sistemas de abastecimento de Água - ecivilufes · • escherichia coli (abundante em fezes humanas...

1

UFES/CT/DEA Prof. Jair Casagrande

Sistemas de Abastecimento de Água

ÁGUA: ASPECTOS QUALITATIVOS E

MARCOS REGULATÓRIOS E

TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO

Adaptado de: UNIR - Universidade Federal de Rondônia

Departamento de Engenharia

2

ÁGUA POTÁVEL

Denomina-se água potável aquela que se apresenta em condições próprias para consumo

humano. Isto considerando os aspectos organolépticos ( odor e sabor ), físicos, químicos e

biológicos.

Água Potável: não é água pura (não existe água pura na natureza e muito menos quando tratada)

Água Potável: Possui elementos físicos, químicos e biológicos dentro dos padrões estabelecidos (Ver

Portaria 2914/11 – MS)

3

CONSTITUINTES DA ÁGUA

• SÓLIDOS DISSOLVIDOS IONIZADOS

• GASES DISSOLVIDOS

• COMPOSTOS ORGÂNICOS DISSOLVIDOS

• MATÉRIA EM SUSPENSÃO: SÓLIDOS,

MICROORGANISMOS E COLÓIDES

QUANTIDADE E NATUREZA DOS CONSTITUINTES

• TIPO DE SOLO

• CONDIÇÕES CLIMÁTICAS

• GRAU DE POLUIÇÃO

Variação sazonal

4

Caracterização da água

Características físicas, químicas e organolépticas

• Sólidos em suspensão

• Turbidez (capacidade de desviar a luz)

• Cor aparente e cor verdadeira (substâncias húmicas)

• Odor e sabor

• Componentes inorgânicos que afetam a saúde (ex. Cloretos, Ferro e

Manganês)

• Componentes orgânicos que afetam a saúde (ex. Matéria húmica)

• pH

• Cloro residual livre

• Alcalinidade (capacidade da água reagir com ácidos)

• Oxigênio Dissolvido (OD), Demanda Biológica de Oxigênio (DBO)

• Condutividade elétrica

5

Características bacteriológicas

• Coliformes (totais e termotolerantes)

• Contagem de colônias

heterotróficas

Características radioativas

• Radioatividade Alfa e Beta

• Radionuclídeos específicos

Outros parâmetros

• Hidrobiológicos (algas): cianotoxinas

• Protozoários

• Temperatura

Poluentes Potenciais

• Sólidos em suspensão

• Matéria orgânica (DBO)

• Fósforo

• Nitrogênio

• Micropoluentes orgânicos e

inorgânicos

• Indicadores de contaminação

fecal

• Algas (Cianobactérias)

Caracterização da água

6

Sólidos em Suspensão

Classificação da partícula sólida • Dimensão

• Sedimentabilidade

• Características Químicas

Origem Antropogênica • Impactos Morfológicos

• Processos Erosivos + Transporte de Sedimentos

• Lançamento de Águas Residuárias

Origem Natural

• Drenagem Superficial

Fonte: SIPAM (2007). Relatório Rio Boa Vista – Ouro Preto do Oeste/RO

7


Origem Antropogênica

• Poluição por ETAs

Efeitos • Assoreamento

• Turbidez, cor, transparência

• Função da composição química

8

Dimensões das Partículas Presentes nas Águas Naturais

1.E-04 1.E-03 1.E-02 1.E-01 1.E+00 1.E+01 1.E+02 1.E+03 1.E+04 1.E+05

Diâmetros (micrômetros)

Moléculas

Colóides

Partículas suspensas/Flocos

Bactérias

Algas

Protozoários Vírus

Interstícios de leitos de areia

Poros de papel de filtro

Poros de membrana

Poros de carbono ativado

Areia

Agrotóxicos

Sólidos em Suspensão - Dimensão

10

Sólidos em Suspensão:

Sedimentabilidade

Tamanho da

partícula

(µm)

Tipo Velocidade de

sedimentação

(mm/s)

