo

humano. Entre os micropluentes orgânicos destacam-se os defensivos agrícolas, alguns

14

tipos de detergentes e um grande número de produtos químicos sintéticos de uso industrial.

Além de sua difícil biodegradabilidade, muitos desses compostos apresentam

características carcinogênicas, mutagênicas (atuam sob as células reprodutoras) ou até

mesmo teratogênicas (geração de fetos com graves deficiências físicas).

1.6.3. Características biológicas (bacteriológicas) da água

Entre o material em suspensão na água inclui-se a "parte viva" ou seja, os organismos

presentes que também constituem impurezas e que conforme sua natureza têm grande

significado para os sistemas de abastecimento de água. A diversidade de espécies no

meio aquático depende de condições físicas e químicas que propiciam a sobrevivência dos

organismos. Entre os organismos de maior interesse em relação ao abastecimento de água

incluem-se as algas (verdes, azuis e diatomáceas) do reino vegetal e as bactérias, vírus,

protozoários e vermes do reino animal. Alguns desses organismos, como certas algas, são

responsáveis pela ocorrência de sabor e odor desagradáveis, ou por distúrbios em filtros e

outras partes do sistema de abastecimento. Outros, como bactérias, vírus e protozoários

são patogênicos, podendo, portanto, provocar doenças e até mesmo ser a causa de

epidemias, o que é particularmente importante no caso de águas de abastecimento.

No entanto, a determinação individual da eventual presença de patogênicos em uma

amostra d’ água é extremamente difícil, complexa e cara. Desta forma, a avaliação da

qualidade bacteriológica das águas é feita através da pesquisa de microorganismos

indicadores de contaminação fecal. Os organismos mais comumente utilizados com tal

finalidade são as bactérias do grupo coliforme.

1.6.3.1 O grupo coliforme

No grupo dos coliformes encontram-se os coliformes totais (CT), constituído de bactérias

isoladas em amostras de água e solos poluídos e não poluídos e os coliformes fecais (CF)

constituídos por bactérias habitantes normais dos intestinos dos animais de sangue quente.

O grupo coliforme é constituído de dois grandes gêneros: o gênero Escherichia e o gênero

Aerobacter. Entre as várias espécies que constituem o gênero Escherichia, a Escherichia

coli é a espécie mais importante, pois constitui 95% dos coliformes presentes nas fezes. A

15

presença de E. coli, então não oferece dúvida sobre a origem fecal da contaminação. É

importante observar que, esses microorganismos não são patogênicos, mas a sua

presença na água dá uma indicação segura da contaminação da mesma por fezes

humanas ou de animais e, portanto, da sua potencialidade para transmitir doenças, tendo

em vista que a maior parte das doenças associadas com a água é transmitida por via feco-

oral, i.e, os organismos patogênicos são eliminados pelas fezes, atingem o ambiente

aquático e voltam a contaminar as pessoas que se abastecem indevidamente dessa água.

Resumidamente, as principais razões para a utilização do grupo coliforme como

indicadores de contaminação são que:

Os coliformes apresentam-se em grande quantidade (em média, cada indivíduo

elimina de 1010

a 1011

células por dia) apenas nas fezes dos animais de sangue

quente. Assim a sua presença deve ser encarada como um sinal de alerta, indicando

a possibilidade de haver uma poluição e/ou contaminação fecal, principalmente

quando ocorrem variações bruscas do número de coliformes numa determinada

água.

Os coliformes apresentam resistência aproximadamente similar à maioria das

bactérias patogênicas

As técnicas bacteriológicas para a detecção de coliformes são rápidas e econômicas.

A determinação de coliformes pode ser realizada para coliformes totais (CT) e/ou

fecais (CF). Usualmente só uma pequena parte dos totais não representam

contaminação fecal, geralmente seu aumento indica maior poluição fecal. O teste de

fecais indica realmente contaminação por fezes, mas em algumas estações de pequeno

porte às vezes só o teste de coliformes totais é facilmente executável, servindo no

acompanhamento do tratamento da água de abastecimento. A portaria de padrões de

potabilidade do Ministério da Saúde especifica valores para coliformes totais e fecais. O

número de coliformes é expresso pelo denominado "número mais provável" (N.M.P.)

que é obtido através de estudos estatísticos e representa a quantidade mais provável de

coliformes existentes em 100ml de água da amostra.

