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TRATAMENTO DE GUAS DE ABASTECIMENTO POR FILTRAO EM MLTIPLAS ETAPASLuiz Di Bernardo, Cristina Clia S. Brando e Lo Heller

APRESENTAO Captulo 1 INTRODUO Caractersticas Fsicas e Organolpticas Caractersticas Qumicas Caractersticas Bacteriolgicas Caractersticas Radiolgicas Captulo 2 CONCEITUAO DA FILTRAO EM MLTIPLAS ETAPAS Consideraes Iniciais Necessidade de Pr-Tratamento Filtrao em Mltiplas Etapas FiME Captulo 3 APLICABILIDADE, LIMITAES, EFICINCIA E CUSTOS A Filtrao Lenta O Pr Tratamento na Filtrao em Mltiplas Etapas (FiME) Pr-filtro Dinmicos de Pedregulho Pr-filtro de Pedregulho com Escoamento Vertical Limitaes da Filtrao em Mltiplas Etapas Custos Captulo 4 CRITRIOS DE PROJETO E DIMENSIONAMENTO Consideraes Preliminares Fatores que Influem na Eficincia da FiME Slidos Suspensos, Turbidez e Tamanho das Partculas Mtodo de Operao Meio Filtrante de Filtros Lentos Carga Hidrulica Disponvel e Taxa de Filtrao nos Filtros Lentos Fundo dos Filtros Lentos Meios Granulares de Pr-Filtros e Caractersticas de Projeto e Operao Pr-Filtrao Dinmica Pr-Filtrao Ascendente em Pedregulho CRITRIOS DE PROJETO Consideraes Iniciais Pr-Filtrao Dinmica Pr-Filtrao Ascendente Filtrao Lenta Captulo 5 OPERAO E MANUTENO Pr-filtro Dinmicos de Pedregulho Pr-filtro de Pedregulho com Escoamento Ascendente Filtro Lento

APRESENTAO

Em 1997 iniciou-se no Brasil o PROSAB Programa de Pesquisa em Saneamento Bsico, programa de pesquisa induzida na rea. O PROSAB foi concebido para, mediante uma conjuno de esforos entre agncias governamentais de fomento, instituies de pesquisa e pesquisadores, oferecer, rea de saneamento do pas, desenvolvimentos tecnolgicos que incorporassem o princpio da tecnologia apropriada, englobando critrios como simplicidade, custo compatvel e

sustentabilidade face s particularidades regionais e nacionais. Essa iniciativa supe ainda a viso de que tecnologias com tais caractersticas detm o potencial de contribuir para a universalizao, com eqidade, do atendimento s populaes com servios de saneamento e assim combater uma importante face da excluso social, que afasta parcela expressiva da populao dos direitos da cidadania.

O primeiro dos quatro temas do PROSAB dedicou-se investigao da eficincia, limitaes e aplicabilidade de sistemas no convencionais de tratamento de guas de abastecimento, em instalaes piloto montadas na Escola de Engenharia de So Carlos da Universidade de So Paulo - USP e no Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de Tecnologia da Universidade de Braslia - UnB, e teve como um de seus produtos a presente publicao. Nela, procura-se apresentar os princpios da Filtrao em Mltiplas Etapas FiME e sistematizar informaes capazes de instrumentalizar a concepo, o dimensionamento, o projeto, a construo, a operao e a manuteno do processo, visando tanto sua apropriao pelos tcnicos, quanto seu emprego no ensino da graduao e da ps-graduao.

O processo FiME constitui resultado de um esforo de aperfeioamento de uma tecnologia de tratamento coletivo de guas de abastecimento, que teve sua origem h quase dois sculos a filtrao lenta. Esta representa um sistema de tratamento de funcionamento extremamente simplificado, que em verdade simula mecanismos naturais de depurao das guas, em sua percolao pelo subsolo, quando, nesse percurso, so removidos microrganismos, partculas, substncias qumicas e componentes biolgicos. Trata-se de processo que tinha emprego privilegiado na rea do tratamento de gua no Brasil, a partir do incio do sculo at a dcada de 60, e passou a ser desprezado a partir dos anos 70. Duas presses colaboraram com essa mudana: o processo de substituio tecnolgica, determinado pela influncia, sobretudo, da cultura tcnica norte-americana; e a acelerada deteriorao da qualidade das guas dos mananciais, resultado da opo de desenvolvimento

econmico baseado no modelo urbano-industrial, sem a preocupao de assegurar sua sustentabilidade scio-ambiental.

Nessas ltimas trs dcadas, mesmo que a filtrao lenta pudesse constituir soluo apropriada em diversas aplicaes no pas, especialmente na zona rural e em comunidades de pequeno e mdio portes onde o manancial se manteve razoavelmente preservado, a substituio tecnolgica reprimiu seu emprego no pas, resultando, alm da implantao de solues menos adequadas, em prejuzo para o prprio desenvolvimento e aperfeioamento da tecnologia, em bases nacionais.

A despeito dessa discriminao, o meio cientfico nacional e internacional no deixou de considerar a pertinncia da tecnologia e de desenvolver aperfeioamentos, objetivando tornar ainda mais amplo o espectro de situaes nas quais sua utilizao pudesse ser recomendada. Nessa linha, houve a consolidao de pr-tratamentos, constitudos por unidades preliminares de filtrao em leitos de maior granulometria os pr-filtros dinmicos e os pr-filtros em leitos de pedregulho. A combinao de uma ou mais dessas unidades com os filtros lentos recebeu justamente a denominao da tecnologia objeto da presente publicao a FiME.