100 Areia fina 7,9x100

10 Silte 1,5x10-1

1 Bactéria 1,5x10-3

0,1 Colóide 1,5x10-5

0,01 Colóide 1,5x10-6

11


Classificação em Função das Características Químicas

1. Calcinação a 600C

2. Sólidos orgânicos (voláteis) ou inorgânicos (fixos)

12

Cor – Sólidos Dissolvidos

• Origem Natural

• Decomposição da matéria orgânica

• Ácidos húmicos e fúlvicos

• Fe e Mn

• Efeitos • Coloração da água

• Não apresenta risco sanitário

• Confiabilidade questionável

• Origem Antropogênica • Efluentes de tinturaria, tecelagem,

Papel

• Outras águas residuárias

isenta de sólidos suspensos (centrifugação)

interferência sólidos suspensos, coloides

Cor Aparente

Cor Verdadeira

13

Turbidez – Sólidos em suspensão e coloides

• Origem Natural

• Dissolução de partículas de rochas, argila, silte, etc.

• Algas e microrganismos

• Drenagem Superficial

• Efeitos • Aparência nebulosa

• Confiabilidade questionável

• Adsorção de patogênicos

• Origem Antropogênica • Águas residuárias

• Impactos morfológicos

• Processos erosivos

Turbidez

Unidades Jackson de Turbidez (25 a 1000 UJT)

14

Dureza

• Origem Natural

• Dissolução de rochas calcáreas


• Supersaturação de cátions divalentes

Mais comuns: Ca2+, Mg2+

Outros: Sr2+, Fe2+, Mn2+

• Efeitos • Doenças cardiovasculares

• Aumento do teor de colesterol

• Precipitação de sabões

• Evita formação de espuma

50-150 mg/L CaCO3

(dureza moderada)

15

Alcalinidade

• Origem Natural

• Ação do CO2 dissolvido sobre rochas calcáreas

• Absorção de CO2 da atmosfera


• Origem Antropogênica • Efluentes industriais

• Capacidade da água neutralizar ácidos (H+)

• Função do pH

• 4,4 < pH < 8,3: bicarbonatos (HCO3-)

• 8,3 < pH < 9,4: carbonatos (CO3-2) e bicarbonatos

• pH > 9,4: hidróxidos (OH-) e carbonatos

• Efeitos • Não apresenta risco sanitário

• Sabor e odor desagradável

• Incrustação em tubulações

Expresso em CaCO3

16

Acidez

• Origem Natural

• Absorção de CO2 da atmosfera


• Origem Antropogênica • Efluentes industriais orgânicos

• Efluentes industriais ácidos

• Atividades de mineração

• Capacidade da água neutralizar bases (OH)

• Presença de CO2 livre

• pH > 8,2: CO2 livre ausente

• 8,2 < pH < 4,5: acidez carbônica

• pH < 4,5: ácidos minerais fortes



• Corrosão de tubulações e dispositivos

17

Ferro e Manganês

• Origem Natural

• Dissolução de compostos do solo e subsolo


• Solo: Fe3+ e Mn4+ particulado

• Água Subterrânea (ausência de O2): Fe2+ e Mn2+ solúvel

• Exposição ao ar: Fe3+ e Mn4+ particulado


• Coloração e turbidez “amarelo escuro – marrom”


18

Organismos Patogênicos

• Organismos Infecciosos

• Agentes Etiológicos: Bactérias, vírus, protozoários

• Veiculação hídrica

Shigella dysenteriae

(disinteria bacilar)

Salmonella

(febre tifóide)

• Difícil detecção

• Baixas concentrações no curso d’água

• Pequena quantidade nas fezes

• Decaimento bacteriano

• Grandes riscos de contaminação

19

Indicadores de Contaminação Fecal

• Uso de organismos indicadores de contaminação fecal: ex.