16

O exame de coliformes é recomendado para o controle de sistemas de

abastecimento de água, e, em particular, da eficiência do tratamento, podendo ser

complementado por outros testes microbiológicos.

1.7 - Utilização dos parâmetros de qualidade

Para avaliar-se a qualidade de uma água através da interpretação de suas diferentes

características é necessário selecionar-se adequadamente os parâmetros que possam

traduzir de forma ampla a qualidade da mesma e ao mesmo tempo reconhecer-se as

conseqüências da presença dessas impurezas sobre o uso da água. No quadro 7 é

mostrada a forma predominante das impurezas encontradas na água. O quadro 8

apresenta uma relação dos principais parâmetros a serem analisados nas águas

destinadas ao abastecimento público.

Quadro 7 - Forma física preponderante representada pelos parâmetros de qualidade

Característica Parâmetro Sólidos em

suspensão

Sólidos

dissolvidos

Gases

dissolvidos

Parâmetros físicos

Cor

Turbidez

Sabor e Cor

X

X

X

X

X

Parâmetros químicos

pH

Alcalinidade

Acidez

Dureza

Ferro e manganês

Cloretos

Nitrogênio

Fósforo

Oxigênio dissolvido

Matéria orgânica

Metais pesados

Micropoluentes orgânicos

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

Parâmetros biológicos

Organismos indicadores

Algas

Bactérias

X

X

X

17

Quadro 8 - Principais parâmetros a serem investigados numa análise de água

Característica

Parâmetro

Águas para abastecimento Águas

residuárias

Corpos

receptores

Água

superficial

Água

subterrânea

Bruta Tratada Rio Lago

Bruta Tratada Bruta Tratada

Parâmetros

físicos

Cor

Turbidez

Sabor e odor

Temperatura

X

X

X

X

X

X

X

X(1)

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

Parâmetros

químicos

PH

Alcalinidade

Acidez

Dureza

Ferro

Cloretos

Nitrogênio

Fósforo

O.D

M. orgânica

Micropl. Inorg.

(diversos)3

Micrpol. Orgân.

(diversos)3

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X(2)

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

Parâmetros

biológicos

Org indicadores

Algas (diversas)

Bactérias decomp.

(diversas)

X

X

X

X

X

X

X(2)

X(2)

X

X

X

Notas (1) Causada por Fe e Mn; (2) Durante o tratamento, para controle do processo; (3) Devem ser analisados

aqueles que possuírem alguma justificativa, devido ao uso e ocupação do solo na bacia hidrográfica

1.8 Requisitos e Padrões de qualidade

Os requisitos de qualidade de uma água devem estar associados aos usos

pretendidos para essa água. Se um corpo d'água é de uso múltiplo, a qualidade das

suas águas deverá ser ta! que possa atender aos requisitos dos diversos usos

previstos. Porém, além dos requisitos de qualidade, é necessário estabelecer-se

também padrões de qualidade, embasados em um suporte legal. Os padrões devem ser

cumpridos, por força de legislação, pelas entidades envolvidas com a água a ser

utilizada. Da mesma forma que os requisitos de qualidade, os padrões também são

função do uso previsto para a água. Em termos práticos, há três tipos de padrão de

interesse para a qualidade da água. São eles:

Padrões de lançamento no corpo d’água

18

Padrões de qualidade do corpo d’água

Padrões de qualidade para uso específico - Padrões de Potabilidade

1.8.1 Padrões de lançamento e de qualidade do corpo d’água

Devido aos diversos tipos e graus de poluição que um curso d'água venha a

adquirir e aos seus diferentes usos, faz-se necessário preservar a sua qualidade para

que se possa atender as necessidades da comunidade que dele faz uso.

As condições e padrões de qualidade de água necessários ao atendimento dos

usos preponderantes são determinados pelo Ministério do Meio Ambiente através de

resolução do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) que dispõe sobre a

classificação dos corpos d´ água e estabelece as condições padrões de lançamento de

efluentes. A resolução atualmente vigente é a Resolução no 357 de 17/03/2005.

