apostila esa014 (2005-1)(2)

Escola de Engenharia da UFMGDepartamento de Engenharia Sanitária e Ambiental

Tratamento de águas de abastecimento (ESA014)Material didático (a ser revisado)

Prof. Valter Lúcio de Pádua ([email protected])

Apostila (a ser revisada) Tratamento de águas de abastecimento

Valter Lúcio de Pádua

Índice1 QUALIDADE DA ÁGUA ......................................................................................................................... 4

1.1 Classificação dos mananciais e usos da água............................................................................................... 41.2 Material dissolvido e em suspensão presentes na água................................................................................ 8

1.2.1 Natureza biológica 81.2.2 Natureza química 211.2.3 Natureza física 291.2.4 Natureza radiológica 32

1.3 Caracterização da água .............................................................................................................................. 331.3.1 Definição dos parâmetros 331.3.2 Plano de amostragem 331.3.3 Controle de qualidade em laboratórios 381.3.4 Processamento de dados e interpretação dos resultados 391.3.5 Divulgação da informação 40

1.4 Padrões de potabilidade ............................................................................................................................. 411.4.1 Parâmetros de caracterização da água destinada ao consumo humano 411.4.2 Amostragem 431.4.3 Responsabilidades legais 46

2 TRATAMENTO DE ÁGUA ................................................................................................................... 50

2.1 Filtração lenta e filtração em múltiplas etapas........................................................................................... 502.2 Filtração direta ........................................................................................................................................... 542.3 Tratamento convencional e flotação .......................................................................................................... 552.4 Filtração em membranas............................................................................................................................ 562.5 Seleção de técnicas de tratamento.............................................................................................................. 59

3 Oxidação e adsorção ................................................................................................................................ 63

3.1 Oxidação por aeração e oxidação química................................................................................................. 633.2 Adsorção em carvão ativado...................................................................................................................... 67

4 Casa de química ....................................................................................................................................... 71

5 Coagulação e mistura rápida .................................................................................................................. 76

5.1 Princípios teóricos e mecanismos de coagulação ...................................................................................... 765.2 Coagulantes e auxiliares de coagulação..................................................................................................... 785.3 Mistura rápida............................................................................................................................................ 825.4 Parâmetros de projeto e operação das unidades de mistura rápida ............................................................ 845.5 Critério de seleção das unidades de mistura rápida ................................................................................... 85

6 Floculação................................................................................................................................................. 86

6.1 Princípios teóricos ..................................................................................................................................... 866.2 Parâmetros de projeto e de operação das unidades de floculação.............................................................. 896.3 Critérios de seleção das unidades de floculação ........................................................................................ 906.4 Metodologia para determinação dos gradientes de velocidade de floculação............................................ 91

7 Teoria da sedimentação e da flotação .................................................................................................... 95

7.1 Decantação................................................................................................................................................. 957.2 Flotação ..................................................................................................................................................... 98

8 Filtração.................................................................................................................................................. 103

8.1 Mecanismos da filtração em meio granular ............................................................................................. 1038.2 Carreira de filtração ................................................................................................................................. 1038.3 Aspectos de projeto e operação de filtros rápidos de areia ...................................................................... 1068.4 Métodos de operação dos filtros .............................................................................................................. 109

9 Desinfecção e fluoretação ...................................................................................................................... 113


Valter Lúcio de Pádua

9.1 Desinfecção ............................................................................................................................................. 1139.2 Fluoretação .............................................................................................................................................. 116

10 Estabilização química............................................................................................................................ 117

11 Anexos..................................................................................................................................................... 118

11.1 Roteiros de dimensionamentos hidráulicos e exercícios.......................................................................... 11811.1.1 Dimensionamento hidráulico de unidades de mistura rápida 11811.1.2 Dimensionamento hidráulico de unidades de floculação 12311.1.3 Dimensionamento hidráulico de decantadores 13011.1.4 Dimensionamento hidráulico de unidades de filtração 134

11.2 Formulário para descrição de ETA.......................................................................................................... 14011.3 Exercícios ................................................................................................................................................ 14511.4 Padrão de potabilidade de água para consumo humano........................................................................... 14911.5 Exemplo de diagnóstico de ETA ............................................................................................................. 16111.6 Roteiro para aula prática.......................................................................................................................... 172

12 REFERÊNCIAS E BIBLIOGRAFIA CONSULTADA ..................................................................... 179


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1 QUALIDADE DA ÁGUA(Autores: Ferreira, A. C. S. F; Pádua, V.L.)

Do volume total de água existente na natureza, apenas um pequeno percentual apresenta qualidade,quantidade e acessibilidade para ser utilizada nos sistemas de abastecimento e, freqüentemente, elanecessita ser tratada antes de ser distribuída à população. A degradação das águas por meio da poluiçãoe da não-racionalização do seu uso vem dificultando o seu tratamento, intensificando a escassez hídricae aumentando os riscos à saúde humana pelo seu consumo.

A Organização Mundial de Saúde (OMS) estimou, em 1996, que a cada 8 segundos morreu umacriança de infecção relacionada com a água e que, a cada ano, mais de cinco milhões de pessoasmorreram de doenças ligadas à água insegura para consumo ou ao saneamento inadequado (ANON1996 apud PAYMENT & HUNTER 2001). Segundo a OMS, se toda população tivesse acesso a água ea serviços de saneamento adequados, deveria haver redução anual de 200 milhões de episódios dedisenteria, 2,1 milhões de mortes causadas por disenteria, 76.000 casos de dracunculíase, 150 milhõesde casos de esquitossomose e 75 milhões de casos de tracoma (PAYMENT & HUNTER 2001).

Leis ambientais internacionais têm cada vez mais reconhecido o direito à saúde ambiental, o que incluio direito à alimentação, à água e à preservação do solo e da água. A Conferência Internacional sobre aÁgua e o Meio Ambiente, em 1992, adotou uma declaração reconhecendo “o direito básico de todosseres humanos a ter acesso a água limpa e saneamento a um preço acessível” (VIDAR & ALIMEKOUAR 2002).

Tendo em vista os riscos sanitários decorrentes da distribuição de água inadequada ao consumohumano, neste capítulo são: abordados processos de contaminação e poluição dos corpos d’água;apresentados e discutidos parâmetros físicos, químicos, radiológicos e biológicos utilizados nacaracterização da água; mencionadas as principais doenças relacionadas com a água; e apresentados ospadrões de potabilidade e a legislação pertinente em nosso país.

1.1 Classificação dos mananciais e usos da água

Devido à multiplicidade de aplicações da água nas diversas atividades humanas, o conceito de“qualidade da água” precisa ser relativizado em função do uso a que se destina. Visando a distribuiçãode água para consumo humano, deve-se avaliar a qualidade da água tomando-se como referência aPortaria 518/2004 do Ministério da Saúde. Os profissionais que lidam com os sistemas deabastecimento de água devem compreender a dinâmica da alteração da qualidade da água na natureza edas técnicas disponíveis para potabilizá-la antes de sua distribuição à população. Segundo Babbitt et al.(1962), as águas naturais podem ser classificadas como meteorológicas, de superfície e subterrâneas,sendo definidas como segue:

As águas meteorológicas precipitam-se da atmosfera sob a forma de chuva, granizo, neve, orvalho,etc. e geralmente são ricas em oxigênio dissolvido. São usadas como suprimento público de águaprincipalmente em ilhas oceânicas ou constituem uma reserva importante de água em locais quepassam por longos períodos de estiagem. Estas águas usualmente são potáveis sem tratamento,cuidando-se que a área de captação e os meios subseqüentes de armazenamento sejam adequadamenteprotegidos. No Brasil, a captação de água de chuva destinada ao consumo humano tem-se difundidonos últimos anos através da construção de cisternas na região semi-árida do País.

As águas subterrâneas são encontradas abaixo do nível do terreno. As temperaturas variam pouco,com uma média de 1,1 a 1,6ºC acima da temperatura média anual do ar da região. Estas aumentam


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0,5ºC para cada 15 a 30m adicionais em profundidade. Quando a água percola através do solo, sãoabsorvidos o ácido carbônico e ácidos orgânicos. A acidez da água aumenta a solubilidade de outrosmateriais, especialmente minerais, que podem conferir sabores característicos à água. A quantidade demateriais dissolvidos na água subterrânea normalmente é alta. O oxigênio dissolvido na água, antes damesma percolar no solo, é usualmente exaurido pela oxidação da matéria orgânica, de modo que aságuas subterrâneas são, normalmente, deficientes em oxigênio dissolvido e podem ser ricas em dióxidode carbono.

As águas superficiais constituem o manancial mais comumente utilizado para abastecimento, porém,por estar mais sujeita à contaminação e poluição, a qualidade sanitária das águas superficiais naturais éconsiderada insegura para ser utilizada sem tratamento. No Brasil, a Portaria 518/2004 exige que todaágua superficial seja filtrada e desinfetada antes de ser destinada ao consumo humano. Freqüentementeas águas superficiais são ricas em materiais em suspensão e nelas estão presentes minerais dissolvidostípicos do solo da região e subprodutos resultantes da degradação da vegetação local que podemconferir sabor, odor e cor à água.

É conveniente destacar a distinção conceitual que se faz entre poluição e contaminação. Num conceitoamplo do ponto de vista sanitário, considera-se poluição a alteração das propriedades físicas, químicas,radiológicas ou biológicas naturais do meio ambiente (ar, água e solo), causada por qualquer forma deenergia ou por qualquer substância sólida, líquida ou gasosa, ou combinação de elementos, em níveiscapazes de, direta ou indiretamente: a) ser prejudicial à saúde, à segurança e ao bem estar daspopulações; b) criar condições inadequadas para fins domésticos, agropecuários, industriais e outros,prejudicando assim as atividades sociais ou econômicas; ou c) ocasionar danos relevantes à fauna, àflora e a outros recursos naturais.

A contaminação tem recebido uma definição mais restrita ao uso da água como alimento. Olançamento de elementos que sejam diretamente nocivos à saúde do homem ou de animais, bem comoa vegetais que consomem esta água, independentemente do fato destes viverem ou não no ambienteaquático, constitui contaminação; assim, a contaminação constitui um caso particular de poluição daágua.

No Brasil, o Conselho Nacional do Meio Ambiente, CONAMA, publicou a Resolução n. 20, de 18 dejunho de 1986, que classifica as águas doces, salobras e salinas do País, ordenando-as em função dascaracterísticas física, química e biológica da água dos mananciais, tornando obrigatória a determinaçãode dezenas de parâmetros para caracterizar as águas e assegurar seus usos predominantes. Adeterminação destes parâmetros tem sido sistematicamente descumprida devido à falta de recursoshumanos, materiais e financeiros em muitos órgãos federais, estaduais e municipais que poderiamexercer esta atividade. Observa-se na Tabela 1 os usos da água preconizados na Resolução n.20 doCONAMA em função da classificação dos mananciais.

Tabela 1 - Classificação das águas doces, usos e tratamento requerido segundo o CONAMASalinidade Classificação Usos

Classe especial Abastecimento e biota aquáticaClasse 1 Abastecimento, biota aquática, Recreação c/ contato primário,

Irrigação e Aqüicultura.Classe 2Classe 3 Abastecimento, irrigação e Dessedentação de animais.

Doces(salinidade ≤0,50‰ ou 500mg/L)

Classe 4 Navegação, biota aquática e usos menos exigentes.Classe 5 Recreação c/ contato primário, biota aquática e aqüicultura.Salinas

(salinidade entre0,5‰ e 30‰)

Classe 6 Navegação comercial, harmonia paisagística e recreação c/contato secundário.

Salobras(salinidade ≥30‰)

Classe 7 Recreação c/ contato primário, biota aquática e aqüicultura.


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Classe 8 Navegação comercial, harmonia paisagística e recreação c/contato secundário.

Devido à complexidade dos fatores que determinam a qualidade das águas (hidrodinâmicos, físicos,químicos e biológicos), amplas variações são encontradas entre rios ou lagos localizados em diferentesregiões. Da mesma forma, a extensão e a severidade dos danos causados por impactos antropogênicostambém variam amplamente entre os diferentes tipos de mananciais e suas característicashidrodinâmicas, como exemplos citam-se o tempo de detenção, vazão, morfologia e padrão de misturada coluna de água. Deve-se destacar também que os diversos usos da água, tais como consumo ehigiene humanos, pesca, agricultura (irrigação e suprimento para animais), transporte fluvial, produçãoindustrial, resfriamento industrial, diluição de resíduos, geração de energia elétrica e atividadesrecreacionais, são afetados de modos diferentes pela alteração da qualidade da água, comoexemplificado na Tabela 2, onde se observa que a presença de matéria orgânica pode ser benéfica àirrigação, mas, por outro lado, acarreta sérios problemas à potabilização da água para consumohumano.

O aumento das atividades industriais e agrícolas e o crescimento populacional intensificam a demandapor água ao mesmo tempo em que contribuem para a deterioração da sua qualidade. As maioresdemandas vêm de atividades que usualmente são menos exigentes em relação à qualidade da água, talcomo a agricultura, produção de energia e resfriamento industrial, em comparação aos suprimentospara consumo humano e determinadas manufaturas industriais. Assim, a água é vital para a proteção dasaúde humana e também para o desenvolvimento econômico. O conflito potencial entre os diversosusos da água, no que se refere à qualidade e quantidade, tem gerado tensões e problemas legais.

A importância do abastecimento de água deve ser encarada sob os aspectos sanitário e econômico, semque o segundo prevaleça sobre o primeiro. Num quadro de escassez hídrica, o consumo humano e adesedentação de animais são considerados usos prioritários. A água é a substância mais abundante nossistemas vivos, perfazendo 70% ou mais da massa da maioria dos organismos, havendo uma demandafisiológica, pois, ao ser eliminada pelo organismo através da urina (53%), pela evaporação da pele edos pulmões (42%) e pelas fezes (5%), ela precisa ser reposta através da ingestão de líquidos ealimentos que a contenham. Em níveis bioquímico e celular, há necessidade de água para regular atemperatura corporal e para atuar como solvente e veículo de componentes a serem excretados para ofuncionamento do organismo.

Tabela 2 – Limitações dos usos das águas devido a degradação de sua qualidadeUsos

Poluentes oucontaminantes

Água paraconsumohumano

Biotaaquáticae Pesca

Recreação Irrigação UsosIndustriais

Produçãode energia eresfriamento

Transporte

Patógenos XX 0 XX X XX1 na naSólidos Suspensos XX XX XX X X X2 XX3

Matéria orgânica XX X XX + XX4 X5 naFitoplâncton XX5,6 X7 XX + XX4 X5 X8

Nitrato XX X na + XX1 na naSais9 XX XX na XX XX10 na naElementos traço XX XX X X X na naMicropoluentesOrgânicos XX XX X X ? na naAcidificação X XX X ? X X na

Fonte: Modificado de Chapman (1996).


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Os profissionais que trabalham com sistemas de abastecimento de água devem estar atentos ao fato deque a qualidade da água dos mananciais pode variar naturalmente ou pela ação humana e que a não-proteção dos mananciais pode implicar em sérios problemas relacionados a potabilização da água,aumentando os riscos sanitários e inviabilizando o emprego de técnicas de tratamento mais simples emenos onerosas que poderiam ter sido utilizadas antes da deterioração da qualidade da água domanancial. Neste sentido, torna-se importante apresentar o conceito de “múltiplas barreiras”, quepreconiza a atenção à água desde o manancial até o momento de ser utilizada pelo consumidor. Assim,é de primordial importância que todo o sistema de abastecimento de água seja projetado, construído,operado e mantido corretamente, tomando-se as providências necessárias para evitar a deterioração daqualidade da água no manancial, na captação, na adução, no tratamento, no recalque, na reservação, nadistribuição e nas próprias instalações hidráulico-sanitárias prediais.

Na Tabela 3 listam-se possíveis fontes de deterioração das águas, incluindo as impurezas adquiridas nasdiversas fases do ciclo hidrológico. Deve-se procurar conhecer e evitar os caminhos que levam àpoluição e contaminação da água, para reduzir os riscos sanitários e os custos associados ao tratamentoda água.

Tabela 3 – Caminhos da poluição e contaminação das águasReferência Caminhos da poluição e da contaminação

Precipitação atmosférica: as águas de chuva podem arrastar impurezas existentes na atmosferaEscoamento superficial: as águas lavam a superfície do solo e carreiam impurezas tais como partículasdo solo, detritos vegetais e animais, microrganismos patogênicos, fertilizantes, agrotóxicosInfiltração no solo: nesta fase parte das impurezas pode ser filtrada e removida, mas dependendo dascaracterísticas geológica locais, outras impurezas podem ser adquiridas através, por exemplo, dadissolução de compostos solúveis ou do carreamento de matéria fecal originada de soluçõesinadequadas para o destino final dos dejetos humanos, como as fossas negras.Uso e ocupação do solo: o uso e a ocupação do solo exercem influência significativa sobre a qualidadee a quantidade de água dos mananciais.Lançamentos diretos: despejos de águas residuárias e de resíduos sólidos lançados inadequadamentenos mananciais.

Manancial

Intervenções estruturais: canalizações de rios, barramentos e desvio de água numa mesma baciahidrográfica ou entre bacias e o bombeamento excessivo da água de aqüíferos podem, a longo prazo,causar problemas superiores que superam os benefícios previstos originalmente. Nas represas asimpurezas sofrem alterações decorrentes de ações de naturezas física, química e biológica. Por outrolado, o represamento favorece a remoção de partículas maiores por sedimentação e cria condiçõesmais favoráveis para o crescimento de espécies de algas que podem ser prejudiciais ao tratamento deágua.Captação: deve ser localizada em local sanitariamente protegido, distante de pontos de lançamento depoluentes ou contaminantes. O projeto da captação deve evitar a água mais superficial, por exemplo,quando há floração de algas, e impedir o arraste de lodo do fundo do manancial, o qual podeapresentar concentração elevada de compostos orgânicos e inorgânicos indesejáveis.Adução: deve ser executada com os devidos cuidados; por exemplo, não se admite aduzir água tratadaem canais abertos.

Captação, adução,tratamento edistribuição Tratamento: nas próprias instalações de tratamento existem possibilidades de contaminação como em

canais abertos que aduzem água filtrada, pelo mau estado de conservação das diversas unidades detratamento, pelo uso inadequado de produtos químicos, seja por sua má qualidade ou pela dosageminadequada dos mesmos.

XX Dano acentuado, exigindo maiores custos emtecnologias de tratamento ou excluindo o uso

3 Assoreamento em canais

X Menor dano 4 Indústrias eletrônicas0 Nenhum dano 5 Entupimento de filtrosna Não aplicável 6 Odor, sabor e/ou cianotoxinas (este último desde que

estejam presentes cianobactérias)+ A degradação da qualidade da água pode ser

benéfica para este uso7 Em tanques de peixes, maiores biomassas fitoplanctônicas

podem ser aceitáveis? Efeitos ainda não completamente compreendidos 8 Desenvolvimento de macrófitas, além do fitoplâncton1 Indústrias alimentícias 9 Inclui boro, fluoreto, etc.2 Abrasão 10 Cálcio, Ferro, Manganês em indústrias têxteis, etc.


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Recalque e distribuição: no sistema de recalque a deterioração da qualidade da água pode ocorrer, porexemplo, pelo posicionamento muito próximo das linhas de distribuição de água das linhas deesgotamento sanitário. Os reservatórios de água devem ser cobertos e o sistema deve funcionarsempre com pressão satisfatória.Instalações hidráulico-sanitárias prediais: devem ser executados com materiais e técnicas adequadas,evitando-se interconexões perigosas e refluxos que podem introduzir água contaminada no sistema dedistribuição.

1.2 Material dissolvido e em suspensão presentes na água

Água quimicamente pura (H2O) é encontrada na natureza somente quando ela está sob a forma devapor. Quando as moléculas de água na atmosfera se condensam, as impurezas começam a acumular-se: gases dissolvem-se nas gotas de chuva e, ao atingir a superfície, a água dissolve uma série desubstâncias que são incorporadas à água, tais como cálcio, magnésio, sódio, bicarbonatos, cloretos,sulfatos e nitratos, traços de alguns metais como chumbo, cobre, manganês e compostos orgânicosprovenientes dos processos de decomposição que ocorrem no solo. As águas superficiais e subterrâneaspassam a ter impurezas que sofrerão variações com a geologia local, vegetação e clima. Contudo, doponto de vista da potabilidade, o conceito de pureza da água é totalmente diverso do conceito químico.A pureza química da água (H2O) é não só dispensável como até mesmo indesejável. A água é umalimento que, embora não tenha valor energético, contribui fundamentalmente para a edificação doorganismo pela presença de sais e gases dissolvidos, contribuindo para o equilíbrio osmótico da célula.Os primeiros organismos vivos provavelmente apareceram em um ambiente aquoso, e a evolução delesfoi marcada pelas propriedades deste meio, por isso todas as funções celulares são tão adaptadas edependentes das características físicas e químicas da água.

Por outro lado, o excesso de impurezas na água, de natureza química ou biológica, pode causar sériosdanos à saúde humana e às suas atividades econômicas. Deste modo, é indispensável que se faça acaracterização física, química, biológica e radiológica da água que em conjunto indicarão quãoimpactado está o manancial, em que classe de qualidade da água o mesmo pode ser incluído, quais asrestrições para seu uso e qual a tecnologia de tratamento será mais adequada utilizar em função dosusos previstos. Para se fazer a caracterização da água, as amostras devem ser coletadas e preservadasobedecendo cuidados e técnicas apropriadas; as determinações dos parâmetros são feitas segundométodos padronizados por entidades especializadas.

Durante o período de utilização do manancial devem ser feitos levantamentos sanitários regulares,acompanhados da caracterização da água, com os objetivos de descobrir eventuais alterações naqualidade da água bruta e avaliar a eficiência do tratamento, quando este se fizer necessário. No caso deágua destinada ao consumo humano, a proteção dos mananciais é a primeira linha de defesa dochamado princípio de múltiplas barreiras, pelo qual procura-se alcançar alto grau de segurança naqualidade da água distribuída à população através da vigilância e controle das diversas etapas quecompõem o sistema de abastecimento.