• Escherichia coli (abundante em fezes humanas e de animais)

• Estreptococos fecais (fezes humanas, tolerante a adversidades)

• Resistência similar aos patogênicos (termotolerante)

• Presença de patogênicos: potencialidade de transmissão de doenças

20

Matéria Orgânica

• Sólidos Orgânicos = Sólidos Voláteis

• Particulado (filtrado)

• Dissolvido

Proteínas

Animal e vegetal

C, H, N, O, S, Fe

Carboidratos

Açucar, amido…

C, H, O

Lipídeos

Graxas, óleos…

complexo

Uréia, Surfactantes, Compostos Aromáticos, Pesticidas, etc…

• Origem Natural

• Animal e Vegetal


21

Matéria Orgânica

• Efeitos • Aumenta demanda de O2 (crescimento de microrganismos)

• Coeficiente de decomposição da M.O.

• Coeficiente de “Reoxigenação (K2)”

distância

OD

Matéria orgânica

?

22

Demanda Bioquímica de Oxigênio

• Difícil determinação laboratorial (natureza complexa

• Métodos indicadores do potencial consumo de O2

• Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO)

• Demanda Última de Oxigênio (DBOU)

• Demanda Química de Oxigênio (DQO)

DBO5,20

• Ensaio à 20 durante 5 dias

• Considerado fração biodegradável

• Taxa de Desoxigenação (K1)

23

Demanda Química de Oxigênio

• Quantificação indireta da matéria orgânica

• Quantidade de oxigênio requerida para a oxidação química da matéria orgânica carbonácea

• Oxidação das frações biodegradável e inerte

DQO

• Dicromato de Potássio

• 2 a 3 horas de duração

• Baixa DQO/DBO5: fração biológica alta

• Alta DQO/DBO5: fração inerte alta

24

Oxigênio Dissolvido

• Origem Natural

• Dissolução do oxigênio atmosférico

• Função da Altitude e Temperatura

• Nível do mar, 20°C: 9,2 mg/L

• Coeficiente de Reoxigenação (K2)

• Difusão molecular

• Difusão turbulenta

25


Produção por organismos

fotossintéticos

Inserção de OD por aeração artifical

26


• Efeitos • 4,0 < O2 < 5,0 mg/L: morte peixes + exigentes

• O2 2,0 mg/L: morte de todos os peixes

• O2 = 0 mg/L: anaerobiose (cheiro de “ovo podre”)

distância

OD

Matéria orgânica

?

27

Nitrogênio

• Origem Natural

• Decomposição da matéria orgânica animal e vegetal

• Excretas de animais

• Origem Antropogênica

• Águas residuárias

• Fertilizantes

• Nitrogênio Amoniacal

• Decomposição do nitrogênio orgânico

Amônia ionizada (NH4+): pH < 7

Amônia livre (NH3): pH > 7

TÓXICO

• Nitrogênio Orgânico

• Sólidos dissolvidos e particulados

• Proteína animal e vegetal

• Aminoácidos e uréia

28

Fósforo

• Origem Natural

• Decomposição de matéria orgânica animal e vegetal

• Excretas de animais

• Origem Antropogênica

• Águas residuárias

• Fertilizantes

• Indústria de limpeza e de detergentes

• Efeitos

• Nutriente limitante

• 1 g alga (C106H180O45N15P): 0,013g P

• 1 g P: 77 g alga

• EUTROFIZAÇÃO

29

Eutrofização

30

Micropoluentes Orgânicos

• Compostos orgânicos sintéticos: persistentes a biodegradação bioquímica

• Detergentes

• Sulfonatos de Alquilabenzeno (recalcitrantes)

• Formação de espuma

• Agrotóxicos (praguicidas, inseticidas, herbicidas)

• Organoclorados

• Organofosforados

• Fenóis

• Metais pesados

• Efluentes industriais, mineração, garimpo, agricultura, etc…

32

Qualidade da Água

33

Qualidade da Água – Conceitos

34


35


CONCLUSÃO

“A boa (ou má) qualidade da água é função dos

usos que sejam exercidos”

Processo

Industrial

Comunidade

Aquática Abastecimento

Público

36

USOS DA ÁGUA: CRITÉRIOS E PADRÕES

1. CRITÉRIOS DE QUALIDADE

Critérios: São requisitos científicos que uma água deve

apresentar para ser aplicada a um determinado fim.