Para efeito desta Resolução as águas do Território Nacional são divididas em

águas doces, salobras e salinas segundo a seguinte definição:

I - águas doces: águas com salinidade igual ou inferior a 0,05%,

II - águas salobras: águas com salinidade superior a 0,05% e inferior a 3%,

III - águas salinas: águas com salinidade igual ou superior a 3%.

As águas doces, salobras e salinas são classificadas, segundo sua qualidade

requerida para os seus usos preponderantes, em treze classes de qualidade. Desta

forma os cursos de água doce podem ser classificados em: classe especial, classe l,

classe 2, classe 3 e classe 4; as águas salinas são classificadas em classe especial,

classe 1, classe 2 e classe 3 e as salobras em classe especial, classe 1, classe 2 e

classe 3. A cada uma dessas classes corresponde uma determinada qualidade a ser

mantida no corpo d’água, qualidade esta, expressa na forma de padrões, através da

referida Resolução CONAMA.

Além dos padrões de qualidade dos corpos d’água, a Resolução CONAMA

apresenta também, os padrões para o lançamento de efluentes nos corpos d’água.

Esses padrões estão interrelacionados, no sentido de que um efluente, além de

satisfazer os padrões de lançamento, deve proporcionar condições tais no corpo

19

receptor, de forma que a qualidade do mesmo se enquadre dentro dos padrões para

corpos receptores, não prejudicando o seu uso preponderante.

Resumidamente, os principais usos relativos a águas doces de acordo com sua classe,

são:

Classe Especial: águas destinadas

a) ao abastecimento para consumo humano, com desinfecção;

b) à preservação do equilíbrio natural das comunidades aquáticas;

b) à preservação dos ambientes aquáticos.

Classe 1: águas que podem ser destinadas:

a) ao abastecimento para consumo humano, após tratamento simplificado;

b) à proteção das comunidades aquáticas;

c) à recreação de contato primário: natação, esqui aquático, mergulho;

d) à irrigação de hortaliças e frutas que são consumidas cruas e de frutas que se

desenvolvem rentes ao solo e que sejam ingeridas sem remoção de película;

e) à proteção das comunidades aquáticas em terras indígenas.

Classe 2: águas que podem ser destinadas:

a) ao abastecimento para consumo humano, após tratamento convencional;

b) à proteção das comunidades aquáticas;

c) à recreação de contato primário: natação, esqui aquático, mergulho;

d) à irrigação de hortaliças, plantas frutíferas e de parques, jardins, campos de esporte e

lazer, com os quais o público possa a vir a ter contato direto;

e) à aqüicultura e à atividade de pesca.

Classe 3: águas que podem ser destinadas:

a) ao abastecimento para consumo humano, após tratamento convenciona ou avançado;

b)à irrigação de culturas arbórea, cerealíferas; e forrageiras;

c) à pesca amadora;

20

d) à recreação de contato secundário;

e) à dessedentação de animais.

Classe 4 águas que podem ser destinadas:

a) à navegação;

b) à harmonia paisagística.

Obs: A classe especial pressupõe os usos mais nobres e a classe 4 os menos nobres. A

maioria das águas doces se encontram entre classe 1 e classe 4. Cada classe deve se

encontrar dentro dos limites estabelecidos para cada parâmetro, senão fugirá da classe.

Um aumento de classe, entre 1 e 4, corresponde à água com pior qualidade, usualmente

mais poluída.

1.8.2 - Classificação das águas para consumo humano - Padrões de Potabilidade

De uma rnaneira geral a qualidade da água destinada ao consumo depende não só

das condições do manancial de origem, mas também e principalmente das condições de

preparação e de distribuição dessa água (processo de tratamento, sistema de

fornecimento de água, etc).

Portanto, há necessidade e conveniência dos órgãos competentes estabelecerem os

limites gerais aceitáveis para as impurezas contidas nas águas, de acordo com o fim a

que as mesmas se destinam.

No caso da água destinada ao consumo doméstico são fixados os denominados

"padrões de potabilidade".