1.2.1 Natureza biológica

O risco mais comum e disseminado para a saúde humana, associado ao consumo de água, origina-se dapresença de microrganismos patogênicos que podem causar doenças variando de gastrenterites brandasa doenças fatais. Por outro lado, alguns microrganismos, mesmo que não-patogênicos, podem causarproblemas significativos. Um dos primeiros problemas descritos relacionados com a presença demicrorganismos na água tratada refere-se a bactérias que usam compostos dissolvidos do ferro,chamadas bactérias do ferro, tais como Crenothrix, Leptothrix, Spirophyllum, Gallionella e outras, quepodem ocasionar mudanças no grau de oxidação ou redução do ferro; produção ou decomposição doscompostos do ferro; mudanças no teor de dióxido de carbono na água e aumento da coloração da água.Fungos e actinomicetos usualmente têm sido associados com o sabor e odor da água. Certos


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actinomicetos são hábeis em degradar anéis selantes de borracha, encontrados nas tubulações, o quepode levar a vazamentos. Águas subterrâneas anaeróbias podem conter bactérias que utilizam o metanocomo fonte de energia e cuja biomassa pode levar à obstrução de tubulações, mas estas não contribuempara incrementar as contagens de bactérias heterotróficas (não são detectadas por esta análise).Bactérias nitrificantes também podem ser encontradas neste tipo de água quando a remoção da amôniaé incompleta ou quando a monocloramina é utilizada como um desinfetante. O crescimento destasbactérias leva à produção de nitrito e ao aumento dos valores de contagens de bactérias heterotróficas.Em tubulações com corrosão, podem estar presentes as bactérias sulfato redutoras, que exercem papelimportante na corrosão microbialmente induzida, gerando queixas dos consumidores pela coloração daágua e pelas manchas provocadas em utensílios e roupas. Onde bactérias multiplicam-se, protozoários einvertebrados podem estar presentes pelo consumo biomassa. A temperaturas elevadas, protozoárioscom propriedades patogênicas (como Acanthamoeba, Naegleria) podem multiplicar-se. Copépodos(tipo de invertebrado), hospedando o nematódeo patogênico Dracunculos medinensis, também podemmultiplicar-se nestes sistemas.

Nos itens seguintes são feitas considerações sobre as principais doenças de origem biológicarelacionadas com a água, patógenos emergentes de veiculação hídrica, presença de organismospatogênicos no sistema de distribuição de água e organismos indicadores de contaminação.

1.2.1.1 Principais doenças de origem biológica relacionadas com a águaÁguas continentais contêm microrganismos inerentes a elas, como bactérias, fungos, protozoários ealgas, alguns dos quais são conhecidos por produzir toxinas e transmitir doenças.

Os organismos patogênicos de transmissão hídrica e via oral mais amplamente conhecidos são listadosna Tabela 4. Contudo, observa-se, por exemplo, que a própria tabela revela as muitas incertezas queainda cercam os riscos associados aos vírus; além disso, diversos outros organismos têm sidoidentificados como agentes de surtos associados com o consumo de água, incluindo os protozoáriosIsospora e Microsporidium, dentre outros.

Embora possível, a associação de doenças causadas por helmintos com o consumo de água é menosnítida, sendo o consumo de alimentos e o contato com solos contaminados os modos de transmissãomais freqüentes.

Tabela 4 – Organismos patogênicos de transmissão hídrica e via orale sua importância para o abastecimento de água

Agente Patogênico Importânciapara a saúde

Persistênciana Águaa

Resistência aoClorob

DoseInfectanteRelativac

ReservatórioAnimal Importante

Bactérias:Campylobacter jejuni, C. coli– patogênica

Alta Moderada Baixa Moderada Sim

Escherichia coli – patogênica Alta Moderada Baixa Alta SimEscherichia coli – toxigênica AltaSalmonella typhi Alta Moderada Baixa Altad NãoOutras salmonelas Alta Prolongada Baixa Alta SimShigella spp. Alta Breve Baixa Moderada NãoVibrio cholerae Alta Breve Baixa Alta NãoYersinia enterocolitica Alta Prolongada Baixa Alta (?) SimPseudomonas aeruginosa e Moderada Podem

multiplicar-seModerada Alta (?) Não

Burkholderia pseudomalleiMycobacteriaLegionellaVírus:Adenovirus Alta ? Moderada Baixa NãoEnterovirus Alta Prolongada Moderada Baixa Não


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Hepatite A Alta ? Moderada Baixa NãoHepatite E Alta ? ? Baixa NãoVírus de Norwalk Alta ? ? Baixa NãoRotavirus Alta ? ? Moderada Não (?)Pequenos vírus arredondados Moderada ? ? Baixa (?) NãoProtozoários:Entamoeba hystolitica Alta Moderada Alta Baixa NãoGiardia intestinalis Alta Moderada Alta Baixa SimCryptosporidium parvum spp Alta Prolongada Alta Baixa SimAcanthamoebaToxoplasmaCyclosporaHelmintosDracunculus medinensis Alta Moderada Moderada Baixa Sim

?: não conhecido ou não confirmado; a: período de detecção da fase infectante na água a 20º C: reduzida - até 1 semana;moderada - de 1 semana a 1 mês; elevada - mais de 1 mês; b: quando a fase infectante encontra-se na água tratada emdoses e tempos de contato tradicionais. Resistência moderada - o agente pode não ser completamente destruído; baixaresistência - o agente usualmente é destruído completamente; c: dose necessária para causar infecção em 50% dosvoluntários adultos sãos; no caso de alguns vírus, pode bastar uma unidade infecciosa; d: a partir de experiência comvoluntários; e: a rota principal de infecção é pelo contato com a pele, mas pode infectar imunossuprimidos ou pacientes comcâncer por via oral. Fonte: adaptado de WHO (2003c).

Na Tabela 5 são apresentados os patógenos mais relevantes, hoje conhecidos, para o abastecimento deágua e relacionada sua ocorrência, tipo de doença que ocasiona, a transmissão, os sintomas esignificado sanitário, a partir de informações contidas no “WHO.Guidelines for Drinking-WaterQuality” (WHO 2003c).

Tabela 5 – Patógenos relevantes para o abastecimento de águaTipo deorganismo

Fonte eocorrência

Doençacausada

Transmissão Sintomas Significado sanitário

AdenovirosesVírus

Adenovírus(70nm diâm.)1

Tem sidoencontradoem váriosambientesaquáticos

Gastro-enterites;conjuntivites;faringites.

Por viarespiratória; etransmissão fecal-oral, em criançasnovas.

Infecções notratogastrintestinal,olhos, tratorespiratório evárias outrasinfecções.Apresenta febre.

Representa risco potencial àsaúde, ocorre em grandesquantidades em ambientesaquáticos e são resistentes aprocessos de desinfecção.

Acanthamoeba sppProtozoário devida livre.

Acanthamoebasp2

No solo, águadoce esalgada.

Encefaliteemorrágica enecrosante ouinflamação dacórnea(espéciesdiferentes).

Por aerosóis oupela poeira,atingindo o tratorespiratóriosuperior, pulmõese pele, usualmenteaflige pessoasdebilitadas.A inflamação dacórnea: porarmazenagem delente em águacontaminada.

Mudanças napersonalidade,dores de cabeça,nuca enrijecida,..., estado mentalalterado, letargia,coma, morte. Nocaso deinflamação dacórnea, é doençarara que podelevar a danos navisão, cegueira eperda do olho.

Os cistos são grandes, sendofacilmente removidos porfiltração. Contudo, sãoresistentes ao cloro, mas não ostrofozoítos (formas móveis).

Caliciviroses


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Vírus entérico

Vírus tipoNorwalk(32nm diâm.)3

O homem é oúnicohospedeiroconhecido.

Gastroenteriteaguda.

Via rota fecal-oral,pelo consumo deágua ou comidacontaminada.

Náuseas, vômitoe diarréia,terminando de 1a 3 dias.

Tem sido implicado como oagente etiológico de váriossurtos de gastroenterites.

Cryptosporidium parvumProtozoárioparasita decélulasintestinais .

Célulasinfectadas porC. parvum4 (4a 6 µm diâm.)

O homem é ohospedeiroprimário, masanimaispodem serhospedeirosintermediários. Cistos sãoresistentes,encontradosem água debeber ou derecreação.

Severa diarréiacom risco demorte emindivíduosimunocomprometidos oubranda emindivíduosimunocompetentes.

Bebendo águacontaminada porfezes humanas oude animais; oudurante recreaçãoem ambienteaquáticocontaminado,através de ingestãoacidental.

Náuseas,diarréia, vômitose febre.

Em 1993, um surto decriptosporidiose, associadocom o suprimento público deMilwaukee, resultou emdoença diarréica em cerca de403.000 pessoas. Omonitoramento desteprotozoário deve ser rápido eefetivo para permitir açõesapropriadas.

Dracunculus medinensisNematódeo,parasitando:sangue etecidos.

D.medinensis5

Água debebercontendohospedeirointermediário:microcrustáceos(copépodos).

Doençadebilitante quecausa poucamortalidade,mas provocaum amploespectro desintomasclínicos.

Ingestão de águacontendomicrocrustáceosinfectados.

Ulceração dapele, podendoocorrer infecçãobacterianasecundária.Sintomas devômito, diarréia,urticária e faltade ar, podemadvir de reaçãoalérgica.

A água de abastecimento é aúnica fonte de infecção com D.medinensis. Este é o únicoparasita humano que pode sererradicado pelo fornecimentode água de beber segura.

Entamoeba histolyticaProtozoárioparasita detecidos.

Trofozoítos deE. histolytica6

(10 a 60 µmdiâm.)

O homem é oreservatórioprimário,infestando ointestino(também:pulmão,cérebro efígado).Cistosresistem noambiente.

Infecçõesassintomáticasna maioria.Cerca de 10%de pessoasinfectadas,pode apresentardisenterias.

Ingestão dos cistosa partir de água ealimentoscontaminados.

Sintomas dedisenteriaamebianaincluem diarréia,cólicasabdominais,febre baixa efezes com sanguee muco.

A transmissão pela água poderepresentar contaminação dosuprimento de água com esgotodoméstico.

EnterovirosesVírusentérico. Têm sido

encontradosno esgoto eágua tratada.São estáveis

Uma série dedoenças debranda febre a:miocardites,meningoencefalites,

Transmitidos porrota oral-fecal, masé possível adisseminação porcontato pessoal e

Febre branda auma série deoutros sintomas.Têm sidorelatados casos

Há dados recentes de muitasinfecções ocorrendo porabastecimento de água o qualsatisfaz especificações detratamento, desinfecção equantificação de organismos


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Enterovírus(30nm diâm.)7

no ambiente eresistentes aocloro.

poliomielites efalha múltiplade órgãos emneo-natos.

por viarespiratória.Infecção pode seradquirida pelaágua contaminada,alimentos evômito.

crônicos depolimiosites,cardiomiopatiadilatada esíndrome dafadiga crônica.

indicadores.

Escherichia coli O157:H7 e outras cepas patogênicas.Bactériaentérica.

E. coli8.

O homem é ohospedeiroprimário.Gatos,galinhas,porcos ecabras podemservir dereservatório

Infecções notrato urinário,bacteremia,meningites edoençasdiarréicas.

Principal rota porágua e alimentoscontaminados.Transmitidotambém porcontato comanimais ou compessoascontaminadas.

Mal-estar quepode apresentar-se como diarréiabranda, infecçãohemorrágica docólon, diarréiaaquosa, cólicasabdominais,náusea, dor decabeça, diarréiacom sanguecrônica, vômitose febre.

Um dos mais recentes surtos deE. coli O157:H7 ocorreu nosuprimento de água de umacomunidade de fazendeiros, noCanadá em maio de 2000, onde7 pessoas morreram e 2.300ficaram doentes.

Giardia intestinales (syn. G. lamblia)Protozoárioflageladoparasita.

G.intestinalis9

Hospedeirossão o homene váriosanimais. Oscistos sãoresistentesinclusive aocloro.

Infecçõespodem serassintomáticas.Pode provocarsubnutrição emcasos severos.

Ingestão de águaou alimentocontaminados.Também podemser rotas detransmissão: águade recreação econtato pessoal.

Diarréia, dorabdominal edesnutrição, emcasos severos.

Surtos têm sido associados aconsumo de águas superficiaisapenas cloradas. A destruiçãodos cistos requer longo tempode contato e altas doses decloro.

Legionella spp

Bactériaheterotrófica.(42 espécies).

L.pneumophila10

Desenvolve-se em águasparadas abaixastemperaturase baixaconcentraçãode nutrientes.

Legionellapneumophila éo maisimportantepatógeno e éresponsávelpela febre dePontiac elegionelose.

Transmissão porinalação deaerosóis contendoas bactérias. Porcontato pessoalnão comprovado.

Febre, dor decabeça, náuseas,vômitos, dormuscular eprostração.Legionelosecausapneumonia.

Pode multiplicarextracelularmente e parasitarprotozoários, dessa forma, ouabrigada em sedimentos, torna-se resistente ao cloro. Surtos delegionelose têm sido atribuídosà água potável contaminada,sistemas de resfriamento e águados sistemas de distribuição.

Mycobacterium avium complex (MAC) – (M. avium e M. intracellulare)Bactériasheterotróficas

Macrófagospreenchidos

Cresce emambientesaquáticosadequados,notavelmenteem biofilmes.

Infecçõeshumanas e deanimais dospulmões,nóduloslinfáticos, pele,ossos e tratosgastrointestinalegenitourinário.

Sua presença naágua de beberconfirma estacomo uma rota deexposição.

Doençaspulmonares,osteomielites eartrites sépticas.Estas bactériassão a maior causade infecçõesoportunistas empacientesimunocomprometidos e 2º causamais comum de

Resiste aos processos dedesinfecção e procedimentosusuais de monitoramento,como contagem de bactériasheterotróficas, podem falhar(crescimento lento em meios decultivo).


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com MAC11. mortes empacientes HIVsoro-positivos.

Pseudomonas aeruginosaBactériaheterotróficacomficocianina.

P.aeruginosa��

Ocorre emáguasnaturais eprolifera nosistema dedistribuição eem sistemasde águaquente. Éencontradanas fezes, nosolo, na águae no esgoto.

Causa doençasbrandas emindivíduossaudáveis,ocasionandoinfecçõessecundárias emferimentos ecirurgias.Causa fibrosecística empacientesimunocomprometidos.

É um patógenooportunista.Infecção resulta derachaduras na pele,feridas ou outroscanais deinfecções. Suapresença na águapode contaminaralimentos eprodutosfarmacêuticos,deteriorando-os epodendo causarcontaminaçõessecundárias peloseu consumo e uso.

Pneumonias einfecçõesdiversas.

Sua presença na água potávelindica séria deterioração naqualidade bacteriológica, éfreqüentemente associado comqueixas de sabor e odor. Estáligada a baixas taxas de fluxono sistema de distribuição euma elevação na temperatura.

RotavírusVírus entérico

Rotavírus(40nm diâm.)13

Água ealimentos sãofontespotenciais.

Gastroenteriteviral aguda.

A transmissãopode ser via rotafecal-oral, gotas eaerosóis via rotarespiratória ou porcontato pessoal epor superfíciescontaminadas.

Febre, vômitos,diarréia aquosacrônica cólicasabdominais.

A presença de rotavírus naágua abastecida ou a ocorrênciade epidemias originadas deágua de consumo contaminada,tem sido demonstrado.

Salmonella typhiBactériaentérica.

S. typhy14

AsSalmonellassãoorganismosresistentessobrevivendoem ambienteshúmidos.Homens eanimais sãohospedeiros

Salmoneloses. S. typhi e S.paratyphi A, sãotransmitidos depessoa-a-pessoapor água ealimentoscontaminados. S.paratyphi B podeser transmitidoatravés de leite elaticínioscontaminados.

A doença podeevoluir para:gastroenterite(com diarréiabranda afulminante,náuseas evômitos);bacterenemia ousepticemia (picosde febre comculturas desanguepositivas); febreentérica (febrebranda ediarréia); ousimples portador,em pessoas cominfecção prévia.

Surtos têm sido registradospara S. typhi e não para outrossorotipos. Os surtosrelacionados ao abastecimentode água têm sido associadoscom o consumo de águasubterrânea e superficialcontaminadas einsuficientemente desinfetadas.

Shigella spp

Bactéria.

Os primatassuperioresparecem ser oúnicohospedeironatural paraShigella,permanecend

Shigeloses.

São transmitidaspor rota fecal-oral.São transferidaspessos-a-pessoapela água e comidacontaminadas.Podem serdispersas pormovimentos do ar,

A incubação é de36 a 72h. Apenas200 organismosingeridos jápodem causar adoença. Doresabdominais,febre e diarréiaaquosa ocorrem

Apesar das shigeloses nãoserem freqüentementedispersas por veiculaçãohídrica, os maiores surtos têmocorrido por esta via. Apresença de Shigella spp. Emsuprimentos de água indicacontaminação recente porfezes.


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Shigella sp.15

o localizadasem célulasintestinais.

dedos, alimentos efezes. Epidemiaspodem ocorrer emcomunidadesmuito populosasem um espaçomuito restrito.

no início dadoença. Ossintomas podemser brandos ouseveros, deacordo com aespécie. Os casosmais severos sãocausados por S.dysenteriae tipo1.

Vibrio choleraeBactéria

V. cholerae16

Espéciespatogênicassãoassociadas amoluscos ecrustáceos emlagos, rios eno mar deregiõestropicais etemperadas,decrescendoemtemperaturasabaixo de20ºC.

Cólera,sorotipos: V.cholerae O1,tem 2biogrupos – oclássico e El tor(de severidadevariada); V.cholerae O139,causandogastroenteritesauto-limitantes,infecçõesdanosas ebacteremia.

Transmitida porrota fecal-oral, aspessoas adquirem ainfecção poringestão de água ealimentoscontaminados.

Muitas infecçõessãoassintomáticas(60% do grupoclássico e 75%do El tor).Sintomas variamde brandos aseverosapresentando:aumento naperistalseseguido porrelaxamento,fezes muitoaquosas e commuco. Mortesresultam de casosnão tratados,numa freqüênciade 60%, porseveradesidratação eperda deeletrólitos.

Alguns grupos sorológicospodem ser habitantes normaisda água. A presença dospatogênicos, V. cholerae O1 eO139 nos suprimentos de águapode ter sérias implicaçõespara a saúde pública e aeconomia das comunidadesafetadas. V. cholerae éextremamente sensível àdesinfecção.

Vírus da hepatite AVírus

Vírus dahepatite A (27-32nm diâm.)17

Água ealimentoscontaminadospor fezes

Hepatite A Ingestão de água ealimentoscontaminados econtatohomosexual.

Período deincubação de 10a 50 dias. É umadoença brandacaracterizada poriniciarrepentinamentecom febre, urinaescura, mal-estar,náuseas, anorexiae desconfortoabdominalseguido deicterícia.

A água contaminada por fezestem sido implicada em muitossurtos no mundo. O vírus dahepatite A é rapidamenteinativado por radiação UV epor concentrações de clororesidual de 2,0 – 2,5mg L-1.

Vírus da hepatite EVírus Algumas

cepas podemserzoonóticas.Humanos,primatas,porcos e ratostêm sido

Hepatite tipo E:hepatite viralaguda(assemelha-se àdo tipo A).

Surtos sãousualmenteassociados comsistemas desuprimento deágua paraabastecimento

Icubação:1 a 8semanas.Sintomas: dorabdominal,anorexia, urinaescura, febre,hepatomegalia,icterícia, mal-

Notáveis epidemias, associadascom o abastecimento de águacontaminada, têm ocorrido emvárias partes do mundo.


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Vírus dahepatite E(diâm. = 32 a34nm)18

relacionadoscomosuscetíveis ainfecções.

contaminados porfezes. Transmissãopor contato pessoalparece ter mínimachance de ocorrer.

estar, náuseas evômitos. Onde éendêmica, écausa importantede morte porfalha do fígado,especialmenteem mulheresgrávidas

Yersinia enterocoliticaBactériaentérica.

Y.enterocolitica19

Animaisdomésticos eselvagenspodem serreservatóriode tipos nãopatogênicosao homem (àexceção doporco).Y.enterocolitica tem sidoisolada deamostrasambientais,especialmenteda água.

Certas cepas deY.enterocoliticapodem causaryersinose.

Y. enterocoliticapode sertransmitida poringestão dealimento e águacontaminados.Pode ocorrertransmissão diretade pessoa-a-pessoae de animal-a-pessoa, mas asimplicações aindasão desconhecidas.

Y. enterocoliticapenetra na célulado hospedeiro.Crianças podemser maissuscetíveis.Sintomasincluem: doresabdominais,febre, dor decabeça, diarréia esensibilidade àluz. Vômitos,meningites einfecções nosolhos podemocorrer.

Cepas patogênicas de Y.enterocolitica podem atingir aágua abastecida por fontes deágua contaminadas com esgoto.Tipos patogênicos não sãoisolados da água bruta outratada, a não ser que tenhahavido contaminação porpoluição fecal. Sua presença naágua tratada pode ser evitadapela prática de cloraçãopadronizada em águas combaixa turbidez.

1) http://web.uct.ac.za/depts/mmi/stannard/adeno.html2) http://www.cdfound.to.it/HTML/aca1.htm3)http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ICTVdb/ICTVdB/12000000.htm4) http://www.epa.gov/safewater/consumer/crypto.pdf5)http://martin.parasitology.mcgill.ca/JIMSPAGE/dracunc.htm6)http://atlas.or.kr/atlas/include/viewImg.html?uid=6337)http://web.uct.ac.za/depts/mmi/stannard/picorna.html8)fonte: http://www.wadsworth.org/databank/ecoli.htm9)http://www.dpd.cdc.gov/dpdx/HTML/ImageLibrary/Giardiasis_il.asp?body=G-L/Giardiasis/body_Giardiasis_il1.htm10)http://genome3.cpmc.columbia.edu/~legion/leg_info.html11)http://medlib.med.utah.edu/WebPath/TUTORIAL/AIDS/AIDS030.html

12)http://www.masdebuceo.com/articulo.cfm?idArticulo=144113) http://web.uct.ac.za/depts/mmi/stannard/rota.html14) http://www.healthcentral.com/mhc/img/img1048.cfm15)http://www.denniskunkel.com/StockImages/97304C.jpg16)http://www.learner.org/channel/courses/biology/units/infect/images.html17)http://www.who.int/emc-documents/hepatitis/docs/whocdscsredc2007.pdf/VirusPDF[4].PDF18)http://www.cdc.gov/ncidod/diseases/hepatitis/slideset/hep_e/slide_1.htm19) http://bt.swmed.edu/BioThreatinfo/CatB/20236A.jpg

A contaminação dos corpos d’água por excretas de animais e humanos introduz o risco de infecçãopara aqueles que usam as águas para beber, preparar alimentos, higiene pessoal e mesmo recreação.Além da ingestão de água contaminada, alguns organismos, capazes de colonizar sistemas dedistribuição, podem ser transmitidos via inalação de aerosóis, por exemplo, bactérias do gêneroLegionella e os protozoários Naegleria fowleri e Acanthamoeba spp, agentes, respectivamente, daencefalite meningocócica amebiana e da meningite amebiana. Na Tabela 6 tem-se uma listagem daclassificação de doenças relacionadas com a água, transmitidas de formas variadas. Com relação àtransmissão do patógeno, o número de casos sintomáticos não é o único problema. É possível umindivíduo ser infeccioso, mas não-sintomático. Estes indivíduos assintomáticos são normalmentemóveis, devido à falta de morbidez, e têm um alto potencial para disseminar amplamente um patógenopela comunidade.