Parâmetros Cada uso Determina diferentes requisitos

Níveis

(Concentração)

-Diferem de uso para uso

-Dependem do uso e variam no número e níveis (conc.) dos

parâmetros á serem considerados.

Água

FIM (uso)

Exemplo:

Familiar: Doméstico (Bebida, piscina, pesca, recreação)

Industrial: limpeza, resfriamento, sistemas de geração de vapor.

37


PADRÕES: são formas de exigências legais dos critérios

estudados e fixados através de um dispositivo

(Legal).

Padrões regulam portanto a qualidade da água:

- antes de ser usada satisfatoriamente;

- depois quando ela deve ser lançada de volta ao ambiente

3. PADRÕES DE QUALIDADE DE ÁGUAS

Existem

- Padrões de qualidade gerais e específicos

- Padrões de aceitação (Resolução 357)

- Padrões de utilização (Potabilidade – Portaria 518/2004)

- Padrões rígidos e flexíveis

- Padrões para todas atividades (Agrícola, Industria, etc.)

38


3. PADRÕES DE QUALIDADE DE ÁGUAS

PADRÃO 1

ANÁLISES E

EXAMES AMOSTRAGEM CONDICIONAMENTO

(TRATAMENTO)

ANÁLISES E

EXAMES

PADRÃO 2

USO

FLUXOGRAMA DE UTILIZAÇÃO DA ÁGUA

PADRÃO 1: RESOLUÇÃO 357/2005 CONAMA

PADRÃO 2: POTABILIDADE (Portaria 518)

MANANCIAL

39

RESOLUÇÃO n. 357, 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“

40

2. Resolução 357/05 – CONAMA: Classificação da águas

CONSIDERANDO

- a C. F. e a legislação vigente;

- que a água integra as preocupações com o Desenvolvimento Sustentável:

função ecológica de propriedade, prevenção, precaução; poluidor-pagador,

usuário-pagador, valor intrínseco, etc.

- o controle dos lançamentos, proibição dos nocivos ou perigosos aos

seres (CF – 1981);

- a Convenção de Estocolmo. (Sobre Poluentes Orgânicos Persistentes

(POPs));

- a classificação das águas essencial à defesa dos níveis de qualidade (e

suas avaliações) para os vários usos;

- que o enquadramento dos corpos de água, baseado

não no seu estado atual, mas nos níveis para atender as

necessidades das comunidades;

INTRODUÇÃO

41

2. Resolução 357/05 – CONAMA

Definições

- Águas Doces Salinidade; igual ou inferior a 0,05%

- Águas Salobras Salinidade: 0,05% < SAL < 3%

- Águas Salinas Salinidade: > 3%

INTRODUÇÃO

O Capítulo I:

“Das Definições” conceitua várias termos definindo-os seguindo

suas aplicações à Resolução.

42

Classificação: Função dos usos preponderantes

São Classificadas em 13 classes levando-se em conta os usos.

Ex.: Abastecimento público: Classes especial, 1,2,3

- ÁGUAS DOCES: Classes Especial, 1,2,3,4

- ÁGUAS SALINAS: Classes Especial, 1,2,3

- ÁGUAS SALOBRAS: Classes Especial, 1,2,3

NOTA: AS CLASSES ESPECIAIS REFEREM-SE A ÁGUAS COM

DESTINAÇÕES ESPECÍFICAS (VER RESOLUÇÃO:

ÁGUAS QUE SE DESTINAM)

2. Resolução 357/05 – CONAMA

CLASSIFICAÇÃO DAS ÁGUAS ( CAPÍTULO II)

43

2. RESOLUÇÃO 357/05 - CONAMA

a) ao abastecimento para consumo humano, com desinfecção;

b) à preservação do equilíbio natural das comunidades aquáticas; e,

c) à preservação dos ambientes aquáticos em unidades de

conservação de proteção integral.