Os padrões de potabilidade indicam as condições que a água deve preencher

para poder servir e ser utilizada como bebida, e para outros fins domésticos, isto

é, para que seja considerada uma água potável.

Assim, os padrões de potabilidade ou de água potável são as quantidades limites

que, com relação aos diversos elementos, podem ser toleradas nas águas de

21

abastecimento, quantidades estas fixadas, geralmente por decretos, regulamentos ou

especificações. Podem ser estabelecidos, exigidos, adotados ou recomendados pelos

diferentes organismos relacionados à saúde pública (poder públicos, órgãos

internacionais, instituições técnicas), usualmente com pouca variação nas faixas dos

valores limites toleráveis.

No Brasil, os procedimentos e responsabilidades relativos ao controle e

vigilância da qualidade da água para consumo humano são estabelecidos pelo

Ministério da Saúde através da Portaria no 518 de 25 de março de 2004

(www.anvisa.gov.br).

22

Ponto 2 - Introdução ao tratamento de água

2.1 Breve histórico

Desde os tempos mais remotos, o homem se viu confrontado com questões de sobrevivência e a

água de qualidade adequada e em quantidade suficiente para atender não só a necessidades mais

prementes, mas também como forma de proteção à saúde e desenvolvimento econômico é uma

dessas questões que ainda desafiam a engenhosidade dos seres humanos.

Os primeiros registros sobre instruções de controle de fluxo de água com finalidades de

irrigação e abastecimento são anteriores à era cristã. Em documentos datados de 2000 a.C já se

encontravam orientações para o acondicionamento da água em vasos de cobre, ou sobre sua

exposição ao sol, e ainda, para o uso de areia e cascalho para filtração da água. A canalização da

água para os múltiplos usos já existia, por exemplo, no Antigo Egito e na Mesopotâmia.

Na formação das aglomerações humanas, uma das primeiras preocupações era de

estabelecer uma rede para a circulação da água, assim, inicialmente, as povoações se

localizavam nas proximidades de fontes abastecedoras, mas com o crescimento das

populações e conseqüente transformação dos povoados em cidades, as reservas tornaram-se

escassas ou insuficientes e inevitavelmente expostas à contaminação. Já se reconhecia a

importância de se manter saudáveis as populações, necessitando para isso, dispor de

canalizações para o abastecimento de água e esgotamento sanitário.

No período colonial as questões relativas ao abastecimento de água e evacuação dos

dejetos ficavam sob encargo dos indivíduos, ou seja, eram de natureza privada ou familiar.

Somente no século XVII surgem as primeiras grandes obras de intervenção ambiental, buscando

principalmente eliminação de pântanos e áreas úmidas através de obras de aterramento e

drenagem, construção de diques, canais e ancoradouros. A partir do século XVIII, o abastecimento

público passa a ser feito através de aquedutos e a distribuição à população por meio de chafarizes

e fontes próprias, mas a remoção de dejetos e de lixo continua sendo executada de forma

individual pelas famílias.

No Brasil, as questões relacionadas à água, em particular, e ao saneamento de forma

geral, sempre estiveram relacionadas a mudanças políticas e/ou aos ciclos econômicos

estabelecidos ao longo da nossa História.O primeiro aqueduto brasileiro foi construído no bairro

da Lapa, no Rio de Janeiro em 1723 e a partir daí foi adotado como modelo por outras cidades

do país. No entanto, a oferta de água ainda não era satisfatória, grande parte da população

23

continuava a utilizar as fontes centrais e a água era transportada por escravos ou comprada

dos pipeiros. Além disso, a população mais carente era obrigada a realizar longos

deslocamentos por falta de chafarizes próximos, ou por serem estes comercializados por

companhias particulares. Entre o final do Império e o início da Primeira República, os serviços

de água e esgoto estavam sob o encargo do Estado, porém executados por intermédio de

concessão à iniciativa privada, mas ainda atendendo, apenas, uma pequena parcela da

população concentrada nos centros urbanos e de forma bastante insatisfatória.