Em vista dessa trajetria, ao se publicar este texto necessariamente tambm incorporado o objetivo de resgate da tecnologia e a pretenso de modificao de uma cultura tcnica setorial. A divulgao da FiME, nesse sentido, procura apresentar para o meio da Engenharia Sanitria nacional uma tecnologia re-emergente, que j galgou o status de tecnologia consolidada em vrios pases em desenvolvimento e mesmo desenvolvidos. Uma tecnologia verstil, de custo de implantao compatvel com a realidade nacional, passvel de se adaptar a mudanas de qualidade da gua e de operao e manuteno pouco especializados. Alm disso, dado o excepcional desempenho na remoo bacteriolgica caracterstico do processo, corresponde a uma soluo com muito maior potencial de benefcio sade pblica se comparado aos tratamentos fsico-qumicos convencionais, em especial nas situaes com fragilidade na eficincia da desinfeco qumica. Verdadeiramente, uma tecnologia com a potencialidade de transformar qualitativamente a natureza de sistemas de abastecimento de gua de significativo nmero de localidades brasileiras.

Obviamente, no obstante essas virtudes, no se deve relevar a necessidade de um adequado, criterioso e responsvel enfoque de engenharia como pr-requisito para o pleno sucesso da tecnologia.

Os autores esperam, ao colocar esta contribuio disposio dos tcnicos em Engenharia Sanitria brasileiros, estar colaborando para remover uma discriminao injusta cometida contra uma tecnologia de tratamento de gua, que tem a vocao de minorar as precrias condies sanitrias a que se encontra submetido importante contingente da nossa populao.

Captulo 1 - INTRODUOA gua consumida pelo ser humano deve obedecer a critrios de qualidade definidos por normas nacionais ou internacionais. A obedincia a esses critrios determina que a seleo da tecnologia de tratamento a ser adotada considere, alm da qualidade da gua a ser tratada, a prpria caracterstica da comunidade a ser beneficiada. Em muitos pases em desenvolvimento, no h disponibilidade de recursos financeiros para construir estaes de tratamento sofisticadas, exigindo dos pesquisadores que difundam as tecnologias apropriadas, visando convert-las em projetos realistas, econmicos e confiveis.

Do ponto de vista tecnolgico, gua de qualquer qualidade pode ser, em princpio, transformada em gua potvel, porm, os custos envolvidos e a confiabilidade na operao e manuteno podem inviabilizar o uso de um determinado corpo dgua como fonte de abastecimento. Existe uma relao intrnseca entre o meio ambiente e as tecnologias de tratamento, isto , em funo da qualidade da gua de um determinado manancial e suas relaes com o meio ambiente, h tecnologias especficas para que o tratamento seja eficientemente realizado. Na Figura 1.1 mostrado um esquema, no qual se procura relacionar o meio ambiente e as tecnologias de tratamento. Observa-se nessa Figura que h alternativas tecnolgicas compatveis com a qualidade da gua do manancial. Somente com a realizao de anlises e exames em laboratrio, inspees sanitrias na bacia do manancial e com a execuo de ensaios em instalaes de bancada ou em instalaes piloto com escoamento contnuo, que algumas tecnologias podem ser consideradas inicialmente e outras descartadas.

Figura 1.1 - Esquema Indicativo entre Meio Ambiente e Alternativas de Tratamento

No Brasil, a Resoluo no 20 do CONAMA-Conselho Nacional do Meio Ambiente (1986), estabelece a classificao das guas em todo territrio nacional de acordo com seus usos preponderantes, presentes e futuros. Segundo esta resoluo, quatro das cinco classes de gua doce incluem entre seus usos preponderantes, a destinao para abastecimento pblico, considerando o tipo de tratamento requerido, a saber: Classe Especial: guas destinadas ao abastecimento domstico sem prvia ou simples desinfeco; Classe 1: guas destinadas ao abastecimento domstico aps tratamento simplificado; Classes 2 e 3: guas destinadas ao abastecimento domstico aps tratamento convencional.

Para cada classe so estabelecidos limites dos parmetros fsicos, qumicos biolgicos e radiolgicos, tornando obrigatria a determinao de parmetros de qualidade, incluindo compostos orgnicos complexos, muitas vezes inexeqvel em algumas regies do Brasil. H tambm a limitao de alguns parmetros sem sentido aparente sob o ponto de vista da definio do processo de tratamento, tais como a turbidez mxima igual a 100 uT e a cor igual a 75 mg Pt/L para as guas das classes 2 e 3, e o NMP/100 mL de coliformes fecais inferior a, respectivamente, 1000 e 4000 em 80 % ou mais de pelo menos 5 amostras mensais colhidas em qualquer ms (ou do NMP/100 mL de coliformes totais inferior a 5000 e 20 000 em 80 % ou mais de pelo menos 5 amostras mensais colhidas em qualquer ms se no houver, na regio, meios disponveis para o exame de coliformes fecais) para as guas de classe 2 e de classe 3. Como no h definio precisa do parmetro cor na Resoluo no 20 do CONAMA , supe-se que seja cor