2.1 Classificação: Águas Doces (Salinidade < 0,5 ‰)

I - Classe Especial - águas destinadas:

44



II - 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, tais como natação, esquiaquático e mergulho, conforme Resolução CONAMA 274/00;

d) à irrigação de hortaliças que são consumidas cruas e de frutas que se desenvolvam rentes ao solo e que sejam ingeridas cruas sem remoção de película; e.

e) à proteção das comunidades aquáticas em terras Indígenas.

45

Qualidade da Água dos Cursos d’Água

Abastecimento Público

Após tratamento simplificado CLASSE 1

46



III - 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, tais como natação, esquiaquático e mergulho, conforme Resolução CONAMA 274/00;

d) à irrigação de hortaliças, plantas frutíferas e de parques, jardins, campos de esporte e lazer, com os quais o público possa vir a ter contato direto; e,

e) à aquicultura e à atividade de pesca.

47



IV - Classe 3 - águas que podem ser destinadas:

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

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

c) à pesca amadora;

d) à recreação de contato secundário; e,

e) à dessedentação de animais.

V - Classe 4 - águas que podem ser destinadas:

a) à navegação; e.

b) à harmonia paisagística.

48

Qualidade da Água dos Cursos d’Água

Abastecimento Público

Após tratamento convencional CLASSES 2 e 3

49

Valores Limites dos parâmetros de qualidade

CLASSE DO RIO 1 2 3 4

Resolução CONAMAn° 357/05(Condições/Padrões)

Artigo 14 Artigo 15 Artigo 16 Artigo 17

Conama 274/00

(recreação)

Conama 274/00

(recreação)

2500/100 mL(recreação de

contatosecundário)

200/100 mL(demais usos)


1000/100 mL(dessedentação

de animais)


Coliformestermotolerantes

E.coli – valor acritério do ór-gão ambiental)



-

DBO5,20 (mg/L O2) 3,0 5,0 10,0 -

OD (mg/L O2) 6,0 5,0 4,0 2,0

Turbidez (UNT) 40,0 100,0 100,0 -

Cor verdadeira(mg Pt/L) Natural Natural 75,0 -

pH 6,0 a 9,0 6,0 a 9,0 6,0 a 9,0 6,0 a 9,0

50


Resolução CONAMAn° 357/05(Condições/Padrões)


Padrões / Parâmetros

Clorofila a (g/L) 10,0 30,0 60,0 -

20.000,0cel/mL

50.000,0cel/mL

100.000,0cel/mL

-Densidade decianobactéria

2,0 mm3/L 5,0 mm3/L 10,0 mm3/L -

Sólidos dissolvidostotais (mg/L)

500,0 500,0 500,0 -

Padrões / Parâmetros Inorgânicos

Alumínio dissolvido(mg/L Al)

0,1 0,1 0,2 -

Antimônio (mg/L Sb) 0,005 0,005 - -

0,01 0,01Arsênio total (mg/L As)

0,14 g/L (1) 0,14 g/L (1)0,033 -


51



Resolução CONAMAn° 357/05

(Condições/Padrões)


Crômio total (mg/L Cr) 0,05 0,05 0,05 -

Ferro dissolvido (mg/L Fe) 0,3 0,3 5,0 -

Fluoreto total (mg/L F) 1,4 1,4 1,4 -

Fósforo total (ambientelêntico) (mg/L P)

0,020 0,030 0,05 -

Fósforo total (ambiente

intermediário, comtempo de residência

entre 2 e 40 dias, etributários diretos de

ambiente lêntico)(mg/L P)

0,025 0,050 0,075 -

52

CLASSIFICAÇÃO DAS ÁGUAS SEGUNDO A NBR 12216- DA

ABNT

Tipo A: águas superficiais ou subterrâneas provenientes de

bacias sanitariamente protegidas e que atendem ao padrão de

potabilidade, sendo requeridas apenas desinfecção e correção de pH;

Tipo B: águas superficiais ou subterrâneas provenientes de

bacias não protegidas e que atendem ao padrão de potabilidade por

meio de tecnologia de tratamento que não exija coagulação química;

Tipo C: águas superficiais ou subterrâneas provenientes de

bacias não protegidas e que exigem tecnologias com coagulação para

atender ao padrão de potabilidade;