Em 1920 surgem as primeiras instituições públicas que aperfeiçoam os serviços

sanitários de água e esgoto. No que diz respeito aos recursos hídricos, em 1934 deu-se a

aprovação do importante Decreto que instituiu o Código de Águas ainda vigente no país. Este

tinha, como objetivo geral, estabelecer regras de controle federal para o aproveitamento dos

recursos hídricos através da formulação de princípios que podem ser considerados um dos

primeiros instrumentos de controle do uso de recursos hídricos no país e a base para a gestão

pública do setor de saneamento, sobretudo no que se refere à água para abastecimento

público.

2.2 Importância sanitária e econômica de um sistema de abastecimento

A implantação ou melhoria de serviços de abastecimento de água traz como resultado

uma rápida e sensível melhoria na saúde e condições de vida de uma cidade. Desta forma, a

importância de um sistema de abastecimento de água pode ser avaliada através de aspectos

sanitários, sociais e econômicos. No que diz respeito aos aspectos sanitários e sociais, um

sistema de abastecimento visa fundamentalmente, ao:

Controle e prevenção de doenças de veiculação hídrica;

Favorecimento e implantação de hábitos higiênicos na população e adoção de práticas de

limpeza pública;

Estímulo a práticas desportivas;

Uso de dispositivos de engenharia que melhorem o conforto e garantam segurança, como a

implantação de sistemas de esgotos sanitários, os aparelhos de condicionamento térmico e

os de combate a incêndios;

Aumento da esperança de vida da população.

Sob o aspecto econômico, a existência de um sistema de abastecimento se traduz em:

Aumento da vida média pela redução da mortalidade;

24

Aumento da vida produtiva

Garantia de desenvolvimento industrial e incentivo à indústria turística.

2.3 Sistema de abastecimento de água

Um sistema de abastecimento de água caracteriza-se pela retirada da água da natureza,

adequação de sua qualidade, transporte e fornecimento à população em quantidade compatível

com suas necessidades. Conceitualmente, é constituído por um conjunto de obras, equipamentos

e serviços destinados a produzir e distribuir água potável para fins de consumo seja doméstico,

público ou industrial.

O sistema de abastecimento de água pode ser executado através de uma:

Solução coletiva aplicada em áreas urbanas e áreas rurais com população mais

concentrada, onde se inclui também a solução alternativa de abastecimento de água definida

como aquela modalidade de abastecimento coletivo de água distinta do sistema de

abastecimento de água, incluindo, entre outras, fonte, poço comunitário, distribuição por veículo

transportador e instalações condominiais.

Solução individual aplicada, normalmente, em áreas rurais de população dispersa.

A adoção de uma solução coletiva para o abastecimento de água é mais interessante,

pois permite não só maior controle sobre a qualidade da água consumida, como também facilita

a proteção do manancial abastecedor e a supervisão e manutenção das unidades instaladas.

A elaboração de um projeto de abastecimento de água exige um amplo estudo dos dados e

características da comunidade a ser abastecida, para que se possa levantar as soluções

alternativas possíveis e estabelecer um cotejo técnico-econômico viável. Estes estudos

preliminares devem considerar, entre outras:

as características dos mananciais;

o número de habitantes a ser abastecido no período previsto;

as variações de demanda;

as condições climáticas locais;

as atividades econômicas da cidade;

as características sócio-culturais da população.

25

Qualquer que seja a solução escolhida, ela deverá fornecer água em quantidade suficiente

à prevista no projeto e com qualidade atual e futura condizente com o tratamento proposto,

atendendo os padrões de potabilidade vigentes.

2.4 Partes constituintes de um sistema público de abastecimento

Os sistemas de abastecimento de água constituem-se de unidades de captação,

adução, tratamento, reservação e distribição:

Manancial Captação Tratamento Reservação Distribuição

Captação: conjunto de equipamentos e instalações projetados para a tomada de água do

manancial. As obras de captação variam conforme as condições locais, hidrológicas, topográficas

ou hidrogeológicas (para as águas subterrâneas). É a primeira unidade do sistema de

abastecimento de água, e sua concepção deve considerar que não são admissíveis interrupções

em seu funcionamento, para não comprometer as demais unidades do sistema e garantir água em

quantidade suficiente para atender o consumo.