Tabela 6 – Doenças relacionadas com o abastecimento de águaTransmissão Doença Agente(s) patogênico(s) medida(s)

-Cólera-Febre tifóide-Giardíase

-Vibrio cholerae O1 e O139;-Salmonella typhi;-Giardia lamblia;

� Implantar sistema de abastecimento etratamento de água, com fornecimento emquantidade e qualidade para consumo


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Doenças deveiculação hídrica=> causadas pelaingestão da águacontaminada.

-Amebíase-Hepatite infecciosa-Diarréia aguda

-Entamoeba histolytica;-Vírus de Hepatite tipo A e E;-Balantidium coli,Cryptosporidium sp, Bacciluscereus, Staphylococcus aureus,Campylobacter sp, Escherichiacoli enterotoxigênica,enteropatogênica eenterohemolítica, Shigella sp,Yersinia enterocolítica,Asterovírus, Calicivírus,Calicivírus tipo Norwalk,Rotavírus A e B.

humano, uso doméstico e coletivo;� Proteger de contaminação os mananciais efontes d’água;� Proteger de contaminação o sistema dedistribuição.

Doençasrelacionadas com autilização da águana higienização=> por condiçõesinsalubres dehigienização com aágua ou poucahigiene.

-Escabiose (sarna)-Pediculose (piolho)-Tracoma-Conjuntivitebacteriana aguda-Salmonelose

-Tricuríase-Enterobíase-Ancilostomíase-Ascaridíase

-Sarcoptes scabiei;-Pediculus humanus;-Clamydia trachomatis;-Haemophilus aegyptius;

-Salmonella typhimurium, S.enteritides;-Trichuris trichiura;-Enterobius vermicularis;-Ancylostoma duodenale;-Ascaris lumbricoides.

� Implantar sistema adequado deesgotamento sanitário;� Instalar abastecimento de águapreferencialmente com encanamento nodomicílio;� Instalar melhorias sanitárias domiciliarese coletivas;� Instalar reservatório de água adequadocom limpeza sistemática (a cada 6 meses).

Doençasrelacionadas com aágua => porvetores que sereproduzem naágua.

-Malária

-Dengue-Febre amarela-Filariose

-Plasmodium vivax, P. malarie eP. falciparum;-Grupo B dos arbovírus;-RNA vírus;-Wuchereria bancrofti.

� Eliminar o aparecimento de criadourosde vetores com inspeção sistemática emedidas de controle (drenagem, aterro eoutros);� Dar destinação final adequada aosresíduos sólidos.

Doençasassociadas à água=> por vetores quevivem na água.

-Esquistossomose-Leptospirose-Dracunculíase

-Schistosoma mansoni;-Leptospira interrogans;-Dracunculus medinensis (vermeda Guinea).

� Controlar vetores e hospedeirosintermediários.

Fontes: Adaptado e modificado de Saunders, 1976 apud BRASIL, 2004 e de Bradley, 1974 apudEisenberg et al., 2001.

A dose infectante para cada patógeno varia relativamente ao tipo de organismo, ao endemismo dadoença que o mesmo ocasiona (varia de local a local) e à suscetibilidade do indivíduo exposto, masuma comparação relativa pode ser obtida a partir da Tabela 4. Deve-se ressaltar que a população maissuscetível a contrair doenças de veiculação hídrica são crianças, pessoas que estão debilitadas ouvivendo sob condições de falta de saneamento, portadores de síndrome da imunodeficiência adquirida,os doentes e as pessoas de idade avançada. Para estas pessoas as doses infectivas são significantementemais baixas do que para a população adulta em geral. Conclui-se, portanto, que para a promoção dasaúde pública é fundamental considerar: a) a associação das doenças com uma fonte ambiental emparticular, a qual vai ditar o tipo de intervenção que poderá ser adotada e b) a importância de fatoressociais, como reformas político-sociais, para uma intervenção maior na redução de doenças e promoçãoda saúde. Deste modo, fatores biológicos (como o ciclo de transmissão de uma doença) tanto quantofatores sociais (como a pobreza) determinam o impacto de um patógeno, em particular, sobre a saúdepública de uma dada região ou país (EISENBERG et al., 2001).

1.2.1.2 Patógenos emergentes de veiculação hídricaSegundo a OMS, são considerados patógenos emergentes aqueles que têm aparecido em uma populaçãohumana pela primeira vez, ou haviam ocorrido previamente, mas estão aumentando em incidência ou


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expandindo em áreas onde eles não tinham sido previamente registrados, usualmente em um períodomaior que duas décadas (WHO 1997 apud WHO 2003a). Investigando a história de muitas doençasobserva-se que a evolução de ambos, humanos e patógenos, são interligadas: a migração humana temdisseminado doenças infecciosas ou tem colocado pessoas em contato com novos patógenos; mudançasambientais globais têm expandido a amplitude de patógenos conhecidos ou têm criado condições para quemicrorganismos indígenas emirjam como patógenos humanos; técnicas modernas na pecuária, tantoquanto alguns dos métodos mais tradicionais de criação de animais em fazenda, criam um risco a partir denovas doenças zoonóticas (WHO 2003a).

Nos últimos anos tem sido dada atenção especial à presença dos protozoários Giardia e Cryptosporidiumna água destinada ao consumo humano. A giardíase e a criptosporidiose são zoonoses que têm comoprincipais fontes de contaminação os esgotos sanitários e as atividades agropecuárias. Sua remoção nasestações de tratamento de água é mais difícil que a maioria dos demais organismos patogênicos e astécnicas de pesquisa para sua identificação em amostras de água ainda não estão consolidadas. A elevadacontaminação de mananciais é, portanto, um fator de risco potencial da presença de protozoários na águatratada. Assim sendo, do ponto de vista de controle e da vigilância da qualidade da água, e sob aperspectiva da avaliação de riscos, a disciplina do uso do solo e a proteção dos mananciais assumemimportância tão significativa quanto o correto controle operacional das estações de tratamento de água.

Na Tabela 7 apresentam-se os eventos que podem direcionar a emergência ou re-emergência de patógenosna água, destacando-se novos ambientes, novas tecnologias, mudanças no comportamento humano evulnerabilidade e avanços científicos.

Tabela 7 – Exemplos de potenciais direcionadores dos patógenos emergentes e re-emergentes na águaNOVOS AMBIENTES: MUDANÇAS NO COMPORTAMENTO HUMANO E

VULNERABILIDADE:� Mudanças de clima e desflorestamentos;� Projetos relacionados aos recursos hídricos

(barragens e irrigação);� Plantas de condicionamento de ar;� Mudanças em práticas industriais e de agricultura (p.

ex., criação intensiva de animais);� Sistemas de água encanada e seus projetos e

operação inadequados;� Número crescente de emergências humanitárias.

� Circulação humana e a acessibilidade e rapidez dostransportes;

� Mudanças demográficas;� Aumento das populações de alto risco;� Liberações intencionais ou acidentais de patógenos

na água;� Número crescente de emergências humanitárias.

NOVAS TECNOLOGIAS: AVANÇOS CIENTÍFICOS:� Projetos relacionados aos recursos hídricos

(barragens e irrigação);� Plantas de condicionamento de ar;� Mudanças em práticas industriais e na agricultura;� Efluentes lançados na água e tratamentos alternativos

de efluentes.

� Utilização excessiva e inapropriada de antibióticos,drogas parasiticidas e inseticidas;

� Mudanças em práticas industriais e na agricultura;� Avanços em métodos de análise e detecção;� Utilização inapropriada de inseticidas de nova

geração.

Fonte: WHO 2003a.

� Novos ambientes – A interação entre o hospedeiro e o patógeno é complexa. Adaptações porum dos “parceiros”, para explorar novos ambientes, devem freqüentemente estimular o outro amodificar suas características para explorar novos ambientes, novas cepas de patógenos devemdesenvolver-se. Com o tempo, estas cepas podem emergir como novas espécies com sintomas dedoença característicos. Há um grande conjunto de estudos de caso demonstrando como barragens eesquemas de irrigação têm levado à propagação da malária, esquistossomíase, filaríase e encefalitejaponesa. Além disso, mudanças no clima estão ampliando as espécies de mosquito responsáveis pelatransmissão do parasita da malária e o vírus da dengue. A bactéria Legionella fornece bom exemplo dasignificância de novos ambientes para patógenos emergentes. Em 1976, um grande surto de pneumoniafoi registrado entre delegados na Convenção da Legião Americana, na Filadélfia, EUA. O agenteetiológico, Legionella pneumophila, foi identificado mais tarde, após uma exaustiva investigação


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microbiológica. A doença tornou-se conhecida como “Doença dos Legionários”. As bactérias dogênero Legionella são agora conhecidas por ser parte normal da microflora aquática. O esquema desistemas domésticos de água quente e fria, clubes especializados em lazer e plantas de condicionamentode ar resfriado criaram condições adequadas ao crescimento da bactéria Legionella. Muitos outrossistemas produzem finos aerosóis em algum estágio de seu uso, fornecendo um mecanismo dedispersão que provou ser efetiva via de infecção. A Legionella é um exemplo de uma bactériaambiental natural que explorou um nicho dentro de sistemas produzidos pelo homem e, pela chance,emergiu como um significante patógeno (WHO 2003a).� Novas tecnologias – Freqüentemente, novas tecnologias têm um impacto neutro sobre aecologia de patógenos, mas algumas introduzem acidentalmente novas rotas de exposição entre homense patógenos. Isto é particularmente evidente quando se trata de tecnologias que são usadas notratamento, armazenagem e distribuição da água. A cada momento um risco é identificado, sistemas sãodesenvolvidos para eliminar ou reduzir o risco que podem, em resposta, incrementar ou diminuir novosriscos. Neste contexto de novas tecnologias, os sistemas de distribuição da água mostram como umasolução de engenharia para um problema pode criar novas oportunidades para o contato entre homens epatógenos. A despeito do tipo de tratamento, do manancial de abastecimento e da utilização do clorocomo desinfetante, a contaminação do sistema de distribuição continua a ocorrer, sem necessariamentecausar grandes surtos facilmente reconhecíveis, através de fendas ou de outras partes vulneráveis dosistema, e durante serviços de manutenção. Uma vez no sistema, bactérias, fungos e protozoáriospodem aderir a superfícies internas dos tubos e alguns produzirem biofilmes. Alguns biofilmes têmmostrado conter uma ou mais espécies de patógenos emergentes, incluindo o complexo Mycobateriumavium (“Mycobacterium avium complex” – MAC, que consiste de uma “associação” de duas espécies:M. avium e M. intracellulare). O complexo Mycobaterium avium tem sido uma das principais causas demorte entre populações de HIV soro-positivos. Recentemente, a incidência de duas das três doençasassociadas com MAC (MAC pulmonar e limfadenites) parece estar incrementando (WHO 2003a).� Avanços científicos na microbiologia aquática – A história da descoberta de patógenosdescreve um ciclo de eventos que se inicia com uma doença de etiologia desconhecida,desenvolvimento de técnicas analíticas, e identificação do agente etiológico. Avanços nas técnicasanalíticas são um componente fundamental da pesquisa de patógenos emergentes. Pelo incremento denossa capacidade para concentrar e detectar microrganismos em amostras de água, podemos reconhecernovos patógenos ou associar microrganismos conhecidos com doenças de etiologia desconhecida.Entretanto, a despeito dos avanços na tecnologia de diagnóstico de doenças relacionadas com a água,permanece de etiologia desconhecida uma significante percentagem do total de surtos de doenças.Estatísticas publicadas nos EUA mostram que entre 1991 e 2000, os agentes etiológicos de cerca de40% dos surtos associados ao consumo da água não foram identificados. O reconhecimento depatógenos emergentes e re-emergentes não depende exclusivamente do desenvolvimento de novosmétodos analíticos. A reavaliação de métodos no contexto de fornecer conhecimento sobre os riscos àsaúde, a partir de doenças relacionadas com a água, conduz a uma evolução na interpretação dosresultados, tal como para a contagem de bactérias heterotróficas e seu significado sanitário (WHO2003a).� Mudanças no comportamento humano e vulnerabilidade – o cólera é um bom exemplo deum patógeno relacionado com a água que é facilmente transportado através de longas distâncias pelamigração humana. Em 1849, John Snow escreveu: “Epidemias de cólera seguem as mais importantesrotas de comércio. A doença sempre aparece primeiramente nos portos, e daí estende-se a ilhas oucontinentes”. Esta observação é pertinente mesmo hoje. Tem sido sugerido que o V. cholerae pode tersido re-introduzido na América do Sul, em 1991, após um século de sua ausência, a partir da água deporão e de lastro de navios cargueiros. Em suas considerações da história ambiental do século 20, JohnMcNeill (2000 apud WHO 2003a) argumenta que migrações humanas freqüentemente significarammais que crescimento populacional, mas um direcionador de mudanças ambientais. Ele afirma que asmigrações mais importantes, da perspectiva ambiental, têm ocorrido nos limites entre ambientesnaturais: “...de terras úmidas a terras secas repetidamente provoca desertificação. Migrações de terrasplanas para terras em declive freqüentemente leva a rápida erosão do solo. Migração dentro de zonas de


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florestas trouxeram desflorestamento.” De forma semelhante, a migração de pessoas entre limitesnaturais tem sido responsável pela emergência de várias doenças infecciosas. Mais notáveis sãodoenças que têm emergido com homens que têm invadido regiões de florestas, trazendo pessoas a umcontato muito próximo com espécies de animais portadores de patógenos que podem ser transmitidos(WHO 2003a).

1.2.1.3 Organismos patogênicos em sistemas de distribuição de águaPara muitas doenças infecciosas, os patógenos reproduzem-se dentro do hospedeiro humano, o qual ageentão como um amplificador. Para um patógeno persistir, ele precisa reproduzir em número suficientedentro do hospedeiro a fim de permitir a infecção de outro hospedeiro. A jornada de um patógeno, dehospedeiro a hospedeiro, define a via de transmissão, podendo incluir hospedeiros não-humanos. Asvias de transmissão incrementam em complexidade quando há hospedeiros animais que um patógenopode infectar. Como exemplos citam-se a Salmonella (não a S. typhi), Escherichia coli e as espéciesbovinas de Cryptosporidium (EISENBERG et al., 2001).

A sobrevivência de patógenos microbiológicos, uma vez descarregados num corpo d’água, é altamentevariável, dependendo das características do corpo receptor. É relatado o registro do bacilo Salmonella auma distância além de 85 km da fonte pontual, o que indica sua habilidade para sobreviver, sobcondições adequadas, por vários dias. Uma vez em um corpo d’água, os microrganismosfreqüentemente tornam-se adsorvidos na areia, argila e partículas de sedimentos. A sedimentação daspartículas resulta na acumulação dos organismos no rio ou sedimentos do reservatório. Algumaremoção de microrganismos da coluna d’água também ocorre como resultado da predação pormicrozooplancton (CHAPMAN, 1996).

Por outro lado, várias bactérias, usualmente de vida livre, porém reconhecidamente patogênicasoportunistas, tais como Pseudomonas aeruginosa, Flavobacterium, Acinetobacter, Klebsiella, Serratia,Aeromonas, também apresentam capacidade de colonizar sistemas de distribuição de água, constituindorisco à saúde de grupos populacionais vulneráveis tais como pacientes hospitalizados, idosos, recém-nascidos ou imuno-comprometidos. Assim, deve-se cuidar para que a água seja biologicamente estável,ou seja, que não promova o crescimento de microrganismos durante sua distribuição. Limitar aatividade microbiológica nos sistemas de distribuição evita a deterioração da qualidade da água,queixas por parte dos consumidores, doenças e problemas de engenharia. A atividade microbiológicanos sistemas de distribuição depende da introdução de fontes de energia, originados da água tratada, demateriais em contato com a mesma ou de sedimentos acumulados. As seguintes propostas podem serusadas para limitar a atividade microbiológica (LEHTOLA et al., 2001):• produção e distribuição de água para consumo biologicamente estável em um sistema com

materiais não-reativos e biologicamente estáveis;• manutenção de um residual de desinfetante na entrada do sistema de distribuição;• otimização do sistema de distribuição para prevenir a estagnação e acumulação de sedimentos.Na Tabela 8 são listados alguns fatores que promovem o crescimento bacteriano na água dedistribuição.

Tabela 8 – Fatores que promovem o crescimento bacteriano na água de distribuição

Carbono orgânicoassimilável

O carbono orgânico, especialmente o carbono orgânico assimilável (COA) é o principal componentecontrolador do crescimento microbiológico nos sistemas de distribuição. O COA é uma fonte decarbono e energia que, pelo seu baixo peso molecular, está prontamente disponível para a atividademicrobiana. Os oxidantes utilizados na desinfecção, se por um lado inativam os organismospatogênicos, por outro atuam sobre a matéria orgânica natural, incrementando a concentração de COAna água tratada. A coagulação química remove eficientemente a matéria orgânica e o fósforo (outroimportante nutriente requerido para o crescimento bacteriano) da água. Se a água é pré-clorada (oupré-ozonizada), antes da coagulação química, o incremento de COA e do fósforo microbiologicamentedisponível pode ser muitas vezes maior que quando a água tratada é desinfetada. Por outro lado,melhorias na remoção de matéria orgânica no processo de tratamento da água podem reduzir muito oCOA liberado durante a desinfecção.


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Materiais

Muitos relatos são hoje disponíveis sobre a promoção do crescimento bacteriano induzida pelosmateriais em contato com a água tratada. Estes materiais incluem pinturas de revestimento, borrachase materiais das tubulações. Certos produtos químicos utilizados no tratamento da água, comocoagulantes ou auxiliares de coagulação, e lubrificantes também podem aumentar o crescimentomicrobiano. Numerosos outros materiais em contato com a água tratada podem aumentar ocrescimento microbiano, como, por exemplo, o de Legionella e Mycobacterium.

Sedimentos eprodutos decorrosão

O acúmulo de sedimentos nos sistemas de distribuição pode servir como fonte de alimento parabactérias. Detritos originados do destacamento do biofilme podem contribuir para o acúmulo desedimento, mas partículas presentes na água tratada (células de algas, por exemplo) e produtos decorrosão também têm sido detectados como formadores de sedimentos. Nas tubulações de ferro, édifícil diferenciar entre sedimentos e produtos de corrosão. Os sedimentos e os produtos de corrosãoprotegem os microorganismos da ação desinfetante do cloro residual.

Temperatura econdiçõeshidráulicas

A temperatura da água, a velocidade do fluxo (suas variações) e o tempo de residência têm umimpacto sobre a atividade microbiológica. Atividades biológicas incrementam em cerca de 100%quando a temperatura aumenta em 10ºC. A temperatura de 15ºC tem sido registrada como crítica parao crescimento de coliformes. As variações na velocidade do fluxo afetam o suprimento de substratos edesinfetante, o desprendimento do biofilme e a acumulação de sedimentos. Um tempo de residênciagrande, em suprimentos de água clorados, resultam no decaimento das concentrações de cloro livre.Locais com elevado tempo de residência, como as partes periféricas do sistema de distribuição, e osreservatórios, são mais vulneráveis ao crescimento bacteriano em decorrência do decréscimo dodesinfetante residual, do depósito de sedimentos e do incremento da temperatura da água.

Fonte: baseado em Lehtola et al. 2001.

1.2.1.4 Organismos indicadores de contaminaçãoA identificação e quantificação de vírus, bactérias, protozoários e helmintos apresenta limitaçõestécnico-analíticas e financeiras, motivos pelos quais, usualmente, a verificação da qualidademicrobiológica da água destinada ao consumo humano é feita indiretamente, por meio de organismosindicadores, tal como a bactéria Escherichia coli ou bactérias coliformes termotolerantes. De acordocom a Portaria 518/2004, as amostras com resultados positivos para coliformes totais devem seranalisadas para Escherichia coli e, ou, coliformes termotolerantes, devendo, neste caso, ser efetuada averificação e confirmação dos resultados positivos. Cabe reforçar o fato de que, em qualquer situação,o indicador mais preciso de contaminação é a E. coli, sendo que sua detecção deve serpreferencialmente adotada. Contudo, embora a E. coli e os coliformes termotolerantes sejamindicadores úteis, eles têm limitações, por exemplo, quando se observa que vírus, cistos e oocistos deprotozoários e ovos de helmintos são mais resistentes à desinfecção do que as bactérias, ou seja, aausência de E. coli e de coliformes termotolerantes não indica, necessariamente, que a amostraanalisada é livre de organismos patogênicos. Em geral, pode-se dizer que no tratamento da água,bactérias e vírus são inativados no processo de desinfecção, enquanto protozoários e helmintos são,preponderantemente, removidos por meio da filtração.

Na Tabela 9 constam os parâmetros adicionais, previstos na Portaria 518/2004, que devem serdeterminados para auxiliar na avaliação da qualidade microbiológica da água.

Tabela 9 – Parâmetros adicionais para avaliação da qualidade microbiológica da águaParâmetro Significado

Bactériasheterotróficas

A contagem de bactérias heterotróficas ajuda na avaliação da eficiência do tratamento e, no sistema dedistribuição, auxilia na verificação da integridade do sistema e/ou na existência de pontos deestagnação. Quando a presença de bactérias heterotróficas na amostra é muito grande, o crescimentodas coliformes é inibido, dando resultados falso-negativos da presença de coliformes. Assim, se acontagem das bactérias heterotróficas for realizada, poderá dar indícios do falso-negativo.

Turbidez

Na água filtrada, a turbidez assume a função de indicador sanitário e não meramente estético. Aremoção de turbidez, por meio da filtração indica a remoção de partículas em suspensão, incluindoenterovírus, cistos de Giardia spp e oocistos de Cryptosporidium sp. A turbidez da água pré-desinfecção, precedida ou não de filtração, é também um parâmetro de controle da eficiência dadesinfecção, no entendimento de que partículas em suspensão podem proteger os microrganismos daação do desinfetante. Deste modo, O padrão de turbidez da água pré-desinfecção ou pós-filtração é umcomponente do padrão microbiológico de potabilidade da água, pois valores baixos de turbidez ao


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mesmo tempo indicam eficiência da filtração na remoção de microrganismos e garantia de eficiênciada desinfecção.