Tipo D: águas superficiais ou subterrâneas provenientes de

bacias não protegidas, sujeitas à poluição, e que requerem tratamentos

especiais para atender ao padrão de potabilidade;

53

Padrões de Qualidade de água x processos de tratamento

NBR 12216 – ABNT (Respeitados os padrões de potabilidade – Portaria 518 – MS)

D: desinfecção

S/T: sem tratamento

TCC: tratamento de convencional

TE: tratamento especial

Característica Tipo de Água

A B C D

DBO5 (mg/L) méd. <1,5 1,5-2,5 2,5-4,0 >4,0

máx. 3,0 4,0 6,0 >6,0

Coliformes Totais

Média mensal (NMP/100mL) 50-100 100-5000 5000-20000 >20x

103

Máximo (NMP/100mL) <100 <5000 <20000 -

pH 5-9 5-9 5-9 3,8 -10,3

Cloretos (mg/L) <50 50-250 250-600 >600

Fluoretos (mg/L) <1,5 1,5-3,0 >3,0 -

Tratamento D s/TQ TC TE

54

Qualidade e Tratamento de Águas para Abastecimento

Conceito de Tratamento Adequação da qualidade da

água para a utilização para abastecimento público

Grau de Tratamento Função da finalidade da água e

da qualidade original da água proveniente do manancial

Objetivo do Tratamento Água Potável (não pura)

Conceito de Potabilidade:

• Proteção da saúde pública

• Evitar objeções ao consumo (propriedades organolépticas)

• Questão econômica

Padrões de Potabilidade Define requisitos a serem

atendidos PARÂMETROS DE POTABILIDADE

55

PADRÕES DE POTABILIDADE

56

•Decreto n.º 79.367, de 09 de março de 1977: Estabelece a

competência do Ministério da Saúde sobre o controle da qualidade de

água para consumo humano.

•Portaria nº 036, de 19 de janeiro de 1990: Aprova normas e o

padrão de potabilidade da água destinada ao consumo humano.

•Portaria n.º 1469, de 29 de dezembro de 2000: Estabelece os

procedimentos e responsabilidades relativos ao controle e vigilância da

qualidade da água para consumo humano e seu padrão de

potabilidade.

•Portaria n.º 518, de 25 de março de 2004: Estabelece os

procedimentos e responsabilidades relativos ao controle e vigilância da

qualidade da água para consumo humano e seu padrão de

potabilidade, e dá outras providências.

•Portaria MS n.º 2914, de 12/12/2011 – Altera e revoga a Portaria 518

Marco Legal

57

Portaria n.º 2914, de 12 de dezembro de 2011

“Estabelece os procedimentos e

responsabilidades relativos ao controle e vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade, e dá

outras providências“

58

Portaria n. 2914/2011

Turbidez – Característica que reflete o grau de transparência da água; a legislação exige

que todas as amostras atendam ao padrão.

Cor Aparente– Característica que mede o grau de coloração da água; a legislação exige

que todas as amostras atendam ao padrão.

Cloro residual livre – Indica a quantidade de cloro presente na rede de distribuição,

adicionado no processo de desinfecção da água; a legislação exige que todas as amostras

atendam ao padrão.

Flúor – Adicionado à água para a prevenção da cárie dentária; a legislação exige que

todas as amostras atendam ao padrão.

Coliformes totais - Indicador de presença de bactérias na água e não necessariamente

problemas para a saúde, bactérias do grupo coliforme pertence aos gêneros Escherichia,

Citrobacter, Klebsiella e Enterobacter, embora vários outros gêneros e espécies pertençam

ao grupo.

E. coli - considerada o mais específico indicador de contaminação fecal recente e de

eventual presença de organismos patogênicos.

Definição das principais variáveis

59

• PADRÃO DE POTABILIDADE ASPECTOS MICROBIOLÓGICOS

61

•PADRÃO DE POTABILIDADE

•TURBIDEZ

sistemas de abastecimento de Água - ecivilufes · • escherichia coli (abundante em fezes humanas...

Documents