Adução: transporte da água desde a captação até a comunidade a ser abastecida, sem

distribuição ao longo da rede, passando pelo tratamento e reservação, se necessário. As adutoras

podem ser de água bruta (transporta a água bruta até a Estação de Tratamento) ou de água

tratada (transporta água da ETA aos reservatórios de distribuição).

Tratamento: eliminação de impurezas e/ou correção de propriedades inadequadas ao uso da

água, implicando em instalações específicas apropriadas (estações de tratamento de água - ETA).

Reservação: unidade destinada ao armazenamento de água para absorver as variações do

consumo, manter a pressão adequada na rede, promover a continuidade do abastecimento no

caso de paralisação da produção de água e garantir uma reserva estratégica para consumos

emergenciais, como incêndios.

26

Distribuição: condução da água através de tubulações, formando uma rede que leva água aos

diversos pontos de consumo na comunidade (com distribuição ao longo das canalizações). A

rede de distribuição é a estrutura mais integrada à realidade urbana, e a mais dispendiosa.

2.5 Cálculo da demanda de água

O volume de água necessário para abastecer uma cidade dependerá fundamentalmente de

suas características econômicas, sócio-culturais e climáticas, enquanto o consumo médio por

habitante (consumo per capta) dependerá dos usos diversos a que se destinará a água: doméstico

ou domiciliar; público; comercial e industrial.

O valor do consumo médio per capta (q) é obtido dividindo-se o volume total de água

distribuída durante um ano (vazão anual) pelo número de habitantes beneficiados. Em geral o

consumo per capta é expresso em litros por habitante por dia (L/hab.dia).

No entanto, a vazão de água distribuída para uma cidade não é constante. São

observadas variações, às vezes bastante significativas, que podem ser mensais (o consumo é

maior nos meses mais quentes), diárias, horárias ou instantâneas (para atender usos

emergenciais como grandes incêndios). No projeto do sistema de abastecimento são

consideradas as variações diárias e as variações horárias:

a) Variações diárias: é utilizado o coeficiente do dia de maior consumo (k1), que é obtido da

relação entre o maior consumo diário verificado no ano e a vazão média anual. O valor

usualmente adotado no Brasil está entre 1,2 a 1,5.

b) Variações horárias: é utilizado o coeficiente da hora de maior consumo (k2), que é a

relação entre a maior vazão horária observada e a vazão média horária do mesmo dia.

Durante um dia a variação horária é bastante significativa, observando-se um consumo

maior nos horários próximos das refeições e diminuindo no início da madrugada. O valor

usualmente adotado no Brasil está em torno de 1,5 a 2,0.

1,2 k1 1,5

1,5 k2 2,0

27

O coeficiente (k1) é utilizado como reforço para cálculos de projeto em todas as unidades

do sistema, enquanto (k2) é adotado como reforço apenas para a rede de distribuição.

Desta forma, podemos calcular a demanda de água distribuída através da fórmula:

86400

...)/( 21 kkqP

sLQ

P = população (hab)

q = consumo (taxa) per capta (l/hab.dia)

k1 = coeficiente do dia de maior consumo

k2 = coeficiente da hora de maior consumo

E a vazão de água aduzida a ETA para tratamento é estimada através da fórmula:

Onde:

qETA = percentual de água retido na ETA para consumo próprio

Qs = vazão singular

2.6 Processos de tratamento

O tratamento de água tem por finalidade a eliminação de impurezas e/ou correção de

propriedades inadequadas ao uso da água. A água a ser utilizada para o abastecimento público

deve ter sua qualidade ajustada de forma a:

atender os padrões de potabilidade exigidos pelo Ministério da Saúde e aceitos

internacionalmente;

prevenir o aparecimento de doenças de veiculação hídrica, protegendo a saúde da

população;

tornar a água adequada a serviços domésticos;

prevenir o aparecimento de cáries dentárias, através da fluoretação;

sETA QqkqP

sLQ 86400

..)/( 1

28

proteger o sistema de abastecimento de água, principalmente tubulações e órgãos

acessórios da rede de distribuição, dos efeitos danosos da corrosão e da deposição de

partículas no interior das tubulações.