Cloro residual

Um dos mais importantes atributos de um desinfetante é sua capacidade de manter residuaisminimamente estáveis após suas reações com a água. Na saída do tanque de contato da estação detratamento de água, a medida do cloro residual cumpre o papel de indicador da eficiência dadesinfecção, devendo ser observado um residual mínimo de cloro livre, pois o cloro livre apresentapotencial desinfetante superior ao cloro combinado. No sistema de distribuição, a manutenção deresiduais de cloro tem por objetivo prevenir a contaminação da água pós-tratamento, além de servir deindicador da segurança da água distribuída, pois a redução acentuada do cloro residual em relação àmedida na saída do tanque de contato pode indicar a existência de contaminação ao longo do sistemade distribuição de água. Assim, o cloro residual pode ser utilizado como um indicador de potabilidademicrobiológica.

É importante destacar que, reconhecidamente, não existem organismos que indiquem apresença/ausência da ampla variedade de patógenos possíveis de serem encontrados na água bruta ouna água tratada. Adicionalmente, sabe-se que a qualidade microbiológica da água pode sofrer alteraçõesbruscas e não detectadas em tempo real, já que a amostragem para o monitoramento da qualidade daágua baseia-se em princípio estatístico/probabilístico, incorporando inevitavelmente uma margem deerro/incerteza, e também por existir um lapso de tempo entre a coleta da amostra e a obtenção doresultado da análise, ou seja, o resultado obtido do laboratório pode indicar que a amostra coletada háalgumas horas pode ou não estar contaminada, mas não se sabe o mesmo sobre a água que está sendodistribuída neste momento, em tempo real. Deste modo, deve-se frisar que o controle da qualidade daágua, baseado exclusivamente em análises laboratoriais, ainda que freqüentes, não constitui garantiaabsoluta de potabilidade. “Tão importante quanto o controle laboratorial são:

• a adoção de boas práticas em todas as partes constituintes e etapas do abastecimento de água;• a vigilância epidemiológica e a associação entre agravos à saúde e situações de vulnerabilidade

no abastecimento de água”.

1.2.2 Natureza química

As características químicas da água são de grande importância do ponto de vista sanitário, poisdeterminadas substâncias podem inviabilizar o uso de certas tecnologias de tratamento ou exigirtratamentos específicos para sua remoção. Dependendo da forma em que se encontra o contaminanteele poderá ou não ser removido durante o tratamento. Por exemplo, o cromo com valência seis é maisdifícil de ser removido que o cromo com valência três. Também a toxicidade é variável, como no casode complexos orgânicos de mercúrio, que são cerca de cem vezes mais perigosos que o mercúriomineral. Afora estes aspectos, a caracterização química da água, por meio da determinação cloretos,oxigênio dissolvido, nitritos e nitratos, dentre outros, permite avaliar o grau de poluição de uma fontede água.

O risco à saúde devido às substâncias químicas tóxicas na água para consumo humano difere daquelescausados por contaminantes microbiológicos. Os problemas associados aos constituintes químicosoriginam-se primariamente de sua habilidade em causar danos à saúde depois de prolongados períodosde exposição. Há poucos contaminantes químicos da água que podem levar a problemas na saúde apósuma única exposição, exceto pela contaminação acidental massiva de um suprimento (como o derramede um produto químico ou a adição de algicida em reservatórios com elevadas densidades decianobactérias produtoras de cianotoxinas). Entretanto, a água geralmente torna-se intragável devido aosabor, odor e aparência inaceitáveis, mas isso pode não ocorrer.

Por não serem normalmente associados a efeitos agudos, os contaminantes químicos são colocados emuma categoria de menor prioridade do que contaminantes microbiológicos, dos quais os efeitos sãousualmente agudos e muito difundidos, ou seja, os padrões químicos para a água de consumo humanosão de consideração secundária em um suprimento sujeito a severa contaminação microbiológica(WHO, 2003d). Assim, mesmo sabendo-se que o uso de determinados desinfetantes químicos no


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tratamento da água pode resultar na formação de subprodutos potencialmente nocivos à saúde humana,os riscos decorrentes da formação destes subprodutos são normalmente pequenos em comparação comaqueles que podem advir da desinfecção inadequada, de modo que é importante que a desinfecção nãoseja comprometida na tentativa de controlar estes subprodutos.

A água consumida normalmente não é a única fonte de exposição às substâncias químicas cujos valoresmáximos aceitáveis são definidos no padrão de potabilidade. Em muitos casos, a ingestão de umcontaminante químico a partir da água é pequena se comparada com a de outras fontes como aalimentação ou o ar. Os valores máximos aceitáveis citados nos padrões de potabilidade, utilizando-se aabordagem da ingestão diária tolerável (IDT), incluem as exposições provenientes de todas as fontes,considerando proporcionalmente o valor da IDT que corresponde ao consumo de água, empercentagem (WHO, 2003d). Apresenta-se a seguir, em ordem alfabética, parâmetros importantesutilizados para avaliar a qualidade da água destinada ao consumo humano acompanhado, sempre quepossível, do seu significado sanitário e/ou importância para o processo de tratamento da água.

Agressividade Natural – A tendência da água em corroer metais pode ser avaliada pela presença de ácidos minerais (casosraros) ou pela existência, em solução, de oxigênio, gás carbônico e gás sulfídrico. De modo geral, o oxigênio é fator decorrosão dos produtos ferrosos, o gás sulfídrico dos não-ferrosos e o gás carbônico dos materiais à base de cimento. Sobatmosfera redutora, no fundo de lagos, barragens e rios muito poluídos, há formação daqueles gases com caráter ácido (CO2,H2S, mercaptanas, ...) e de ácidos orgânicos voláteis, gerados sob condições anaeróbias, que potencializam a agressividadede uma água natural. Pode-se estimar a agressividade das águas utilizando-se índices como o de Larson e de Langelier, entreoutros. Estes índices permitem avaliar a possibilidade de a água ser corrosiva ou de gerar incrustações no sistema dedistribuição de água. A corrosão pode ocasionar a liberação excessiva de contaminantes na água pelo ataque às tubulações ea incrustação diminui a seção de escoamento da tubulação, causando problemas no funcionamento hidráulico do sistema dedistribuição.

Acidez, alcalinidade e salinidade – A acidez e alcalinidade estão relacionadas à capacidade de a água neutralizar de bases eácidos, respectivamente. A acidez da água é devida à presença de ácidos minerais fortes, ácidos fracos como o ácidocarbônico, ácidos fúlvicos e húmicos e sais de metais hidrolisados como ácidos fortes. Embora de pouco significadosanitário, é de interesse se conhecer a acidez, pois o acondicionamento final da água em uma ETA pode exigir a adição dealcalinizante para manter a estabilidade do carbonato de cálcio (evitando incrustações nas tubulações) e evitar problemasrelacionados à corrosão no sistema de abastecimento de água. A alcalinidade é devida principalmente à concentração decarbonatos, bicarbonatos e hidróxidos, mas pode incluir contribuições do borato, fosfatos, silicatos e outros componentesbásicos. Águas com baixa alcalinidade (< 24 ml L-1 CaCO3) têm pouca capacidade tamponante e, por isso, são maissuscetíveis a alterações no pH. Além de servir como um sistema tampão, a alcalinidade serve como um reservatório decarbono inorgânico (necessário para o processo de fotossíntese), determinando a habilidade da água suportar o crescimentofitoplanctônico e de macrófitas submersas. A alcalinidade influi consideravelmente na coagulação química durante otratamento da água, uma vez que os principais coagulantes primários comumente utilizados no Brasil – sulfato de alumínioe cloreto férrico – têm caráter ácido. Assim, se a alcalinidade da água for baixa, a coagulação poderá exigir a adição dealcalinizante para ajuste do pH, mas se a alcalinidade e o pH forem relativamente altos, é provável, por exemplo, que acoagulação com cloreto férrico seja mais eficiente tendo em vista que este apresenta caráter mais ácido que o sulfato dealumínio e pode ser utilizado numa faixa mais ampla de valores de pH da água bruta. A salinidade representa a presença desais neutros, tais como cloretos e sulfatos de cálcio, magnésio, sódio e potássio. O conjunto de sais normalmente dissolvidosna água, formado pelos bicarbonatos, cloretos, sulfatos e, em menor quantidade, pelos demais sais, pode conferir à águasabor salino e uma propriedade laxativa (em função da presença de sulfatos). O teor de cloretos pode ser indicativo depoluição por esgotos domésticos. De modo geral, a salinidade excessiva é mais própria das águas subterrâneas que dassuperficiais, sendo, porém, sempre influenciada pelas condições geológicas dos terrenos banhados ou lixiviados.

Antimônio – Encontrado principalmente em efluentes de refinaria de petróleo, vidraria, cerâmicas, indústrias de eletrônicose substâncias de combate a incêndios. Os efeitos potenciais decorrentes da ingestão da água contendo antimônio incluem oaumento do colesterol e a redução da glicose no sangue.

Alumínio – Embora o metabolismo do alumínio pelo organismo humano não seja ainda bem conhecido, e haja trabalhosque sugerem sua associação com o Mal de Alzheimer, até o presente seus efeitos tóxicos não são comprovados. Ademais oalumínio é um elemento abundante na natureza e a exposição humana pelo consumo de água é relativamente reduzida. Asevidências disponíveis atualmente sugerem a manutenção de valores máximos permissíveis de alumínio referentes apenas àaceitação para consumo (aspectos estéticos): concentrações acima de 0,2 mg/L podem provocar depósitos de flocos dehidróxido de alumínio em sistemas de distribuição e acentuar a coloração da água.


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Arsênio – O arsênio é amplamente distribuído na superfície terrestre, mais freqüentemente como sulfeto de arsênio ou comoarsenatos ou arsenitos metálicos. Compostos de arsênio são utilizados comercialmente e industrialmente, principalmente naindústria eletroeletrônica. A introdução de arsênio nas águas por ação humana relaciona-se a efluentes de refinaria depetróleo e indústrias de semi-condutores, preservantes de madeira, herbicidas, aditivos de alimentação animal. Contudo, hánumerosas regiões nas quais o arsênio pode estar presente em fontes de água, particularmente em águas subterrâneas, aelevadas concentrações. Uma das principais fontes de contaminação é a erosão de depósitos naturais contendo arsênio. Suapresença na água para consumo humano tem significância como causa de efeitos adversos à saúde tais como danos de pele,problemas no sistema circulatório e aumento de risco de câncer de pele e pulmão. Seu monitoramento é considerado de altaprioridade.

Bário – A ingestão de água contendo bário pode acarretar o estímulo aos sistemas neuromuscular e cardiovascular,contribuindo para a hipertensão. As principais fontes de contaminação por este elemento são efluentes de mineração,efluentes de refinaria de metais e a erosão de depósitos naturais.

Cádmio – O cádmio é um metal utilizado na indústria de aço e de plásticos. Componentes de cádmio são amplamenteusados em baterias. O cádmio é lançado no ambiente em efluentes, e a poluição difusa é causada pela contaminação a partirde fertilizantes e poluição local do ar. A contaminação da água destinada ao consumo humano pode ser causadaprincipalmente pela corrosão de tubulações galvanizadas, soldas e algumas ligas metálicas, efluentes de refinaria de metais,indústria siderúrgica e de plástico e descarte de pilhas e tintas. Os alimentos são a principal fonte de exposição diária aocádmio. O fumo é uma significante fonte adicional de exposição a este elemento. O cádmio pode causar lesões no fígado edisfunções renais. Há evidências de que seja carcinogênico por inalação, mas não por via oral, e não há evidências claras degenotoxicidade.

Cianeto – Os cianetos podem ser encontrados em alguns alimentos como a mandioca e são ocasionalmente encontrados naágua para consumo humano, como conseqüência principal de contaminação industrial, com destaca para as indústrias degalvanização, plástico e fertilizantes. Eles ocorrem nas águas na forma iônica ou fracamente dissociados, mas tambémpodem ocorrer como compostos complexados com metais. A toxicidade aguda de cianetos é alta e dependente das espéciescomo se encontra, algumas formas iônicas e o ácido hidrociânico são altamente tóxicos. Concentrações do cianeto iônicosão reduzidas pelo ácido carbônico e outros ácidos, transformando a forma iônica em ácido hidrociânico volátil. Entretanto,o principal mecanismo de diminuição de seus níveis é a oxidação. Forte luz solar e temperatura elevada favorecem aoxidação bioquímica, causando a redução nas concentrações de cianetos. Cianetos, em especial as formas iônicas, sãofacilmente adsorvíveis pela matéria em suspensão e sedimentos do fundo. Efeitos adversos do cianeto sobre a tireóide, eparticularmente sobre o sistema nervoso, foram observados em algumas populações após longo tempo de consumo demandioca processada inadequadamente e contendo altas concentrações de cianeto.

Cianobactérias e cianotoxinas – A eutrofização de lagos e reservatórios decorre do excesso de nutrientes no manancial, oque provoca aumento da atividade fotossintética. O fenômeno da floração é caracterizado pelo crescimento excessivo dofitoplâncton, detectável a olho nu, na maioria das vezes, pela coloração esverdeada da água, embora haja exceções quevariam da coloração amarelada ao marrom; ou pela formação de uma camada neustônica semelhante a um derrame de tintaacumulado na superfície. Estas florações geralmente são compostas quase que exclusivamente por cianobactérias,popularmente conhecidas como algas azuis, e algumas espécies podem produzir linhagens tóxicas. Qualquer processo queprovoque a lise das células libera as toxinas no corpo hídrico, o que representa riscos significativos à saúdehumana, em especial de grupos vulneráveis, tais como pacientes renais crônicos, quando expostos a tratamento dediálise com água contaminada. As toxinas produzidas pelas cianobactérias são chamadas cianotoxinas. Quando definidaspela sua estrutura química, as cianotoxinas são divididas em três classes: os peptídeos cíclicos (as hepatotoxinas:microcistinas, nodularinas), os alcalóides (as neurotoxinas, citotoxinas e dermotoxinas) e os lipopolissacarídeos (CHORUS& BARTRAM, 1999). Entretanto, elas são freqüentemente descritas e conhecidas pelos seus mecanismos de toxicidade queincluem efeitos hepatotóxicos, neurotóxicos, dermatotóxicos e aquelas de inibição geral da síntese de proteínas. Ascianotoxinas apresentam muitas variações químicas e a produção de cada uma delas está relacionada a determinadasespécies de cianobactérias. É importante frisar que a toxicidade das cianobactérias pode variar ao longo do tempo, ou seja,uma floração tóxica pode deixar de sê-la e vice-versa. Assim, é correto referir-se a espécies de cianobactérias, járelacionadas a eventos tóxicos, como potencialmente tóxicas ou produtoras de cepas tóxicas.

Chumbo – A presença de chumbo na água é indesejável devido à sua tendência em se acumular no corpo humano,resultando em saturnismo (intoxicação causada pelo chumbo). As crianças são consideradas o subgrupo mais sensível àpresença do chumbo. Seus efeitos incluem retardo no desenvolvimento físico e mental, problemas de rins e elevação depressão em adultos, acúmulo no esqueleto, interferência no metabolismo do cálcio e da vitamina D, toxicidade para ossistemas nervosos central e periférico. Sua presença nas águas naturais é incomum, porém pode ser encontrada nossuprimentos de água que tiverem contato com recipientes de chumbo que sofreram corrosão, tais como tubulações dechumbo, tanques revestidos com chumbo e pinturas de chumbo. A erosão de depósitos naturais também é uma fontepotencial de contaminação da água. A quantidade de chumbo dissolvido na água, a partir destes materiais, dependerá devários fatores, incluindo pH, temperatura, dureza e tempo de detenção da água.


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Cloretos – O íon cloreto não participa de maneira significativa dos processos geoquímicos e biológicos que ocorrem nosmeios naturais, de modo que ele pode ser considerado um elemento conservativo de grande utilidade para caracterizar aorigem de uma massa d’água e seu percurso, calcular o fator de concentração (ou de diluição) de uma massa d’águaresultante da evaporação (ou precipitação), entre outros (CARMOUZE, 1994). Por ser um elemento conservativo, e o esgotodoméstico conter elevadas concentrações deste íon, a presença de cloretos em concentrações mais elevadas que a encontradanas águas naturais de uma região é indicativa de poluição. Em águas para consumo humano, a concentração de cloretos estádiretamente associada à alteração de sabor e, portanto, à aceitação para consumo. Além de conferir sabor salino às águas,teores elevados de cloretos podem interferir na coagulação durante o tratamento da água. Os cloretos que alteram o sabor daágua são, principalmente, os de sódio, potássio e cálcio. Do ponto de vista sanitário, concentrações muito elevadas decloretos podem ser prejudiciais a pessoas portadoras de moléstia cardíaca ou renal, embora a concentração de sais naalimentação seja muito mais significativa. Cloretos não são removidos por processos convencionais de tratamento de água,sendo necessários processos especiais, tais como osmose reversa, troca iônica e eletrodiálise.

Cobre – Os efeitos potenciais decorrentes da ingestão de água contendo cobre são desarranjos gastrointestinais (paraexposição de curto prazo) e danos no fígado ou rins (para exposição de longo prazo). Deve-se dar atenção especial para osportadores de Síndrome de Wilson. As principais fontes de contaminação são a corrosão de instalações hidráulicas prediais,erosão de depósitos naturais e preservantes de madeira.

Cromo – A contaminação da água por cromo deve-se principalmente a efluentes de indústrias de aço e celulose, além daerosão de depósitos naturais. A longo prazo, a ingestão de águas contendo este elemento pode levar ao desenvolvimento dedermatites alérgicas. O cromo trivalente é essencial do ponto de vista nutricional, não-tóxico e pobremente absorvido noorganismo, enquanto o cromo hexavalente afeta os rins e o sistema respiratório.

Dióxido de carbono – O dióxido de carbono (CO2) é altamente solúvel na água e o CO2 atmosférico é incorporado dainterface ar-água. Adicionalmente, o CO2 é produzido nos corpos d’água pela respiração da biota aquática, durante adecomposição da matéria orgânica suspensa ou sedimentada. O CO2 dissolvido nas águas naturais faz parte do equilíbrioenvolvendo os íons bicarbonato e carbonato. O CO2 livre é aquele componente em equilíbrio com a atmosfera, enquanto oCO2 total é a soma de todas as formas inorgânicas de dióxido de carbono, isto é, CO2, H2CO3, HCO3

- e CO32-. Ambos, CO2 e

HCO3-, podem ser incorporados ao carbono orgânico pelos organismos autotróficos. O CO2 livre compreende as

concentrações de CO2 e H2CO3, se bem que esta forma de carbonato é mínima em águas naturais porque prevalece emvalores de pH superiores a 9,0, o que não é tão comum de ocorrem. A altas concentrações de ácido carbônico livre, as águastornam-se corrosivas a metais e concretos como resultado da formação de bicarbonatos solúveis. A habilidade para afetar ocarbonato de cálcio componente do concreto levou ao termo ácido carbônico agressivo ou CO2 agressivo, o qual também échamado CO2 livre.

Dureza – a dureza é geralmente definida como a soma de cátions polivalentes presentes na água e expressa em termos deuma quantidade equivalente de CaCO3. Os principais íons metálicos que conferem dureza à água são o cálcio (Ca2+),magnésio (Mg2+), quase sempre associado ao íon sulfato e, em menor grau, ao íon do ferro (Fe2+ - associado ao nitrato), domanganês (Mn2+ - associado ao nitrato) e do estrôncio (Sr2+ - associado ao cloreto). A dureza é caracterizada pela extinçãoda espuma formada pelo sabão (índice visível de uma reação mais complexa) o que dificulta o banho e a lavagem deutensílios domésticos e roupas, criando problemas higiênicos. Ela está associada a incrustações em sistemas de ar quente,podendo causar problemas sérios em aquecedores em geral. Na maioria dos casos a dureza é decorrente do cálcio associadoao bicarbonato, o qual se transforma em carbonato (pouco solúvel) por aquecimento ou elevação do pH, tendo-se neste casoa denominada dureza temporária. A dureza devida a cátions associados a outros ânions é denominada dureza permanente.Uma nomenclatura mais lógica, e que deve ser adotada, é a que denomina as durezas em: devidas aos carbonatos e aos não-carbonatos. Nas estações de abrandamento (redução da dureza) podem ser empregadas resinas específicas para troca decátions, ou pode-se elevar o pH para causar a precipitação, principalmente de sais ou hidróxidos de cálcio e magnésio.Existem estudos epidemiológicos mostrando uma relação inversa estatisticamente significativa entre a dureza na água edoenças cardiovasculares, entretanto os dados disponíveis são inadequados para permitir uma conclusão de que a associaçãoé causal. Há algumas indicações de que águas com muito baixos teores de dureza podem ter um efeito adverso sobre obalanço mineral do organismo, mas inexistem estudos mais detalhados (WHO 2003d).

Fenóis e detergentes – O progresso industrial moderno vem incorporando os compostos fenólicos e os detergentes entre asimpurezas encontradas em solução na água. O fenol é tóxico, mas muito antes de atingir teores prejudiciais à saúde jáconstitui inconveniente para águas que tenham que ser submetidas ao tratamento pelo cloro, pois combina com o mesmo,provocando o aparecimento de sabor e cheiro desagradáveis. Os detergentes, em mais de 75% dos casos, constituídos dealquil benzeno sulfonatos (ABS) são indestrutíveis naturalmente, e, por isso, sua ação perdura em abastecimento de água ajusante de lançamentos que os contenham. O mais visível inconveniente reside na formação de espuma quando a água éagitada; nas concentrações maiores trazem consequências fisiológicas.


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Ferro e Manganês – Os sais de ferro e manganês (por exemplo, carbonatos, sulfetos e cloretos), quando oxidados, formamprecipitados e conferem à água sabor e coloração que pode provocar manchas em sanitários, roupas e produtos industriaiscomo o papel. Salvo casos específicos, em virtude das características geoquímicas das bacias de drenagem, os teores deferro e manganês solúveis em águas superficiais tendem a ser baixos. Águas subterrâneas são mais propensas a apresentarteores mais elevados. Na água distribuída, problemas mais freqüentes estão relacionados com a corrosão e a incrustação emtubulações. Dependendo da sua concentração, o ferro, muitas vezes associado ao manganês, confere à água um saboramargo adstringente. Em geral estas substâncias não estão associadas a problemas de saúde e por isso compõem o padrão deaceitação para consumo.

Fluoretos – Considera-se que os fluoretos são componentes essenciais da água potável especialmente para prevenir as cáriesinfantis, pois uma coletividade abastecida com água contendo menos de 0,5 mg/L de fluoretos apresenta alta incidência decáries dentárias. Por isso, para prevenir cáries, costuma-se adicionar fluoretos às águas de abastecimento. Em concentraçãoexcessiva, porém, os fluoretos podem causar a fluorose dental nas crianças, e até a fluorose endêmica cumulativa e asconseqüentes lesões esqueléticas em crianças e adultos. Os fluoretos também podem ser responsáveis pela osteosporose. Asprincipais fontes de contaminação são a erosão de depósitos naturais, introdução na água de abastecimento e efluentes deindústrias de fertilizantes e alumínio.

Mercúrio inorgânico – Pode causar lesões no fígado, disfunções renais e afetar o sistema nervoso central. A erosão dedepósitos naturais, efluentes industriais, chorume de aterro sanitário e o escoamento superficial de áreas agrícolas sãoconsideradas as principais fontes de contaminação da água pelo mercúrio inorgânico.

Nitratos e nitritos – O íon nitrato ocorre comumente em águas naturais provindo de rochas ígneas, área de drenagem e dadecomposição de matéria orgânica. Suas concentrações podem ser aumentadas por despejos industriais e de esgotosdomésticos e pelo uso de fertilizantes a partir de nitrato inorgânico. Em águas superficiais, altas concentrações de nitratopodem estimular o crescimento de plantas aquáticas e do fitoplâncton. O íon nitrito é uma forma de nitrogênio combinadoem estado intermediário de oxidação (entre a amônia, forma mais reduzida, e o nitrato, mais oxidada), é, também, muitoinstável, passando rapidamente a um estado de oxidação acima ou abaixo (dependendo do teor de oxigênio e da presençadas bactérias relacionadas com os processos). Pode resultar da oxidação da amônia, em ambiente óxico, ou da redução donitrato, em ambiente anóxico. Geralmente, o íon nitrito encontra-se em concentrações muito reduzidas (aproximadamente0,001mg L-1), incrementos das mesmas podem indicar poluição recente por efluentes industriais e são freqüentementeassociados à qualidade microbiológica insatisfatória da água. Tem-se observado que os nitratos podem ser perigosos para oslactentes e para crianças maiores quando em concentrações superiores a 50 mg/L em NO3

-. Os nitratos reduzem-se a nitritos,no estômago, e o nitrito é capaz de oxidar a hemoglobina a metahemoblobina, a qual é incapaz de se ligar ao oxigênio,podendo provocar a cianose ou metahemoglobinemia (síndrome do bebê azul). Entretanto, as concentrações molares do íonnitrito são 10 vezes mais potentes que o nitrato em relação à metahemoglobinemia. Recentemente, tem-se admitido apossibilidade de se formar nitrosaminas carcinogênicas por reação entre aminas secundárias ou terciárias dos alimentos comos nitratos ingeridos ou oriundos da transformação de nitratos.

Oxigênio dissolvido (OD) – O oxigênio é essencial a todas as formas de vida aquáticas, incluindo os organismosresponsáveis pelos processos de depuração em águas naturais. O conteúdo de oxigênio das águas naturais varia com atemperatura, a salinidade, a turbulência, a atividade fotossintética das algas e plantas, e com a pressão atmosférica. Asolubilidade do oxigênio decresce conforme a temperatura e a salinidade aumentam. O oxigênio dissolvido pode serexpresso em mg/L ou em termos de percentual de saturação, níveis menores que 80% de saturação em águas destinadas aoconsumo humano podem causar leve sabor e odor. Variações no OD podem ocorrer sazonalmente, ou mesmo num períodode 24h, em relação à temperatura e à atividade biológica (fotossíntese e respiração). A respiração biológica, incluindoaquela relacionada aos processos de decomposição, reduz as concentrações de OD. A determinação das concentrações deOD é uma etapa fundamental da verificação da qualidade da água porque o oxigênio é envolvido, ou influencia,aproximadamente todos os processos biológicos e químicos nos corpos d’água. Concentrações abaixo de 5 mg/L podemafetar adversamente o funcionamento e sobrevivência de comunidades biológicas, e abaixo de 2 mg/L pode levar à morteexcessiva de peixes. A medida do OD é também usada na determinação da demanda bioquímica de oxigênio (DBO). ADBO é um indicador do metabolismo dos organismos vivos, pois estes utilizam matéria orgânica como alimento. A DBO éuma característica, não um constituinte da água. Água não poluída deve ter menos de 5 mg/L de DBO. Quantidades maiselevadas exigem investigação da causa. Na determinação da potabilidade da água o teste raramente é feito, porque apoluição inorgânica pode estar presente quando a DBO for baixa. Quando a DBO for alta, a poluição orgânica está indicada(BABBITT et al. 1962). O oxigênio dissolvido é de uso muito mais limitado como indicador de poluição em aqüíferos, enão é útil para avaliar o uso destes para os propósitos normais. A presença de oxigênio, especialmente em companhia doCO2 constitui-se em fator importante a ser considerado na prevenção da corrosão de metais ferrosos (canalizações ecaldeiras).

Pesticidas – A avaliação toxicológica de resíduos de pesticidas é feita com base no conceito de Ingestão Diária Tolerável(IDT), apesar deste conceito aplicar-se, sobretudo, à avaliação dos resíduos em alimentos. Chama-se IDT a quantidade deum produto químico que se pode ingerir diariamente durante toda a vida sem correr risco apreciável, segundo osconhecimentos que se tem até o momento. A contaminação de águas subterrâneas ou superficiais por pesticidas pode


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resultar da aplicação intencional (para combater ervas aquáticas, por exemplo), da poluição por efluentes industriais, dapoluição por líquidos para irrigação, da contaminação acidental ou da percolação ou lixiviação de terrenos pela chuva. Acontaminação deve sempre ser evitada, porque os pesticidas alteram a ecologia aquática e porque há perigo de acúmulo nacadeia alimentar; recomenda-se proteger as zonas de captação, os cursos d’água que servem de mananciais de abastecimentoe as fontes subterrâneas. Convém conhecer sempre as circunstâncias em que houve contaminação da água, e sempre que fornecessária a aplicação intencional de pesticidas em uma bacia hidrográfica, devem ser avaliados os riscos para a qualidadeda água e a influência desses pesticidas sobre a ecologia aquática. Antes de se propor limites admissíveis para os resíduos depesticidas na água potável é necessário saber em que condições desaparecem esses resíduos na água e qual a eficiência dosmétodos de tratamento na remoção dos mesmos.

pH – O pH (potencial hidrogeniônico) da água é a medida da atividade dos íons hidrogênio e expressa a intensidade decondições ácidas (pH < 7,0) ou alcalinas (pH > 7,0). Águas naturais tendem a apresentar pH próximo da neutralidade,devido à sua capacidade de tamponamento. Entretanto, as próprias características do solo, a presença de ácidos húmicos (corintensa) ou uma atividade fotossintética intensa, podem contribuir para a elevação ou redução natural do pH. O valor do pHinflui na solubilidade de diversas substâncias, na forma em que estas se apresentam na água e em sua toxicidade. Alémdisso, o pH é um parâmetro-chave no processo de coagulação durante o tratamento da água. O condicionamento final daágua após o tratamento pode exigir também a correção do pH para evitar problemas de corrosão ou de incrustação. Maisimportante, o pH é um parâmetro fundamental de controle da desinfecção, sendo que a cloração perde eficiência em pHelevado a.

Selênio – As principais fontes de contaminação por este elemento são os efluentes de refinaria de petróleo, erosão dedepósitos naturais e resíduos de mineração. O selênio pode causar queda de cabelos e unhas, problemas circulatórios edanos ao fígado e rins.

Sulfato – O sulfato origina-se da deposição atmosférica, dos aerossóis do oceano e da lixívia de compostos de enxofre, oude sulfetos ou de sulfatos minerais de rochas sedimentares. Ele é a forma estável, oxidada, do enxofre e é prontamentesolúvel em água (com exceção dos sulfatos de chumbo, bário e estrôncio, os quais precipitam). Descargas industriais e aprecipitação atmosférica também podem adicionar quantidades significativas de sulfato às águas superficiais. O sulfato podeser utilizado como fonte de oxigênio para bactérias, as quais convertem-no a sulfeto de hidrogênio (H2S, HS-) sob condiçõesanaeróbicas. As concentrações de sulfato em águas naturais estão usualmente entre 2 e 80 mg/L, se bem que elas podemexceder 1.000 mg/L próximo a descargas industriais ou em regiões áridas onde sulfatos minerais estão presentes. Altasconcentrações (> 400 mg/L) podem tornar a água impalatável. A presença de compostos de enxofre pode ser um fatorrelacionado à corrosividade da água, visto que certas bactérias podem utilizar os sulfatos na produção de ácido sulfúrico,que corrói os materiais expostos. Além disso, o sulfato pode ocasionar efeitos gastrintestinais laxativos e sabor na água.

Sulfeto – O sulfeto entra nos aqüíferos pela decomposição de minerais sulfurosos e de gases vulcânicos. A formação dosulfeto em águas superficiais se dá principalmente através da decomposição bacteriana anaeróbica em sedimentos de fundode lagos e reservatórios estratificados. Traços de sulfeto ocorrem em sedimentos não-poluídos, mas a presença de altasconcentrações freqüentemente indica a ocorrência de despejo doméstico ou industrial. Sulfetos dissolvidos existem na águacomo moléculas não-ionizadas de sulfeto de hidrogênio (H2S), hidrossulfeto (HS-) e, muito raramente, como sulfeto (S2-). Oequilíbrio entre estas formas é uma função do pH. Concentrações de sulfeto não precisam ser consideradas se o pH é menordo que 10. Quando ocorrem concentrações apreciáveis de sulfeto, toxicidade e forte odor do íon sulfeto fazem a águaindesejável para o abastecimento e outros usos. Entretanto, o nível de sulfeto de hidrogênio encontrado em águas bemoxidadas é muito baixo porque ele é rapidamente convertido a sulfato. Sulfeto total, sulfeto dissolvido e sulfeto dehidrogênio são as determinações mais significativas. Variações de pré-tratamento (filtração e redução do pH) são usadaspara sua separação. O sulfeto de hidrogênio é um gás com cheiro de “ovo podre”, detectável a baixas concentrações. Atoxicidade aguda para humanos por inalação do gás é alta. Contudo, não há dados para intoxicação por via oral. O sulfeto dehidrogênio não deve ser detectável na água pelo sabor e odor.

Os constituintes orgânicos presentes nas águas podem ser de origem natural ou devido a atividadesantrópicas. No primeiro caso, têm-se, por exemplo, as substâncias húmicas, microrganismos e seusmetabólitos e hidrocarbonetos aromáticos. Entretanto, a intensa atividade industrial e a rapidez dolançamento de novos produtos no mercado tornam praticamente impossível a enumeração equantificação de todos os produtos orgânicos que podem estar presentes na água.

Indústrias dos mais diversos ramos fazem uso de alguns compostos que, dependendo da concentração,podem ser extremamente maléficas ao ser humano, os danos podem ir desde pequenas irritações nosolhos e nariz a problemas cancerígenos, alterações no número de cromossomos, danos a órgãos comorins, fígado e pulmões, depressão, problemas cardíacos, danos cerebrais, neurite periférica,retardamento na ação neurotóxica, atrofia testicular, esterilidade masculina, cistite hemorrágica,


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diabetes transitórias, hipertermia, teratogênese, mutagênese, diminuição das defesas orgânicas ealterações da pele. Dentre os poluentes orgânicos de maior prevalência e toxicidade, podem ser citados:óleos minerais, produtos de petróleo, fenóis, pesticidas, bifenil policlorados (PCB’s) e surfactantes. APortaria 518/2004 estabelece limites máximos permitidos na água de consumo humano para algumasdestas substâncias orgânicas potencialmente prejudiciais à saúde. Contudo, a determinação rápida eprecisa da concentração destes contaminantes constitui séria dificuldade técnica em diversaslocalidades brasileiras, pois geralmente exige equipamentos sofisticados e pessoal especializado parafazer os ensaios, nem sempre disponíveis em muitas cidades brasileiras.

A medida do carbono orgânico total (COT) fornece uma idéia geral da presença de compostosorgânicos na água, enquanto que a medida do halogenado orgânico total (HOT), indica a presença decompostos orgânicos halogenados. A determinação de tais parâmetros é mais simples e menos onerosaque a determinação individual dos diversos contaminantes orgânicos. Geralmente a quantificação doCOT e do HOT é utilizada preliminarmente para se comparar águas provenientes de diferentesmananciais, avaliar possíveis causas da poluição e para auxiliar na tomada de decisão sobre anecessidade de serem feitas análises para determinar a concentração de contaminantes específicos.

Apresenta-se a seguir na Tabela 10 os efeitos potenciais decorrentes da ingestão de água com algumassubstâncias químicas que representam risco à saúde e as principais fontes de contaminação por estassubstâncias.

Tabela 10 – Substâncias químicas orgânicas que representam risco à saúde

Substância Efeitos potenciais decorrentes daingestão de água Principais fontes de contaminação

Acrilamida Efeitos neurotóxicos, deterioração dafunção reprodutiva.

Produto utilizado no tratamento de água (auxiliarde coagulação), fabricação de papel, corantes,adesivos.

Benzeno

Anemia; redução de plaquetas; aumentode risco de câncer (tumores e leucemia),afeta o sistema nervoso central eimunológico.

Solvente comercial utilizado na fabricação dedetergentes, pesticidas, borracha sintética,corantes, na indústria farmacêutica e gasolina.

Cloreto de vinila Exposição crônica - lesões de pele, ossos,fígado e pulmão.

Tubulações de PVC, efluentes de indústrias deplásticos, aerossóis.

1,2 DicloroetanoAumento de risco de câncer, irritaçõesnos olhos e nariz, além de problemasrenais e hepáticos.

Efluentes de indústria química (inseticidas,detergentes, etc)

1-1 Dicloroeteno Depressor do sistema nervoso central,problemas no fígado e rins.

Efluentes de indústria química, contaminanteocasional da água, em geral acompanhado deoutros hidrocarbonetos clorados.

Diclorometano Toxicidade aguda reduzida, Problemasno fígado.

Efluentes de indústrias química e farmacêutica,presente em removedores de tintas, inseticidas,solventes, substâncias de extintores de incêndio.

EstirenoToxicidade aguda baixa, irritação demucosas, depressor do sistema nervosocentral, possível hepatotoxicidade.

Efluentes da indústria de borracha e plástico;chorume de aterros

Tetracloreto decarbono

Problemas no fígado, insuficiência renal.Exposição crônica pode levar aproblemas gastrointestinais e sintomas defadiga (sistema nervoso)

Efluentes de indústria química, fabricação declorofluormetanos, extintores de incêndio,solventes e produtos de limpeza.

Tetracloroeteno Problemas no fígado e rins. Efluentes industriais e de equipamentos delavagem a seco.

Triclorobenzenos Toxicidade aguda moderada, efeitos nofígado.

Efluentes da indústria têxtil, usado comosolvente, tingimento de poliéster

Tricloroeteno Potenciais problemas de tumorespulmonares e hepáticos

Produtos de limpeza a seco e removedor paralimpeza de metais.


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Pelos riscos potenciais à saúde e uso intenso de agrotóxicos, estes compostos merecem destaque ao sefazer inspeção sanitária da bacia hidrográfica de onde a água será captada e também no monitoramentoda qualidade da água distribuída à população. Apresenta-se na Tabela 11 os efeitos potenciaisdecorrentes da ingestão de água contendo alguns tipos de agrotóxicos incluídos na Portaria 518/2004 eas suas principais fontes de contaminação. Destaca-se, contudo, que existem centenas de princípiosativos de agrotóxicos utilizados comercialmente.

Tabela 11 – Agrotóxicos


Alaclor Problemas nos olhos, fígado, rins,anemia. Herbicida (milho e feijão)

Aldrin e dieldrin Efeitos no sistema nervoso central efígado.

Pesticidas de solo, proteção de madeira e combateà insetos de importância de saúde pública(dieldrin), uso gradativamente proibido.

Atrazina Problemas cardiovasculares e nosistema reprodutivo.

Herbicidas (milho e feijão), relativamente estávelno solo e na água.

Bentazona Efeitos no sangueHerbicida de amplo espectro, persistênciamoderada no meio ambiente, elevada mobilidadeno solo.

Clordano Problemas no fígado e no sistemanervoso

Resíduos de formicidas, elevada mobilidade nosolo, uso gradativamente proibido.

2,4 D Toxicidade aguda moderada,problemas de fígado e rins.

Herbicida utilizado no controle de macrófitas emágua, biodegradável na água em uma ou maissemanas.

DDT Acumulação no tecido adiposo e noleite.

Inseticida persistente e estável, usogradativamente proibido.

Endossulfan

Os rins são o órgão-alvo de suatoxicidade. Pode perturbar o sistemaendócrino por ligar-se a receptorespara o estrogênio.

Inseticida utilizado em diversas culturas paracontrolar pragas, além de ser utilizado para ocontrole das moscas tsetsé. Geralmente, águassuperficiais contém concentrações abaixo doslimites tóxicos.

Endrin Efeitos no sistema nervoso Resíduos de inseticidas e raticidas, praticamenteinsolúvel em água, uso gradativamente proibido

Glifosato Toxicidade reduzida, problemas nofígado e no sistema reprodutivo.

Herbicida de amplo espectro, utilizado naagricultura, estável na água e baixa mobilidade nosolo.

Heptacloro e Hepatcloro-epóxido Danos no fígado.

Inseticida de amplo espectro, ampla utilizaçãocomo formicida, persistente e resistente no meioambiente, uso gradativamente proibido.

Hexaclorobenzeno Problemas no fígado, rins e nosistema reprodutivo.

Fungicida, efluentes de refinarias de metais eindústria agroquímica.

Lindano Problemas no fígado e rins.

Utilização de inseticidas em rebanho bovino,jardins, conservante de madeira, baixa afinidadecom a água, persistente. Deduzida mobilidade nosolo

Metolacloro Evidência reduzida decarcinogenicidade. Herbicida, elevada mobilidade no solo.

MetoxicloroPossíveis efeitos carcinogênicos nofígado e problemas no sistemareprodutivo

Utilização de inseticidas em frutas hortaliças ecriação de aves.

Molinato Evidência reduzida de toxicidade ecarcinogenicidade.

Herbicida (arroz), pouco persistente na água e nosolo.

Pendimetalina Evidência reduzida de toxicidade ecarcinogenicidade.

Herbicida, baixa mobilidade elevada persistênciano solo.

PentaclorofenolProblemas no fígado e rins;fetotoxicidade, efeitos no sistemanervoso central.

Efluentes de indústrias de conservantes demadeira, herbicida.


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Permetrina Baixa toxicidade

Inseticida na proteção de cultivos e da saúdepública (combate a mosquitos em depósitos deágua), elevada afinidade com o solo e reduzidaafinidade com a água.

Propanil Evidência reduzida de toxicidade ecarcinogenicidade.

Herbicida, sua maior utilização é para o controlede ervas daninhas no cultivo do arroz. Possuielevada mobilidade no solo e afinidade pela água.Não é persistente, sendo rapidamente convertidoem condições naturais a vários metabólitos, doisdos quais muito mais tóxicos do que o próprioherbicida.

Simazina Evidência reduzida de toxicidade ecarcinogenicidade

Herbicida de amplo espectro, elevada persistênciae mobilidade no solo.

Trifluralina Evidência reduzida de toxicidade ecarcinogenicidade

Herbicida de amplo espectro, pouco solúvel emágua.

Dependendo do tipo de contaminante presente na água e do desinfetante ou oxidante utilizado notratamento podem ser gerados subprodutos indesejados à saúde, dentre os quais na Portaria 518/2004são listados o 2,4,6 triclorofenol, bromato, clorito, cloro livre, monocloramina e trialometanos. Natabela 12 são apresentados os efeitos potenciais decorrentes da ingestão de água contendo estassubstâncias e suas principais fontes de contaminação.

Tabela 12 – Desinfetantes e produtos secundários da desinfecação


Bromato Tumores renais Produto secundário da ozonização, decorrente da oxidaçãode íons brometo.

CloritoPode afetar as hemácias, evidênciareduzida de toxicidade ecarcinogenicidade

Produto secundário da desinfecção com dióxido de cloro.

Cloro livre Evidência reduzida de toxicidadee carcinogenicidade

Higienização na indústria e no ambiente doméstico,branqueador, desinfetante e oxidante de ampla utilização notratamento da água.

Monocloroamina Evidência reduzida de toxicidadee carcinogenicidade

Produto secundário da cloração de águas contendocompostos nitrogenados.

2,4,6 TriclorofenolIndícios de desenvolvimento delinfomas e leucemia emexperimentos com animais.

Produto secundário da cloração de águas contendo fenoís(ex.: biocidas e herbicidas)

Trihalometanos Indícios de efeitos no fígado, rins etireóide.

Produto secundário da cloração de águas contendosubstâncias húmicas e brometos.

1.2.3 Natureza física

A rejeição de água com padrão organoléptico alterado é um comportamento de defesa intuitivo aohomem, o que muitas vezes pode significar realmente uma alteração na qualidade da água. Contudo,em alguns casos os consumidores podem rejeitar fontes esteticamente inaceitáveis, mas seguras, emfavor de fontes mais agradáveis, mas potencialmente inseguras. Em vista disso, a água para consumohumano não deve apresentar cor, sabor ou odor objetáveis, por razões de aceitação pela percepçãohumana. As principais características físicas da água utilizadas para avaliar sua qualidade sãocomentadas tomando-se como referência os textos contidos em publicação da OMS.

Sabor e odorOs sabores e odores mais comuns podem ter origem biológica: uma vez que vários organismos influemna produção de sabor e odor, tais como actinomicetos e cianobactérias; origem química: dados sobreos limites dos contaminantes químicos na água responsáveis por sabores e odores são incertos, mas


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pode-se exemplificar sabores e odores ocasionados pela presença de amônia, cloretos, cobre, dureza,sólidos totais dissolvidos e sulfeto de hidrogênio; origem de desinfetantes e subprodutos dedesinfecção: a um residual de cloro livre entre 0,6 e 1,0 mg/L há crescente risco de problemas com aaceitabilidade da água, deve-se prevenir principalmente a formação de dicloroamina e tricloroamina,resultantes da reação do cloro com amônia, pois estes compostos têm mais baixos limites para odor doque a monocloramina. Clorofenóis geralmente têm limites organolépticos muito baixos. O 2-clorofenol,2,4-diclorofenol e o 2,4,6-triclorofenol possuem limites de 0,1, 0,3 e 2 µg/L para sabor,respectivamente. Os limites para odor são de 10, 40 e 300 µg/L, respectivamente.