O tratamento da água pode ser parcial ou completo, dependendo da análise prévia de suas

características físicas, químicas e biológicas. Os mananciais subterrâneos, não poluídos,

geralmente não necessitam de tratamento completo, o que ocorre diferentemente para os

mananciais superficiais que normalmente carreiam maior quantidade de matérias em

suspensão, estando sujeitos a maior contaminação. O tratamento da água também poderá ser

executado de forma individual ou domiciliar ou ser efetuado numa Estação de Tratamento de

Água (ETA).

2.7 Tratamento completo ou convencional

As águas de mananciais superficiais destinadas ao abastecimento público normalmente são

submetidas a um tratamento completo ou convencional constituído por etapas de:

Clarificação: conjunto de processos destinados à remoção das impurezas presentes na água.

Desinfecção: para eliminação dos microrganismos que provocam doenças

Os processos que constituem as etapas citadas são:

COAGULAÇÃO FLOCULAÇÃO SEDIMENTAÇÃO FILTRAÇÃO DESINFECÇÃO

(1) (2) (3) (4) (5)

Os processos de (1) até (4) são partes da etapa de clarificação e se adaptam bem a

remoção de impurezas de águas superficiais. Tanto as águas superficiais quanto as

subterrâneas já clarificadas, devem passar pelo processo de desinfecção, como medida básica

de proteção e prevenção de transmissão de doenças e controle da saúde pública. Atualmente,

os sistemas públicos também são obrigados a fazer a fluoretação da água para prevenção de

cáries. A figura 2.1 representa uma Estação de Tratamento de Água (ETA) do tipo

convencional.

29

Fig. 2.1- Estação convencional esquemática

2.7.1 Coagulação

Processo de adição de um coagulante, geralmente sulfato de alumínio ou sulfato ferroso, com a

finalidade de transformar desestabilizar as partículas de impurezas presentes na água, permitindo

que posteriormente elas se aglutinem, formando flocos passíveis de serem removidos com maior

facilidade e rapidez pelos processos subseqüentes. Para efetivação deste processo são adotadas

unidades de mistura rápida do tipo hidráulico ou do tipo mecânico. A adição e dispersão do

coagulante à água exigem um tempo de mistura muito pequeno, da ordem de 1 a 20 s e uma

elevada intensidade de mistura.

Fig. 2.2 - Misturador rápido hidráulico – calha Parshall

30

2.7.1 Floculação

Processo onde se dá o contato entre as partículas já desestabilizadas na etapa anterior, permitindo

a sua agregação e conseqüente formação dos flocos. Esta parte deve ser bem conduzida, pois é

da boa formação dos flocos, que devem ser do tamanho de uma cabeça de alfinete, que

dependerá a eficiência e melhores condições de funcionamento das outras fases do tratamento; a

velocidade de escoamento por exemplo, não poderá ser menor que 10 cm/s e nem maior que 30

cm/s, pois no primeiro caso poderá haver deposição do floco e no segundo poderá quebrar o floco

já formado. As unidades de mistura adotadas para promover a floculação são denominadas de

mistura lenta constituídas por sistemas hidráulicos (canais de mistura) como os floculadores de

fluxo horizontal ou vertical ou por sistemas mecânicos como os agitadores de paletas de eixo

vertical ou horizontal. O tempo de mistura lenta é de 20 a 80 minutos e o gradiente de mistura(G)

fica entre 10 a 100 s-1.

Fig 2.3 - Floculador hidráulico de chicanas

2.7.2 Sedimentação ou Decantação

Processo de separação das impurezas sólidas, em forma de flocos, da água pela ação da

gravidade, ou seja, é um processo dinâmico de separação das partículas suspensas na água e sua

deposição no fundo dos tanques ou bacias de sedimentação (decantadores). Estes tanques

podem ser do tipo convencional ou de baixa taxa ou de alta taxa com escoamento laminar. O

decantador convencional (tanque de forma geralmente retangular de fluxo horizontal) é o tipo mais

adotado. Nestes tanques o tempo de passagem do fluxo de água é de 2 a 3 horas.