O sabor e o odor também podem desenvolver-se durante a estocagem e distribuição da água devido àatividade microbiológica ou à corrosão de tubulações. Sabor e odor constam no padrão de potabilidadebrasileiro (padrão de aceitação) apenas como critérios de referência, não constituindo análisesobrigatórias. Apesar disso, sabores e odores não usuais podem servir como alerta de contaminação e danecessidade de investigação de suas origens. Além de antiestéticos, eles indicam que o tratamento ou amanutenção e reparo do sistema de distribuição podem estar sendo insuficientes. Sempre que possíveldeve-se procurar implementar rotinas e técnica de detecção de sabor e odor. Um fator importante quedeve ser considerado com relação a estes parâmetros é que há variação significativa entre as pessoas nasua habilidade em detectar sabores e odores na água.

CorA cor na água para abastecimento é usualmente devida à presença de matéria orgânica colorida(basicamente ácidos fúlvicos e húmicos) associada com a fração húmica do solo. A cor também éaltamente influenciada pela presença de ferro e outros metais, como constituintes naturais nosmananciais ou como produtos da corrosão. Ela também pode resultar da contaminação da água porefluentes industriais e pode ser o primeiro indício de uma situação perigosa. A fonte da cor nosuprimento de água deve ser investigada, particularmente se for constatada mudança significativa.Geralmente são aceitáveis pelos consumidores níveis abaixo de 15 UC (unidades de cor). A cor variacom o pH da água, sendo mais facilmente removida a valores de pH mais baixos. Define-se como corverdadeira aquela que não sofre interferência de partículas suspensas na água, sendo obtida após acentrifugação ou filtração da amostra. A cor aparente é aquela medida sem a remoção de partículassuspensas da água.

TurbidezA turbidez água deve-se à presença de matéria particulada em suspensão na água, tais como matériaorgânica e inorgânica finamente dividida, fitoplâncton e outros organismos microscópicos planctônicosou não. A turbidez expressa, de forma simplificada, a transparência da água. A turbidez da água brutatem grande importância, na medida em que é um dos principais parâmetros para seleção de tecnologiade tratamento e controle operacional dos processos de tratamento. Em geral, a turbidez da água brutade mananciais superficiais não represados apresenta variações sazonais significativas entre períodos dechuva e estiagem, o que exige atenção na operação da ETA.

Valores de turbidez em torno de 8 UNT (unidades nefelométricas de turbidez) ou menos geralmentesão imperceptíveis visualmente. A menos que 5 UNT de turbidez, a água é usualmente aceitável pelosconsumidores. Entretanto, por causa da possível presença de microrganismos, é recomendado que aturbidez seja tão baixa quanto possível, preferentemente menor que 1 UNT. Valores elevados deturbidez de origem orgânica podem proteger microrganismos dos efeitos da desinfecção e estimular ocrescimento bacteriano no sistema de distribuição. Em todos os casos, a turbidez precisa ser baixa paraque a desinfecção seja eficiente, requerendo valores menores que 1 UNT; o ideal é que a turbidezmédia esteja abaixo de 0,1 UNT. Dados de um estudo realizado na Filadélfia sugeriram relação entreadmissões em um hospital por doenças gastrintestinais e incrementos na turbidez da água tratada. Osníveis de turbidez examinados estiveram entre 0,14 e 0,22 UNT – abaixo dos padrões de potabilidadedo país – sugerindo que estes padrões deveriam ser reavaliados. Apesar desta pesquisa ter sido


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duramente criticada, outros grupos têm sugerido que a turbidez é um potencial indicador para doençasde veiculação hídrica. Muito ainda há que ser estudado sobre este parâmetro de fácil medida e que é umdos raros indicadores que pode ser medido em tempo real (PAYMENT & HUNTER, 2001).

SólidosTodas as impurezas presentes na água, à exceção dos gases dissolvidos, contribuem para a carga desólidos. Os sólidos podem ser classificados de acordo com seu tamanho e características químicas.Quanto ao tamanho, podem ser classificados em sedimentáveis, em suspensão, colóides e dissolvidos.Na prática, a classificação é feita separando-se os sólidos apenas em dois grupos: em suspensão edissolvidos. Os sólidos em suspensão dividem-se em sedimentáveis e não sedimentáveis. Os sólidosdissolvidos incluem os colóides e os efetivamente dissolvidos. A separação entre sólidos em suspensãoe sólidos dissolvidos é feita utilizando-se uma membrana filtrante com poro igual a 1,2 µm (valorarbitrário). Qualquer partícula não-retida é considerada dissolvida, e as que ficam retidas sãoconsideradas em suspensão. Quanto à caracterização química, os sólidos podem ser classificados emvoláteis e fixos. Sólidos voláteis são aqueles que se volatilizam a 550ºC. Contudo, é imprecisocaracterizar esses sólidos voláteis como orgânicos, pois existem alguns sais minerais que se volatilizama essas temperaturas. A salinidade também está incluída como sólidos totais dissolvidos. Usualmente, éa parte fixa dos sólidos dissolvidos que é considerado como salinidade. Excesso de sólidos dissolvidosna água pode causar alterações de sabor e problemas de corrosão. Como padrão de aceitação paraconsumo humano, a Portaria 518/2004 estabelece o valor máximo permitido de 1.000 mg/L parasólidos totais dissolvidos na água potável. A OMS não estabeleceu um limite máximo aceitável, massalienta que, a níveis maiores que 1.200 mg/L, os sólidos tornam a água de beber significantementeimpalatável.

TemperaturaA água fresca é geralmente mais palatável que a água quente. Além disso, temperaturas elevadas daágua aumentam o potencial de crescimento de microrganismos no sistema de distribuição (Legionella,por exemplo, prolifera a temperaturas entre 25º e 50ºC) e pode aumentar a sensação de sabor e odor,além da cor e da corrosão.

Condutividade elétricaA condutividade elétrica da água depende da quantidade de sais dissolvidos, sendo aproximadamenteproporcional à sua quantidade. A determinação da condutividade elétrica permite estimar de modorápido a quantidade de sólidos totais dissolvidos (STD) presentes na água. Para valores elevados deSTD, aumenta a solubilidade dos precipitados de alumínio e de ferro, o que influi na cinética dacoagulação. Também são afetadas a formação e precipitação do carbonato de cálcio, favorecendo acorrosão.

A relação linear entre condutividade elétrica e sólidos totais dissolvidos pode ser aproximada pelaequação (TCHOBANOGLOUS & SCHROEDER 1987 apud BRANCO et al., 1991):CE = �(Ci fi) (3-1)em que:CE = condutividade elétrica em micro Siemens/cm (mS.cm-1);Ci = concentração do íon i na solução em mg/L;Fi = fator de condutividade para a espécie i.

O fator de condutividade varia com os íons presentes e pode ser dado por valores tabelados (BRANCOet al., 1991).


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1.2.4 Natureza radiológica

A radiação ambiental origina-se de fontes naturais e daquelas produzidas pelo homem. Materiaisradioativos ocorrem naturalmente em toda parte do ambiente, como o urânio, por exemplo, e várioscomponentes radioativos podem originar-se no ambiente a partir de atividades humanas, tal como o usomédico ou industrial. Segundo a OMS, a maior proporção da exposição humana à radiação vem defontes naturais – fontes de radiação externa, incluindo radiação cósmica e terrestre, e a partir dainalação ou ingestão de materiais radioativos. Há uma menor contribuição a partir de produção deenergia nuclear e testes nucleares (WHO, 2003e).

Há evidências, a partir de estudos em humanos e animais, de que a exposição a doses baixas emoderadas de radiação pode incrementar a incidência de câncer em longo prazo. Também háevidências, a partir de estudos com animais, de que a taxa de malformações genéticas pode aumentarpela exposição à radiação. Efeitos agudos da radiação sobre a saúde ocorrem a altas doses deexposição, apresentando sintomas como: náuseas, vômitos, diarréia, fraqueza, dor de cabeça, anorexialevando a reduzida contagem de células sangüíneas e em casos severos a morte (WHO, 2003e).

A interação da radiação com a água, existente em material biológico, resulta na formação de uma sériede espécies ionizadas (H+, H2O-, H2O+, e-, e+, H3O-, etc.) e de radicais livres, altamente reativos. Estesirão reagir com proteínas, desativarão enzimas, inibirão a divisão celular, perturbarão a formação demembranas celulares e poderão ocasionar outros danos à célula (SAWYER & MCCARTY, 1987 apudBRANCO et al., 1991).

A unidade de radioatividade é o becquerel (Bq), sendo que 1 Bq = 1 desintegração por segundo. Adose de radiação resultante de ingestão de um radionuclídeo depende de fatores químicos e biológicos.Estes incluem a fração ingerida que é absorvida através do intestino, os órgãos ou tecidos para os quaiso radionuclídeo pode ser transportado e depositado, e o tempo que o radionuclídeo pode permanecer noórgão ou tecido antes de ser excretado. A natureza da radiação emitida pelo decaimento, e asensibilidade dos órgãos ou tecidos irradiados à radiação, também precisam ser consideradas. A doseefetiva de radiação recebida pela pessoa é, em termos simples, a soma das doses equivalentes recebidaspor todos tecidos e órgãos, ponderados pelo “fator de ponderação dos tecidos”. Isto reflete diferentessensibilidades à radiação de diferentes órgãos e tecidos no corpo humano.

A dose resultante da ingestão de 1 Bq de radioisótopos em uma forma química particular pode serestimada utilizando um fator de conversão de dose (exemplo: fator de conversão de dose para ingestãodo radionuclídeo Urânio-238 = 4,5 x 10-5 e do radionuclídeo Césio-134 = 1,9 x 10-5).

O processo de identificar espécies individuais radioativas e determinar sua concentração requer análisessofisticadas e de alto custo, o que normalmente não é justificado porque as concentrações, na maioriadas circunstâncias, são muito baixas. Um caminho mais prático é usar um procedimento contínuo, ondeo total de radioatividade presente na forma de radiação alfa e beta é determinado sem considerar aidentidade de radionuclídeos específicos. Os valores de 0,1 Bq/L para atividade alfa total e 1 Bq/L paraatividade beta total são recomendados como níveis de proteção para a água para consumo humano,abaixo destes valores nenhuma ação posterior é requerida. Se os valores para atividades alfa e betatotais acima referidos forem excedidos, então os radionuclídeos específicos devem ser identificados esuas concentrações de atividades individuais medidas para indicar ações a serem tomadas.

Novos suprimentos de água e aqueles não previamente amostrados devem ser amostrados comfreqüência suficiente para caracterizar a qualidade radiológica da água e para avaliar qualquer variaçãosazonal nas concentrações de radionuclíceos. Segundo a OMS, também devem ser incluídas análisespara radônio, gás radioativo emitido do urânio presente naturalmente em rochas e solos, virtualmenteem qualquer local sobre a Terra, e amplamente relacionado a mortes devido ao câncer.


33

1.3 Caracterização da água

A caracterização da água corresponde à quantificação das impurezas de natureza física, química,biológica e radiológica presentes na água. É a partir do conhecimento das impurezas presentes na águaque se pode definir com segurança a técnica mais adequada para seu tratamento e é também por meioda caracterização da água que se pode avaliar se o tratamento foi satisfatório e se a água distribuída àpopulação é segura do ponto de vista sanitário. A caracterização da água não se restringe às atividadesde laboratório, previamente deve-se definir um programa que inclua os parâmetros a seremmonitorados; os planos de amostragem; a forma como os dados serão armazenados, interpretados edivulgados; além de se fazer o controle de qualidade dos laboratórios responsáveis pelas análises.

1.3.1 Definição dos parâmetros

A definição dos parâmetros a serem monitorados depende dos objetivos do trabalho a ser realizado.Esses objetivos podem ser, por exemplo: monitorar a qualidade da água para programas de despoluiçãoou preservação de mananciais; planejar o uso dos recursos hídricos; fornecer informações sobre avariação sazonal da qualidade da água para dar subsídios à escolha da técnica de tratamento a serutilizada visando o abastecimento público; verificar o atendimento aos padrões de qualidade de águapara usos diversos; avaliar a eficiência dos diferentes processos de tratamento de água; obter dados parapesquisas científicas.

A definição clara e precisa dos objetivos facilitará a realização de todas as atividades posteriores.Assim, dependendo da finalidade do trabalho, selecionam-se os tipos de exames a serem realizados(bacteriológico, físicos, químicos) e os respectivos parâmetros mais adequados para caracterizar a água.No caso da caracterização da água destinada ao consumo humano, por exemplo, a legislação brasileira(Portaria 518/2004) cita os parâmetros que devem ser quantificados, seja por oferecerem riscos à saúdehumana ou por influenciarem na aceitação do consumo da água por parte da população (padrão deaceitação). Deve-se destacar que podem ser incluídos outros parâmetros além daqueles citados nareferida legislação, para assegurar a qualidade da água distribuída à população. Ressalta-se aqui aimportância de se fazer previamente a inspeção sanitária da bacia hidrográfica, acompanhar asalterações no uso e na ocupação do solo ao longo do tempo e de se ter o histórico da qualidade da águapara se definir ou alterar os parâmetros a serem monitorados. Assim, por exemplo, se na baciahidrográfica de um determinado manancial é utilizado um agrotóxico não citado na legislação brasileiraque trata do padrão de potabilidade e havendo informações científicas de que o mesmo poderepresentar risco à saúde humana, este agrotóxico deve ser monitorado ainda que não mencionado nalegislação pertinente.

Deste modo, se a legislação em vigor pecar por omissão, espera-se que os profissionais responsáveispelo sistema de abastecimento de água tenham sensibilidade para incluir os parâmetros adicionais noprograma de monitoramento da qualidade da água. Destaca-se a rapidez com que a indústria químicalança novos produtos no mercado alguns dos quais podem causar danos à saúde humana se não foremdevidamente removidos no tratamento da água.

1.3.2 Plano de amostragem

O plano de amostragem deve ser definido com o objetivo de assegurar a representatividade e a validadedas amostras coletadas e analisadas em laboratório. Para serem representativas as amostras precisamser réplicas, as mais exatas possíveis, do ambiente físico, químico e biológico de onde foram coletadas,ou seja, a água coletada deve representar a qualidade da água amostrada em termos de concentração decomponentes examinados. Assim, para assegurar a representatividade das amostras deve-se definir


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cuidadosamente o local da amostragem, a periodicidade e o horário das coletas. Para assegurar avalidade das amostras elas devem ser coletadas, transportadas e preservadas corretamente antes deserem encaminhadas ao laboratório.

O excesso ou a insuficiência de dados acarretam desperdício de tempo e de recurso financeiro, umplano de amostragem inadequado pode fazer com que se obtenha dados, mas não assegura que estesdados se traduzam em informações úteis, em outras palavras, pode-se ter um “bando de dados” ao invésde um “banco de dados”. Não tem sentido a implementação rotineira de um programa incapaz deprestar a informação desejada. Devido às peculiaridades locais e à variedade de objetivos de umprograma de amostragem devem ser estabelecidos critérios específicos para cada situação, queobedeçam a critérios gerais de representatividade e validade.

Em relação à qualidade da água tratada distribuída à população, a Portaria 518/2004 em seu artigo 18estabelece que o plano de amostragem relativo ao controle da qualidade da água de sistema ou soluçãoalternativa de abastecimento de água deve ser aprovado pela autoridade de saúde pública.

1.3.2.1 Representatividade das amostrasPara assegurar a representatividade das amostras, dois aspectos principais devem ser observados: aescolha dos pontos de amostragem e a freqüência das coletas.Pontos de amostragem: em geral os objetivos do programa de amostragem definem direta ouindiretamente os locais mais adequados para a coleta, segundo a informação que se quer obter. No casoda avaliação da qualidade da água bruta num rio ou represa, por exemplo, deve-se levar em conta que aqualidade da água pode variar temporal e espacialmente quando afetada por fontes de poluição ou dediluição difusa ou pontual, tais como a mistura com um afluente que apresenta água com qualidadediferente; degradação natural da matéria poluidora; lançamento de efluentes domésticos ou industriais ecarreamento de produtos utilizados na agricultura. Portanto, a qualidade da água de um manancialcostuma variar de local para local, além de haver uma variação ao longo do tempo. Assim, a escolhados pontos de amostragem deve ser feita criteriosamente para levar em consideração os aspectos maisrelevantes que podem influenciar na representatividade das amostras. quando se define um plano deamostragem é indispensável observar as particularidades de cada caso. Apresenta-se a seguir umexemplo que ilustra a escolha dos pontos de amostragem numa represa (Tabela 13).

Tabela 13 – Pontos amostrados no açude Gavião, Pacatuba / CE.

Açude Gavião, município de Pacatuba / CE – serve ao abastecimento da região metropolitana deFortaleza. Em A, os pontos amostrados ao longo de toda a extensão do açude, numa fase inicial. Em B,pontos negros dentro do açude foram os escolhidos para levantamento dos parâmetros de qualidade deágua para os 2 anos de estudos.

AB


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Na tabela 13, dos pontos amostrados num “survey” inicial, foi construído um mapa de distribuiçãohorizontal do nitrogênio total (nitrito, nitrato, nitrogênio amoniacal e o nitrogênio orgânico particuladoe dissolvido), onde pode ser observado que apenas dois pontos caracterizariam a maior parte de toda avariação do nitrogênio total no açude: os pontos 1 (Captação) e 6 (Canal interligando ao AçudeRiachão). Contudo, dada a grande distância entre ambos (aproximadamente 3,5 km), foram escolhidosmais três pontos de amostragem, os quais, em outros períodos do ano, também poderiam serimportantes para descrever a variação horizontal dos parâmetros analisados e permitindo obter umamalha de pontos melhor distribuída, a qual representaria o açude em toda a sua extensão, abrangendopossíveis fontes menores de aportes de nutrientes (pontuais ou difusas).

Quando se faz coletas no sistema de distribuição de água tratada, deve-se atender ao critério deabrangência espacial e considerar ainda a importância de se ter amostras em pontos estratégicos eoutros que sejam próximos a locais onde há grande circulação de pessoas tais como terminaisrodoviários, edifícios que abrigam grupos populacionais de risco (hospitais, creches, asilos, etc), locaiscom sistemáticas notificações de agravos à saúde possivelmente associados a agentes de veiculaçãohídrica (definição esta que necessita de participação da área de saúde pública) e trechos maisvulneráveis do sistema de distribuição, tais como pontas de rede, pontos de queda de pressão, locaissujeitos à intermitência de abastecimento, reservatórios e locais afetados por manobras realizadas narede.Periodicidade da amostragem: Em geral, as informações sobre qualidade de água referem-se a umperíodo (horário, diário, semanal, mensal, etc.) durante o qual esta qualidade pode variar. Por isso, aperiodicidade da amostragem deve ser estabelecida de forma que as análises mostrem as variações, denatureza aleatória ou sistemática, que ocorrem na qualidade da água. A freqüência com que sãocoletadas as amostras deve ser estabelecida com o objetivo de se obter as informações necessárias como menor número possível de amostras, levando em conta o aspecto custo-benefício. Os resultadosanalíticos devem reproduzir as variações espacial e temporal da qualidade da água amostrada, a Figura1 ilustra a importância desta afirmativa.

Observa-se na Figura 1 (a) que a turbidez da água bruta variou de 2,5 a 7,5 uT durante um ciclohidrológico (12 meses), enquanto na Figura 1 (b) essa variação foi de 6,0 a 115 uT. A coleta deamostras pontuais, não distribuídas de modo a contemplar as variações sazonais da qualidade da águaproduz informação incompleta e conduz a erros. Tomando-se como exemplo a Figura 1 (b), se oprojetista tiver disponível apenas os dados do mês de julho e decidir escolher a técnica de tratamento deágua com base nestes dados pontuais, ele estará tomando uma decisão tecnicamente inadequada. Deve-se ter em mãos pelo menos os dados relativos a um ciclo hidrológico, abrangendo todos os parâmetrosque possam apresentar variações sazonais significativas e que sejam relevantes para a tomada dedecisão. Destaca-se que existem equipamentos que permitem fazer o monitoramento da qualidade daágua em tempo real, com a possibilidade de teletransmissão dos dados. Ao definir o plano deamostragem deve-se levar estudar a relação custo-benefício desta opção.

Evolução da Qualidade da Água no Açude Gavião - 2000

0

10

20

30

40

50

60

70

1/1 20/2 10/4 30/5 19/7 7/9 27/10 16/12

Data

Cor

ap

aren

te (u

C P

t/Co)

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

Turb

idez

(uT)

(a)

0

20

40

60

80

100

120

Ago/00

Set/00

Out/00

Nov/00

Dez/00

Jan/0

1

Fev/01

Mar/01

Abr/01

Mai/01

Jun/01

Jul/0

1

Ago/01

Set/01

Out/01

Nov/01

Dez/01

Turb

idez

(UN

T)

(b)Figura 1 – Média mensal da turbidez da água bruta de uma represa (a) e de um rio (b)


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Quanto ao horário mais adequado para as coletas, deve-se levar em consideração as especificidades decada caso. Para caracterizar o fitoplâncton de um manancial, por exemplo, deve-se ter conhecimento deque a comunidade fitoplanctônica pode apresentar movimentos de migração vertical na coluna de águadurante o dia, assim, se é desejado definir a altura da captação em função da menor concentração dofitoplâncton durante a maior parte do dia, é necessário realizar amostragem nictemeral (no decorrer de24h, com intervalos de 4h ou menos) para ser conhecida esta dinâmica.

Na Tabela 14 são apresentadas algumas condições para amostragens da água bruta e da tratada,baseadas na Portaria 518/2004 e em publicações da OMS. Ressalta-se que a definição da periodicidadedas amostras deve ser baseada no bom senso e na boa técnica. Assim, por exemplo, se em função dapopulação de uma localidade, e tomando-se como referência as exigências da Portaria 518/2004, fornecessária a coleta de 60 amostras mensais para determinação de coliformes totais na rede dedistribuição, as coletas não devem se concentrar em alguns poucos dias do mês, mas sim serdistribuídas uniformemente, por exemplo, com duas coletas diárias. Além disso, é conveniente que ahora de coleta varie de dia para dia e a ordem dos pontos varie de mês para mês, de modo a garantirmaior aleatoriedade na amostragem e evitar a coincidência de eventos que variem segundo o dia domês.

Tabela 14 – Exemplo de condições para amostragem (Baseado na Portaria 518/2004 e em WHO, 1993)• quando o manancial é superficial, devem ser coletadas amostras semestrais da água bruta, junto do ponto de

captação, para análise de acordo com os parâmetros exigidos na legislação vigente de classificação eenquadramento de águas superficiais, avaliando a compatibilidade entre as características da água bruta e o tipode tratamento existente (Art. 19 da Portaria 518/2004);

• o monitoramento de cianobactérias na água do manancial, no ponto de captação, deve obedecer freqüênciamensal, quando o número de cianobactérias não exceder 10.000 células/mL (ou 1mm3/L de biovolume), esemanal, quando o número de cianobactérias exceder este valor (§ 1º do Art. 19 da Portaria 518/2004);

• é vedado o uso de algicidas para o controle do crescimento de cianobactérias ou qualquer intervenção nomanancial que provoque a lise das células desses microrganismos, quando a densidade das cianobactérias exceder20.000 células/mL (ou 2mm3/L de biovolume), sob pena de comprometimento da avaliação de riscos à saúdeassociados às cianotoxinas (§ 2º do Art.19 da Portaria 518/2004);

• no controle da qualidade da água, quando forem detectadas amostras com resultado positivo para coliformestotais, mesmo em ensaios presuntivos, novas amostras devem ser coletadas em dias imediatamente sucessivos atéque as novas amostras revelem resultado satisfatório. Nos sistemas de distribuição, a recoleta deve incluir, nomínimo, três amostras simultâneas, sendo uma no mesmo ponto e duas outras localizadas a montante e a jusante(Portaria 518/2004);

• a freqüência de amostragem deve aumentar em períodos de epidemias, enchentes, operações de emergência ouapós a interrupção do abastecimento e reparos no sistema (WHO 1993);

• em sistemas servindo pequenas comunidades, inspeções sanitárias periódicas podem fornecer mais informaçõesque a amostragem com baixa freqüência (WHO 1993).

1.3.2.2 Validade das amostrasPara que as amostras tenham validade devem ser observadas rigorosamente as recomendações técnicasaplicáveis às etapas de coleta e preservação das mesmas. Os cuidados devem ser tomados desde acolocação das etiquetas de identificação até o transporte das amostras ao laboratório. As orientaçõesapresentadas a seguir são de caráter geral e visam exclusivamente chamar a atenção do leitor para aimportância e a especificidade das etapas de coleta e preservação de amostras para garantir que nãohaja alteração apreciável na qualidade da água durante a coleta e o transporte das amostras até olaboratório. Os diversos parâmetros físicos, químicos e biológicos a serem analisados podem exigirtécnicas de coleta e preservação muito distintas e específicas, motivo pelo qual recomenda-se aconsulta de publicações especializadas tal como o Standard Methods for the Examination of Water andWastewater.

Coleta das amostras: o primeiro cuidado que se deve ter ao coletar as amostras que serão analisadasrefere-se à colocação de etiquetas de identificação. Todas amostras devem ser acompanhadas de uma


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ficha de campo na qual constarão dados como nome do manancial; local da coleta, data e hora dacoleta; condições climáticas; finalidade da amostra; tipo de preservação de amostra utilizado; nome docoletor. Alguns erros relacionados à identificação das amostras são de natureza bastante primária taiscomo a utilização de etiquetas que não têm boa aderência com o frasco, ao uso de etiquetas que sedesmancham facilmente em contato com a água e ao preenchimento das etiquetas utilizando-se canetacuja tinta solta facilmente. Qualquer um destes erros põe a perder todo o trabalho de coleta, uma vezque impedirão a perfeita identificação das amostras quando elas chegarem ao laboratório para seremcaracterizadas.

A coleta de amostras pode ser manual ou automática. Na coleta manual põe-se o frasco em contatodireto com o líquido a ser amostrado ou emprega-se algum dispositivo ou técnica especial, como é ocaso da coleta de amostras de profundidade ou a coleta de amostras para determinação de gasesdissolvidos. Com amostradores automáticos, pode-se programar o número de amostras durante umdeterminado período, a duração do período, os volumes parciais e os intervalos de tempo em que serãofeitas as coleta. Existem amostradores automáticos que unicamente amostram, e outros que amostram,analisam e registram os resultados, e outros ainda que, além de tudo isso, transmitem telemetricamenteos resultados a uma central de recebimento de dados.

Conforme mencionado anteriormente, cada análise química exige um procedimento específico decoleta. Apresenta-se na Tabela 15 algumas considerações gerais ilustrativas de cuidados eprocedimentos adotados nas coletas destinadas a exames bacteriológicos, físicos, químicos ebiológicos. Ressalta-se novamente que o leitor deve consultar literatura especializada sobre o tema ouseguir a orientação do laboratório responsável pela análise.

Tabela 15 – Exemplos genéricos de cuidados a serem adotados na coleta de amostras

Examesbacteriológicos

De modo geral a coleta de amostras para exame bacteriológico em sistemas públicos de distribuição,devem ser realizadas em pontos que recebam água diretamente da rede de distribuição, e não de caixasou reservatórios; escoa-se a linha por 2 a 5 minutos, fecha-se a torneira, flamba-se, abre-se a mesma ameia seção, escoa-se a água por mais 30 segundos, e só então se abre o frasco apropriado esterilizadopara fechá-lo até 4/5 do seu volume, sem fechá-lo com a própria amostra, e fechá-lo imediatamente.Amostras de água bruta de mananciais são coletadas abrindo o frasco apropriadamente esterilizado nomomento da coleta, e colocando-o contra a corrente a cerca de 15 cm de profundidade, sempre osegurando pela base; enche-se até 4/5 do seu volume e fecha-se imediatamente. Amostras de poço sãocoletadas retirando-se do local uma porção de água, utilizando um recipiente de transposiçãoflambado; em seguida enche-se o frasco de coleta apropriado esterilizado até 4/5 do seu volume efecha-se imediatamente. Em amostras tratadas com cloro, deve-se adicionar ao frasco da colheita,antes de sua esterilização, 0,1 mL de uma solução a 1,8% de tiossulfato de sódio para neutralizar aação do cloro residual que inibe o crescimento bacteriano.

Exames físicos equímicos

De modo geral, a alíquota coletada, se proveniente de amostrador, deve ser retirada logo após aqueladestinada a exames bacteriológicos, e ser resfriada. O frasco destinado a conter a amostra deverá serpreviamente descontaminado em laboratório e rinsado, em campo, com a própria água a seramostrada. O tamanho dos frascos vai ser determinado pelas necessidades de consumo dos métodosanalíticos empregados e pelas réplicas desejadas multiplicadas pela quantidade de espécies químicasdeterminadas a partir de cada frasco. Na coleta de amostras em sistemas de distribuição a linha deveser inicialmente esgotada por aproximadamente 3 a 5 minutos antes de recolher-se a amostra.Amostras de lodo e sedimentos são coletadas com dragas e transferidas para o frasco adequado.

Examesbiológicos

São várias as comunidades aquáticas que podem ser amostradas para exame, das quais citam-se:• a coleta de fitoplâncton é feita: com rede de fitoplâncton (malha com abertura de 25µm ou

menos), quando se deseja amostra concentrada para a análise qualitativa, mantendo-se parte domaterial vivo (somente resfriado) e parte preservada com solução de formalina a 4%; e para análisequantitativa, colhendo-se direto do amostrador ou invertendo-se o frasco a aproximadamente 15 cm deprofundidade (manancial) ou simplesmente enchendo-se o frasco com água da torneira (no caso desistema de distribuição). O frasco de armazenagem deve ser previamente lavado e seco, adicionando-sealgumas gotas de lugol (preservante) logo após a colheita da amostra, até se obter cor de chá.Mantendo o frasco bem vedado, a amostra pode ser conservada por anos sem alteração significativapara as análises do fitoplâncton;

• a coleta de zooplâncton é feita com amostrador especial de grandes dimensões (capacidade de 10a 12 L) e que não cause turbulência na água para que o zooplâncton maior não escape antes de ser


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amostrado, um exemplo é a armadilha de plâncton Schindler-Patalas. A preservação é feita com etanola 70%;

• a coleta de bacterioplâncton é feita com material estéril e através dela é avaliada a presença devários grupos de bactérias na amostra (bactérias heterotróficas totais, Escherichia coli, coliformestotais, etc.), inclusive a biomassa bacteriana;

• a coleta qualitativa de perifiton é feita raspando-se pedras submersas, pedaços de pau, etc., dolocal, ou então se empregando substratos artificiais tais como lâminas padrão de microscópio ou deplexiglass que são fixadas no local de coleta; recolhe-se o material aderido após algum tempo deexposição para a formação de coleções;

• a coleta de macro-invertebrados é feita com dragas para sedimentos de fundo ou com oamostrador de Surber para profundidades de até 60 cm em rios de muita correnteza. Pode também serfeita com redes ou peneiras.

Preservação das amostras: as técnicas de preservação em geral restringem-se a retardar a atividadebiológica e a hidrólise de compostos ou reduzir a volatilidade dos constituintes que serão analisados.Sempre que possível é recomendável efetuar as análises no próprio local de coleta, mas a complexidadede algumas determinações inviabiliza este procedimento. Assim, faz-se necessário preservar umvolume suficiente, coletado em frasco apropriado e armazenado por um intervalo de tempoconveniente, para cada parâmetro ou grupo de parâmetros. Parâmetros como a temperatura e o pH daágua devem ser determinados no próprio local de coleta, pois, os mesmos sofrem alteração rápidamesmo quando são utilizadas técnicas de preservação e, por outro lado, são de fácil medida. Para osparâmetros que permitem um tempo maior de espera, mesmo que sejam observadas as técnicas depreservação, existe um tempo de validade dentro do qual as amostras devem ser processadas. Algumasdeterminações necessitam que o processamento se dê em até 4h após a coleta, enquanto outraspermitem que o processamento seja realizado em até alguns meses após a coleta. Os cuidados com apreservação são variados e função do tipo de análise a ser realizada. Assim, para a determinação doortofosfato, filtra-se a amostra logo após a coleta, já para a determinação do oxigênio dissolvido ou onitrogênio amoniacal, podem ser acrescentados reagentes no momento da coleta. O material dos frascosde coleta deve ser apropriado a cada tipo de análise: a maioria das determinações químicas, porexemplo, é compatível com a armazenagem em frasco de vidro âmbar, sendo mais indicado o deborosilicato. Por outro lado, algumas análises, como a de silicatos, não admitem este tipo dearmazenagem pelas interferências do material do frasco no conteúdo a ser quantificado na amostra(neste caso são utilizados frascos de polipropileno). Os procedimentos específicos para cada parâmetroa ser analisado devem ser obtidos em literatura especializada.

1.3.3 Controle de qualidade em laboratórios

É importante que os laboratórios responsáveis pela análise das águas possuam um programa de controlede qualidade formalizado que abranja a qualificação e capacitação periódica dos recursos humanos; amanutenção preventiva e a calibração periódica de equipamentos conforme recomendações legais oudos fabricantes; a verificação da qualidade dos reagentes utilizados nas análises; a existência dedocumentação detalhada dos procedimentos de rotina do laboratório, tais como regras de segurança,protocolos descritivos dos procedimentos utilizados nas análises, instruções de coleta e armazenamentode amostras, calibração dos instrumentos (incluindo as vidrarias e equipamentos como balanças),preparo e armazenamento de reagentes. Esse conjunto de ações visa garantir a produção de resultadoscom a máxima confiabilidade. Todos os métodos analíticos devem ser padronizados e, ou validados,mantendo-se documentadas as respectivas precisão, sensibilidade e especificidade. Na Portaria518/2004 é mencionado que as metodologias analíticas para determinação dos parâmetros físicos,químicos, microbiológicos e de radioatividade devem atender às especificações das normas nacionaisque disciplinem a matéria, da edição mais recente da publicação Standard Methods for the Examinationof Water and Wastewater, de autoria das instituições American Public Health Association (APHA),American Water Works Association (AWWA) e Water Environment Federation (WEF) (esta é umaliteratura aceita internacionalmente), ou das normas publicadas pela ISO (International StandartizationOrganization).


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Existem instituições habilitadas a credenciar laboratórios, mas, em todo caso, os laboratórios devem terum controle da qualidade analítica que inclua verificações de rotina por meio da verificação dareprodutibilidade dos resultados de análises feitas em réplicas e a calibração interlaboratorial paraavaliar a consistência dos resultados quando comparados com os de outros laboratórios de reconhecidaconfiabilidade.

Como existem diversas técnicas analíticas que podem ser utilizadas para quantificar um determinadoparâmetro, a escolha das técnicas de análise deve ser baseada na avaliação da sensibilidade eespecificidade requeridas para o tipo de amostra (água bruta, tratada ou distribuída). Por exemplo, se édesejada a informação sobre os níveis de chumbo que podem causar problemas à saúde, nos sistemaspúblicos de água, haverá, evidentemente, pouco valor se for usado um método analítico incapaz demedir concentrações menores que 1 mg/L, pois é sabido que o chumbo pode causar efeitos danosos àsaúde em concentrações muito inferiores a essa. Para evitar essa situação deve-se definir a menorconcentração de interesse para cada substância a ser monitorada e selecionar, então, os métodosanalíticos apropriados. O laboratório responsável pela análise deve ser capacitado para justificar eindicar o método mais adequado tendo em vista os objetivos das análises, assim como orientar sobre astécnicas de amostragem e preservação mais apropriadas.

Algumas análises podem ser facilmente implementadas em pequenos laboratórios de saneamento, taiscomo análises de rotina (turbidez, pH, cor, cloro residual) realizadas nas próprias estações detratamento de água, mas todas as análises precisam ser realizadas com máximo rigor técnico ecientífico para que haja confiabilidade nos resultados. Por outro lado, determinadas análises requerempessoal altamente especializado e, ou equipamentos sofisticados, além de normas de segurança rígidas(como na análise de componentes radioativos). Nestes casos, e sendo a análise indispensável para osobjetivos propostos, deve-se recorrer a laboratórios que apresentem a estrutura necessária.

1.3.4 Processamento de dados e interpretação dos resultados

Os dados obtidos em laboratório e em campo devem ser processados adequadamente e verificadosquanto a sua consistência. Nesta etapa podem ser realizados tratamentos estatísticos, determinações detendências, correlações, etc., e a apresentação dos resultados em formas apropriadas (gráficos,planilhas, mapas temáticos, etc.), organizando-se um banco de dados. Infelizmente é comum no Brasila geração de dados e seu arquivamento sem que tenham sido devidamente interpretados por umprofissional qualificado.

A etapa de interpretação dos resultados envolve a comparação de dados de qualidade da água entre osdiversos pontos de coleta, análises de tendências de qualidade da água, o desenvolvimento de relaçõescausa-efeito entre dados de qualidade da água e dados ambientais (geologia, hidrologia, ocupação dosolo, inventário das fontes poluentes) e o julgamento do enquadramento da qualidade da água ao uso aque se destina. Quando se trata da vigilância no sistema de abastecimento, todos os procedimentosanalisados até aqui são adequados a uma rotina de modo que se obtenha os resultados o maisrapidamente possível, para que a interpretação e as medidas a serem tomadas não levem muito tempoapós a verificação de problemas. O trabalho de interpretação muitas vezes exige a colaboração deespecialistas.

É também essencial que a informação obtida a partir de programas de rotina seja revistaperiodicamente, para que possam ser feitos estudos no sentido de avaliar se há necessidade de aumentaou possibilidade de diminuir o número de amostras e de análises, levando em conta o aspecto custo-benefício.


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Os Índices de qualidade da água (IQA) são bastante úteis para dar uma idéia da tendência deevolução da qualidade da água ao longo do tempo, além de permitir a comparação entre diferentesmananciais. O IQA varia normalmente entre 0 (zero) e 100 (cem), sendo que, quanto maior o seu valor,melhor é a qualidade da água. Os parâmetros utilizados no cálculo do IQA são estabelecidos em funçãodo uso previsto para o manancial. O IQA elaborado pela National Sanitation Foundation, e adaptadopela CETESB (Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental), leva em consideração oestabelecimento da qualidade da água bruta destinada ao abastecimento. Este IQA é determinado peloproduto ponderado dos seguintes parâmetros de caracterização das águas: Oxigênio Dissolvido (OD),Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO5,20), Coliformes Fecais, Temperatura, pH, Nitrogênio Total,Fósforo Total, Turbidez e Sólidos Totais (SEAMA, 2004). A seguinte fórmula é utilizada:

iwi

ni qIQA 1=Π= (3.2)

em queIQA: Índice de qualidade das águas. Um número entre 0 e 100;qi: qualidade do i-ésimo parâmetro. Um número entre 0 e 100, obtido do respectivo gráfico dequalidade, em função de sua concentração ou medida (resultado da análise);wi: peso correspondente ao i-ésimo parâmetro fixado em função da sua importância para a conformaçãoglobal da qualidade, isto é, um número entre 0 e 1, de forma que:

�=

=n

iiw

1

1 (3.3)

em quen: número de parâmetros que entram no cálculo do IQA.

Segundo o critério da CETESB, a qualidade das águas interiores, indicada pelo IQA numa escala de 0 a100, pode ser classificada em faixas conforme mostrado na Tabela 16. Ressalta-se o caráter genérico doIQA e a possibilidade de sua alteração para aplicações mais específicas em função dos parâmetrosutilizados na caracterização da água, na escala definida para qi e da importância relativa atribuída aestes parâmetros (wi). Assim, considerando-se a definição de IQA a partir dos parâmetros OD, DBO,coliformes, temperatura, pH, Nitrogênio total, Fósforo total, turbidez e sólidos totais, a qualidade daágua pode ser considerada ótima mesmo se ocorrer contaminação do manancial por substâncias nãoquantificadas através daqueles parâmetros. É conveniente relembrar que no caso de água tratadadestinada ao consumo humano, sua qualidade deve ser avaliada em relação à legislação vigente queatualmente é a Portaria 518/2004.

Tabela 16 - Classificação de águas de acordo com o IQA calculadoIQA Qualidade da água

80 a 100 Ótima52 a 79 Boa37 a 51 Aceitável20 a 36 Ruim0 a 19 Péssima

1.3.5 Divulgação da informação

Os resultados das análises de caracterização da água, devidamente processados e interpretados dãoorigem a relatórios que devem ser utilizados pelos profissionais da área para que sejam tomadasdecisões técnicas, tais como escolha ou aprimoramento da técnica de tratamento de água e manejo domanancial. Por outro lado, quando da avaliação da qualidade da água depender a saúde da população,esta tem o direito legal, definido na Portaria 518/2004, de ter acesso às informações que devem serapresentadas de forma clara utilizando-se recursos como notificação na conta de água, relatóriospublicados em jornais de grande circulação e internet. A Portaria 518/2004 preconiza a transparência eo direito do consumidor no acesso a todas as informações relativas à qualidade e potabilidade da água,


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que também devem ser disponibilizadas às Secretarias de Saúde dos Estados, Municípios e DistritoFederal.

1.4 Padrões de potabilidade

Pode-se definir como água potável aquela que pode ser consumida sem riscos à saúde humana e semcausar rejeição ao consumo por questões organolépticas.

1.4.1 Parâmetros de caracterização da água destinada ao consumo humano

O padrão de potabilidade brasileiro é composto por: a) padrão microbiológico; b) padrão de turbidezpara a água pós-filtração ou pré-desinfecção; c) padrão para substâncias químicas que representamriscos à saúde (inorgânicas, orgânicas, agrotóxicos, desinfetantes e produtos secundários dadesinfecção); d) padrão de radioatividade; e e) o padrão de aceitação para consumo humano.

O padrão de aceitação para consumo humano é estabelecido com base em critérios de ordem estética eorganoléptica (sabor ou odor) da água, e visa evitar a rejeição ao consumo que levaria à busca de outrasfontes de água, eventualmente menos seguras do ponto de vista sanitário. Algumas substânciasincluídas no padrão de aceitação apresentam também interesse de saúde, porém o limiar de percepçãode sabor e odor se dá em concentrações inferiores ao critério de saúde e, portanto, constam apenascomo padrão de aceitação para consumo. Assim, atendido o padrão de aceitação para consumo para taissubstâncias, estaria garantida a segurança sanitária. Para outras substâncias não há qualquer ousuficiente evidência de risco à saúde, ao menos nas concentrações usualmente encontradas em águas deabastecimento. Na Tabela 17 apresentam-se as substâncias que constam no padrão de aceitação paraconsumo da Portaria 518/2004 e seus efeitos.

Tabela 17 – Efeitos indesejáveis ao consumo pelos parâmetros contemplados pela Portaria 518/2004Parâmetro EfeitoAlumínio Depósito de hidróxido de alumínio na rede de distribuição a acentuação da cor devida ao

ferro.Amônia (como NH3) Odor, acentuado em pH elevadoCloreto SaborCor Aparente Aspecto estéticoDureza Sabor, incrustações, comprometimento da formação de espuma com o sabãoEtilbenzeno Odor – limite 100 vezes inferior ao critério de saúdeFerro Aspecto estético – turbidez e corManganês Aspecto estético – turbidez e corMonoclorobenzeno Sabor e odor – limite bem abaixo do critério de saúdeOdor Odores são desfavoráveis ao consumoSabor Sabores são desfavoráveis ao consumoSódio SaborSólidos dissolvidos totais Sabor, incrustaçõesSulfato Sabor , limite referente ao sulfato de sódioSulfeto de Hidrogênio Sabor e odorSurfactantes Sabor, odor e formação de espumaTolueno Odor, limite inferior ao critério de saúdeTurbidez Aspecto estético, indicação de integridade do sistemaZinco SaborXileno Sabor e odor- limite inferior ao critério de saúde

Na Tabela 18 são listados os parâmetros mencionados na Portaria 518/2004 para caracterização da águadestinada ao consumo humano. Deve-se ressaltar, contudo, que o critério fundamental que rege adefinição de potabilidade da água é que ela não cause mal à saúde humana. Deste modo, se uma


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determinada substância potencialmente prejudicial à saúde estiver presente na água bruta ela precisaráser monitorada na água distribuída à população mesmo que não explicitado na referida Portaria.

Tabela 18 – Parâmetros de caracterização da água destinada ao consumo humano (baseada na Portaria 518/2004)Padrões definidos pela Portaria518/04

Parâmetros que os constituem

Potabilidade da água para consumo humano: Escherichia coli, ColiformesTermotolerantes, Coliformes Totais, Bactérias Heterotróficas.