31

Fig. 2.4 - Decantador convencional

2.7.3 Filtração

Processo de passagem da água por um meio granular (geralmente areia), com o objetivo de

reter as partículas residuais, que não foram removidas na fase anterior de sedimentação,

normalmente é utilizado após a coagulação-sedimentação. Os filtros podem ser lentos (adução

direta da água bruta) ou rápidos (após coagulo-floculação e sedimentação), de camada simples

(areia) ou dupla (areia + antracito), de fluxo descendente (por gravidade) ou ascendente.

Fig 2.5 - Filtro rápido

32

2.7.4 Desinfecção

Processo que emprega agente físico ou químico (desinfectante) com a finalidade de eliminar

organismos patogênicos que possam transmitir doenças através da água. No Brasil o agente

desinfectante mais empregado é o cloro, quer seja na forma gasosa (cloro gasoso), granular

(hipoclorito de cálcio) ou líquida (hipoclorito de sódio). Sua importância está diretamente ligada ao

combate das infecções hídricas.

2.7.5 Fluoretação

Etapa adicional que se integra ao tratamento após o processo convencional. Consiste na

aplicação de flúor na água já tratada e tem função de combater a incidência de cárie dentária,

principalmente entre crianças e adolescentes. A concentração eficaz e ideal está em torno de 1,0

mg/L, não produzindo efeito em concentrações baixas enquanto que concentrações altas podem

causar problemas físicos como fluorose dentária e complicações ósseas.

Em uma ETA convencional o processo de coagulação com mistura rápida leva em torno de 1

minuto, enquanto a floculação com mistura lenta leva em torno de 30 a 40 minutos, a sedimentação

gira em torno de 1 a 4 horas e a filtração 20 minutos. Todo o processo, juntamente com correções

de pH, fluoretação, etc. leva de 3 a 5 horas. Na figura abaixo é mostrada a seqüência do tratamento

convencional.

Fig 2.7 - Seqüência do tratamento clássico ou convencional

2.7.6 Tratamentos complementares

Além dos processos básicos descritos acima, existem tratamentos complementares e

avançados para correção ou redução de acidez, alcalinidade, sabor e odor, que podem ser

33

adotados pelas ETA´s de forma sistemática ou eventual, dependendo das características da água

bruta e sua adequação aos padrões de potabilidade e exigências do consumidor.

De uma forma ampla, os principais processos de tratamento, com os respectivos objetivos, são

apresentados no quadro a seguir:

Processos de tratamento de água

Processos Objetivos

Clarificação Remoção de turbidez, microrganismos e alguns

metais pesados

Desinfecção Remoção de microrganismos patogênicos

Fluoretação Prevenção à carie dentária

Controle de corrosão e incrustação Acondicionar a água, de tal maneira a evitar efeitos

corrosivos ou incrustantes

Abrandamento Redução da dureza

Adsorção Remoção de contaminantes orgânicos e inorgânicos,

controle de sabor e odor

Aeração Remoção de Fe e Mn

Membranas Remoção de contaminantes orgânicos e inorgânicos

Troca iônica Remoção de contaminantes inorgânicos

Entre os métodos de tratamento adotados a nível domiciliar, citam-se: a fervura, a

sedimentação simples, a filtração lenta e a desinfecção.

2.8 Qualidade da água tratada

A qualidade da água produzida em uma ETA deve ser acompanhada ao longo de cada

processo do tratamento. Desde a entrada da água bruta até a saída para os reservatórios e

distribuição devem ser realizados exames físicos, químicos e bacteriológicos que permitam

atestar a eficiência operacional das unidades de tratamento. Antes da filtração e após as

etapas de coagulação, floculação e sedimentação, a turbidez já deverá estar reduzida em 90%

do seu valor bruto, porém somente o processo de desinfecção dará garantia de distribuição de

água não sujeita a transmissão de doenças.

A água distribuída pelos sistemas públicos de abastecimento deverá atender aos padrões

de potabilidade vigentes, expressos atualmente na Portaria 518 de 25/03/2004 do Ministério da

Saúde, que estabelece os procedimentos e responsabilidades relativos ao controle e vigilância

da qualidade da água para consumo humano.

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