Padrão microbiológico

Padrão de turbidez para a água pós-filtração e pré-desinfecção: TurbidezInorgânicas: Antimônio, Arsênio, Bário, Cádmio, Cianeto, Chumbo, Cobre, Cromo,Fluoreto, Mercúrio Inorgânico, Nitrato, Nitrito, SelênioOrgânicas: Acrilamida, Benzeno, Cloreto de vinila, 1,2 Dicloroetano, 1-1Dicloroeteno, Diclorometano, Estireno, Tetracloreto de carbono, Tetracloroeteno,Triclorobenzenos, TricloroetenoAgrotóxicos: Alaclor, Aldrin e Dieldrin, Atrazina, Bentazona, Clordano, 2,4 D, DDT,Endrin, Glifosato, Heptacloro e Heptacloro-epóxido, Hexaclorobenzeno, Lindano,Metolacloro, Metoxicloro, Molinato, Pendimetalina, Pentaclorofenol, Permetrina,Propanil, Simazina, TrifuralinaCianotoxinas: Microcistinas

Padrão para substâncias químicasque representam riscos à saúde

Desinfetantes e produtos secundários da desinfecção: 2,4,6 Triclorofenol, Bromato,Clorito, Cloro livre, Monocloroamina, Total de Trihalometanos

Padrão de radioatividade Radioatividade alfa global e Radioatividade beta global.Padrão de aceitação para consumohumano

Alumínio; Amônia (como NH3); Cloreto; Cor aparente; Dureza; Etilbenzeno; Ferro;Manganês; Monoclorobenzeno; Odor; Sabor; Sódio; Sólidos Dissolvidos Totais;Sulfato; Sulfeto de Hidrogênio; Surfactantes; Tolueno; Turbidez; Zinco; Xileno

O tratamento da água, em si, não garante a manutenção da condição de potabilidade, uma vez que aqualidade da água pode se deteriorar entre o tratamento, a distribuição, a reservação e o consumo. Poresta razão é entendido na legislação brasileira que a obtenção e a manutenção da potabilidade da águadependem de uma visão sistêmica, abrangendo a dinâmica da água desde o manancial até o consumo.Esta visão sistêmica tem origem no que se denomina princípio de múltiplas barreiras, entendida comoa proteção dos mananciais e da área de drenagem, a seleção de tecnologias de tratamentos apropriadas ecorretamente operadas, além de medidas para evitar a contaminação da água no sistema de distribuiçãopara garantir a segurança sanitária da água. Estas ações permitirão avaliar de forma a orientar medidascorretivas, indícios de risco á saúde e a compatibilidade entre as características da água bruta e o tipode tratamento existente.

Para todos os parâmetros citados na Tabela 18 são especificados os valores máximos permissíveis(VMP) na água destinada ao consumo humano. O leitor pode consultar estes valores na Portaria518/2004 do Ministério da Saúde, facilmente obtida pela Internet. A revisão da referida Portaria éprevista para ocorrer a cada 5 anos ou a qualquer momento mediante solicitação justificada dos órgãosde saúde ou de instituições de pesquisa de reconhecida confiabilidade, podendo alterar os valores assimcomo incluir ou excluir alguns parâmetros que hoje constam no padrão de potabilidade brasileiro.

No Brasil, os padrões de potabilidade foram inicialmente estabelecidos pela Portaria nº 56/Bsb de14/03/1977, em cumprimento ao Decreto Presidencial nº 79.367, de 9/03/1977 que dispõe sobre asnormas e o padrão de potabilidade e dá outras providências. Esta foi revogada pela Portaria nº 36 de19/01/1990. Dez anos depois foi feita a revisão desta Portaria quando então, em 29/12/2004, foipromulgada a Portaria 1469. Em 25/03/2004 esta Portaria foi praticamente reeditada e denominadaPortaria 518/2004, atualmente em vigor, a qual estabelece os procedimentos e responsabilidadesrelativos ao controle e vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão depotabilidade, e dá outras providênciasNo mundo, os padrões e normas de potabilidade podem variar bastante para determinados parâmetroscomo, por exemplo, os parâmetros arsênio, microcistinas, trihalometanos totais e a contagem debactérias heterotróficas. Este último parâmetro é referido em alguns padrões no mundo como segue: a“WHO Guidelines for Drinking-water Quality” recomenda que a contagem de bactérias heterotróficas


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seja tão baixa quanto possível, não atribuindo valor sanitário significativo a esta análise; o “GermanDrinking Water Regulation” especifica que a água distribuída não pode conter mais que 100 UFC/mL;a “Guidelines for Canadian Drinking Water Quality” não especifica um máximo mas recomenda queos níveis sejam menores que 500 UFC/mL; a “Australian Drinking-water Guidelines” tem aceitado oslimites de menos de 100 UFC/mL para águas tratadas e menos de 500 UFC/mL para a água bruta; noBrasil, a “Norma de Qualidade da Água para Consumo Humano” especifica que esta análise deverá serfeita em 20% das amostras mensais de água tratada, no sistema de distribuição, e a contagem não deveexceder 500 UFC/mL.

Outros casos ilustrativos referem-se ao arsênio, à microcistina e aos trihalometanos. Na Portaria 56/Bsbde 1977 o VMP de arsênio era de 0,1 mg/L, na Portaria 36 de 1990 admitia-se 0,05 mg/L e na Portaria518/2004 este valor foi reduzido a 0,01 mg/L. Um fato histórico importante para explicar essa maiorexigência em relação ao arsênio foi a contaminação de milhões de pessoas ocorrida em Bangladeshpelo consumo continuado de água contendo teores elevados de arsênio. Essa tragédia ficou maisconhecida na década de 1990. Em relação a microcistina, essa substância passou a fazer parte dopadrão de potabilidade brasileiro no ano 2000, em decorrência da morte de dezenas de pacientes deuma clínica de hemodiálise numa clínica da cidade de Caruaru-PE, até então não era exigidoexplicitamente o monitoramento das cianotoxinas como a microcistina. Quanto aos trihalometanos,somente a partir do ano de 1974 passou-se a ter preocupação com eles, quando um trabalho científicodemonstrou que a reação de cloro com matéria orgância pode gerar estes compostos e que eles sãopotencialmente prejudiciais à saúde. Na Portaria 56/Bsb de 1977 os trihalomentanos não erammencionandos, eles foram incluídos no padrão de potabilidade brasileiro a partir da Portaria 36 de1990.

Observa-se com estes breves relatos que os padrões de potabilidade variam em função do avanço doconhecimento científico que se tem sobre os riscos potenciais de determinadas substâncias e com oaperfeiçoamento das técnicas de detecção e de remoção das mesmas na água destinada ao consumohumano. É importante observar que, mesmo atendendo a todos os VMP estabelecidos, ainda assimpode haver riscos até o momento desconhecidos para saúde pelo consumo da água e, portanto, nãoconstantes dos padrões estabelecidos. Destaca-se assim que o conceito de água potável adotado naPortaria 518/2004 refere-se à água não ofereça riscos à saúde, ou seja, os responsáveis pela operação desistema de abastecimento ou solução alternativa, estejam atentos a quaisquer riscos que possamrepresentar o consumo da água distribuída à poluição, independentemente do risco provir ou não de umparâmetro que conste na referida Portaria. E nesse sentido a Portaria 518/2004 trouxe importantesavanços para garantir a qualidade sanitária da água.

1.4.2 Amostragem

Na Portaria 518/2004 é definido um plano de amostragem para as águas do sistema de distribuição e daágua bruta. O número mínimo de amostras é variável de acordo com o parâmetro de qualidade da água,o ponto de amostragem (saída do tratamento e reservatórios/rede), o porte da população abastecida e otipo de manancial. O monitoramento da água bruta tem como finalidade valorizar o conceito demúltiplas barreiras, enfatizando-se a importância de se estabelecer co-responsabilidade dos prestadoresdo serviço de abastecimento de água na atenção e cuidados com o manancial, sendo exigido omonitoramento com freqüência semestral da água dos mananciais.

Reconhecendo as especificidades que determinam a presença das substâncias na água, na Portaria518/2004 é prevista flexibilidade nos planos de amostragem, conforme pode ser depreendido dostópicos apresentados a seguir que, em outras palavras, sugerem que os planos de amostragem podem edevem ser revistos periodicamente:� o responsável pela operação do sistema ou solução alternativa de abastecimento de água pode

solicitar à autoridade de saúde pública a alteração na freqüência mínima de amostragem de


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determinados parâmetros estabelecidos. Após avaliação criteriosa, fundamentada em inspeçõessanitárias e, ou, em histórico mínimo de dois anos do controle e da vigilância da qualidade da água,a autoridade de saúde pública decidirá quanto ao deferimento da solicitação, mediante emissão dedocumento específico;

� em função de características não conformes com o padrão de potabilidade da água ou de outrosfatores de risco, a autoridade de saúde pública competente, com fundamento em relatório técnico,determinará ao responsável pela operação do sistema ou solução alternativa de abastecimento deágua que amplie o número mínimo de amostras, aumente a freqüência de amostragem ou realizeanálises laboratoriais de parâmetros adicionais ao estabelecido;

� para a maioria dos parâmetros, é dispensada a análise na rede de distribuição quando não foremdetectados na saída do tratamento e, ou, no manancial, à exceção de substâncias que potencialmentepossam ser introduzidas no sistema ao longo da distribuição.

Tabela 19 – Número mínimo de amostras para o controle da qualidade da água de sistema de abastecimento, para finsde análises físicas, químicas e de radioatividade, em função do ponto de amostragem, da população abastecida e dotipo de manancial

Sistema de distribuição (reservatórios e rede)População abastecida

Parâmetro Tipo demanancial

Saída dotratamento(número deamostras porunidade detratamento)

<50.000 hab. 50.000 a250.000 hab.

> 250.000 hab.

Superficial 1 101 para cada5.000 hab.

40 + (1 para cada25.000 hab.)

CorTurbidezpH

Subterrâneo 1 5 1 para cada10.000 hab.

20 + (1 para cada50.000 hab.)

Superficial 1(Conforme § 3º do artigo 18).

CRL(1)

Subterrâneo 1

Fluoreto Superficial ouSubterrâneo

1 5 1 para cada10.000 hab.

20 + (1 para cada50.000 hab.)

Cianotoxinas Superficial 1(Conforme §5º do artigo18)

- - -

Superficial 1 1(2) 4(2) 4(2)Trihalometanos

Subterrâneo - 1(2) 1(2) 1(2)

Demaisparâmetros(3)

Superficial ouSubterrâneo

1 1(4) 1(4) 1(4)

NOTAS: (1) Cloro residual livre; (2) As amostras devem ser coletadas, preferencialmente, em pontos de maior tempo dedetenção da água no sistema de distribuição; (3) Apenas será exigida obrigatoriedade de investigação dos parâmetrosradioativos quando da evidência de causas de radiação natural ou artificial; (4) Dispensada análise na rede de distribuiçãoquando o parâmetro não for detectado na saída do tratamento e, ou, no manancial, à exceção de substâncias quepotencialmente possam ser introduzidas no sistema ao longo da distribuição.

A freqüência mínima de amostragem em sistemas de abastecimento de água é dependente das mesmasvariáveis, conforme mostrado na Tabela 19. O número mínimo mensal de amostras para análisesmicrobiológicas, ainda conforme a Portaria 518/2004, é reproduzido na Tabela 20 e o número mínimode amostras mensais para o controle da qualidade da água de sistema de abastecimento, para fins deanálises microbiológicas, em função da população abastecida, na Tabela 21. Na Tabela 22 consta onúmero mínimo de amostras e freqüência mínima de amostragem para o controle da qualidade da águade solução alternativa, para fins de análises físicas, químicas e microbiológicas, em função do tipo demanancial e do ponto de amostragem.


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Tabela 20 – Freqüência mínima de amostragem para o controle da qualidade da água de sistema de abastecimento,para fins de análises físicas, químicas e de radioatividade, em função do ponto de amostragem, da populaçãoabastecida e do tipo de manancial

NOTAS:(1) Cloro residual livre; (2) Apenas será exigida obrigatoriedade de investigação dos parâmetros radioativosquando da evidência de causas de radiação natural ou artificial; (3) Dispensada análise na rede de distribuição quando oparâmetro não for detectado na saída do tratamento e, ou, no manancial, à exceção de substâncias que potencialmentepossam ser introduzidas no sistema ao longo da distribuição.

Tabela 21 – Número mínimo de amostras mensais para o controle da qualidade da água de sistema deabastecimento, para fins de análises microbiológicas, em função da população abastecida

PARÂMETROSISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO (RESERVATÓRIOS E REDE)

População abastecida< 5.000 hab. 5.000 a 20.000 hab. 20.000 a 250.000 hab. > 250.000 hab.

Coliformestotais

10 1 para cada 500hab.

30 + (1 para cada 2.000hab.)

105 + (1 paracada 5.000 hab.)Máximo de1.000

NOTA: na saída de cada unidade de tratamento devem ser coletadas, no mínimo, 2 (duas) amostra semanais, recomendando-se a coleta de, pelo menos, 4 (quatro) amostras semanais.

Tabela 22 - Número mínimo de amostras e freqüência mínima de amostragem para o controle da qualidade daágua de solução alternativa, para fins de análises físicas, químicas e microbiológicas, em função do tipo demanancial e do ponto de amostragem


Saída dotratamento(para águacanalizada)

Número de amostrasretiradas no ponto deconsumo(1)

(para cada 500 hab.)

Freqüência deamostragem

Superficial 1 1 SemanalCor, turbidez, pHe coliformestotais(2) Subterrâneo 1 1 Mensal

CRL(2) (3) Superficial ouSubterrâneo

1 1 Diário

NOTAS:(1) Devem ser retiradas amostras em, no mínimo, 3 pontos de consumo de água; (2) Para veículostransportadores de água para consumo humano, deve ser realizada 1 (uma) análise de CRL em cada carga e 1 (uma)análise, na fonte de fornecimento, de cor, turbidez, pH e coliformes totais com freqüência mensal, ou outra amostragemdeterminada pela autoridade de saúde pública; (3) Cloro residual livre.

Sistema de distribuição (rservatórios erede)População abastecida


Saída do tratamento(freqüência porunidade de tratamento)

<50.000 hab. 50.000 a250.000 hab.

> 250.000hab.

Superficial A cada 2 horasCorTurbidezPHFluoreto Subterrâneo Diária

Mensal Mensal Mensal

Superficial A cada 2 horasCRL(1)

Subterrâneo Diária(Conforme § 3º do artigo 18).

Cianotoxinas Superficial Semanal(Conforme § 5º doartigo 18)

- - -

Superficial Trimestral Trimestral Trimestral TrimestralTrihalometanos

Subterrâneo - Anual Semestral Semestral

Demaisparâmetros(2)

Superficial ouSubterrâneo

Semestral Semestral(3) Semestral(3) Semestral(3)


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Nos Planos de Amostragem mínimos estabelecidos na Portaria 518/2004, dentre os diversos parâmetrosquímicos, a análise obrigatória no sistema de distribuição recai apenas sobre: fluoretos, trihalometanose cianotoxinas, por motivos de proteção à saúde; os dois primeiros, por serem incorporados à água nafluoretação e como produto secundário da cloração, respectivamente; e as cianotoxinas pela gravidadee riscos relativos à sua presença. Em contrapartida exige-se, semestralmente, porém com flexibilidadejá mencionada, o monitoramento completo na saída do tratamento, ou seja, de todos os parâmetros quecompõem o padrão de potabilidade.

1.4.3 Responsabilidades legais

As operações envolvidas na determinação da qualidade da água são muitas e complexas. Elas podemser comparadas a uma cadeia com uma série de interligações e a falha de qualquer uma delas podeenfraquecer o processo como um todo. É importante que o desenho dessas operações levem em contaprecisamente os objetivos do processo de determinação da qualidade da água. Restrições econômicas,técnicas e de pessoal freqüentemente definem quais as variáveis vão ser monitoradas e os métodos aserem utilizados, sendo necessário cuidadoso estudo para assegurar que os objetivos originais sejamcontemplados do modo mais eficiente possível.

O processo de determinação da qualidade da água é o conjunto de todas as avaliações físicas, químicase biológicas da água. Chapman (1996) cita definições correntemente utilizadas para os diferentes tiposde programas de observação ambiental, referindo-se ao monitoramento da qualidade da água comoum processo de longo prazo de medidas padronizadas e observação do ambiente aquático para definir oatual estado de qualidade e suas tendências; à inspeção como um processo de duração finita, umprograma intensivo para medir e observar a qualidade da água para um propósito definido e; àvigilância como um processo contínuo de medidas e observações específicas para o propósito demanejo da qualidade da água e visando atividades operacionais.

As definições podem ser freqüentemente confundidas, entretanto, elas diferem em relação a suautilidade predominante na determinação da qualidade da água. No abastecimento, a inspeção sanitária éo primeiro passo para determinar a possibilidade de utilização do manancial para abastecimentohumano. A vigilância sanitária deve ser implementada para a certificação da qualidade e a adequaçãodos processos. E o monitoramento também pode ser implementado para prevenir o processo dedeterioração do manancial como um todo, incluindo o monitoramento da área de drenagem e dos usosimplementados à montante.

Nos âmbitos Federal, Estadual e Municipal, nas suas respectivas áreas de competência, cabe àFUNASA – Fundação Nacional de Saúde – e às Secretarias de Saúde dos Estados, do DistritoFederal e dos Municípios, respectivamente, promover e acompanhar a vigilância (no caso dasSecretarias municipais, exercer a vigilância) da qualidade da água e estabelecer referênciaslaboratoriais para dar suporte às ações de vigilância da qualidade da água para consumo humano.

Cabe, ainda, a FUNASA: aprovar e registrar metodologias não contempladas nas referências citadas noartigo 16 do anexo da Portaria 518; definir diretrizes específicas para o estabelecimento de um plano deamostragem a ser implementado pelos Estados, Distrito Federal ou Municípios, no exercício dasatividades de vigilância da qualidade da água, no âmbito do Sistema Único de Saúde – SUS; e executarações de vigilância da qualidade da água, de forma complementar, em caráter excepcional, quandoconstatada, tecnicamente, insuficiência da ação estadual, nos termos da regulamentação do SUS.

Às Secretarias de Saúde dos Estados e do Distrito Federal cabe: garantir, nas atividades devigilância da qualidade da água, a implementação de um plano de amostragem pelos municípios,observadas as diretrizes específicas a serem elaboradas pela FUNASA; e executar ações de vigilância


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da qualidade da água, de forma complementar, em caráter excepcional, quando constatada,tecnicamente, insuficiência da ação municipal, nos termos da regulamentação do SUS.Já às Secretarias Municipais de Saúde, cabe ainda:

• sistematizar e interpretar os dados gerados pelo responsável pela operação do sistema ousolução alternativa de abastecimento de água, assim como, pelos órgãos ambientais e gestores derecursos hídricos, em relação às características da água nos mananciais, sob a perspectiva davulnerabilidade do abastecimento de água quanto aos riscos à saúde da população;

• efetuar, sistemática e permanentemente, avaliação de risco à saúde humana de cada sistema deabastecimento ou solução alternativa, por meio de informações sobre: a) a ocupação da baciacontribuinte ao manancial e o histórico das características de suas águas; b) as características físicas dossistemas, práticas operacionais e de controle da qualidade da água; c) o histórico da qualidade da águaproduzida e distribuída; e d) a associação entre agravos à saúde e situações de vulnerabilidade dosistema;

• auditar o controle da qualidade da água produzida e distribuída e as práticas operacionaisadotadas;

• garantir à população informações sobre a qualidade da água e riscos à saúde associados, nostermos do inciso VI do artigo 9 do Anexo da Portaria 518/2004;

• manter registros atualizados sobre as características da água distribuída, sistematizados deforma compreensível à população e disponibilizados para pronto acesso e consulta pública;

• manter mecanismos para recebimento de queixas referentes às características da água para aadoção das providências pertinentes;

• informar ao responsável pelo fornecimento de água para consumo humano sobre anomalias enão conformidades detectadas, exigindo as providências para as correções que se fizerem necessárias;

• aprovar o plano de amostragem apresentado pelos responsáveis pelo controle da qualidade daágua de sistema ou solução alternativa de abastecimento de água, que deve respeitar os planos mínimosde amostragem expressos nas tabelas 6, 7, 8 e 9 Portaria 518/2004 (Anexo 11.4);

• implementar um plano próprio de amostragem de vigilância da qualidade da água, consoantediretrizes específicas elaboradas pela FUNASA; e

• definir o responsável pelo controle da qualidade da água de solução alternativa.

Conforme definido pela Portaria 518/2004, o fornecimento de água às populações pode ser realizadopor dois diferentes tipos de instalações: o sistema de abastecimento de água para consumo humanoe a solução alternativa de abastecimento de água para consumo humano. O texto a seguir relembraas definições expressas na Portaria:

� - sistema de abastecimento de água para consumo humano – instalação composta porconjunto de obras civis, materiais e equipamentos, destinada à produção e à distribuição canalizada deágua potável para populações, sob a responsabilidade do poder público, mesmo que administrada emregime de concessão ou permissão.

� - solução alternativa de abastecimento de água para consumo humano – toda modalidadede abastecimento coletivo de água distinta do sistema de abastecimento de água, incluindo, entreoutras, fonte, poço comunitário, distribuição por veículo transportador, instalações condominiaishorizontal e vertical.

É imputado ao(s) responsável(is) pela operação de sistema ou solução alternativa de abastecimento deágua exercer o controle da qualidade da água, sendo que em caso de regime de concessão ou permissão,do sistema de abastecimento de água, é a concessionária ou a permissionária a responsável pelocontrole da qualidade da água. Incumbindo, também, ao(s) responsável(is) pela operação e sistemade abastecimento de água:

• operar e manter sistema de abastecimento de água potável para a população consumidora emconformidade com as normas e legislações pertinentes;

• manter e controlar a qualidade da água produzida e distribuída, por meio de: a) controleoperacional das unidades de captação, adução, tratamento, reservação e distribuição; b) exigência do


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controle de qualidade, por parte dos fabricantes de produtos químicos utilizados no tratamento da águae de materiais empregados na produção e distribuição que tenham contato com a água; c) capacitação eatualização técnica dos profissionais encarregados da operação do sistema e do controle da qualidadeda água; e d) análises laboratoriais da água, em amostras provenientes das diversas partes quecompõem o sistema de abastecimento;

• manter avaliação sistemática do sistema de abastecimento de água, sob a perspectiva dos riscosà saúde, com base na ocupação da bacia contribuinte ao manancial, no histórico das características desuas águas, nas características físicas do sistema, nas práticas operacionais e na qualidade da águadistribuída;

• encaminhar à autoridade de saúde pública, para fins de comprovação do atendimento à Portaria518/2004, relatórios mensais com informações sobre o controle da qualidade da água, segundo modeloestabelecido pela referida autoridade;

• promover, em conjunto com os órgãos ambientais e gestores de recursos hídricos, as açõescabíveis para a proteção do manancial de abastecimento e de sua bacia contribuinte, assim comoefetuar controle das características das suas águas, nos termos do artigo 19 do Anexo da Portaria 518,notificando imediatamente a autoridade de saúde pública sempre que houver indícios de risco à saúdeou sempre que amostras coletadas apresentarem resultados em desacordo com os linites ou condiçõesda respectiva classe de enquadramento, conforme definido na legislação vigente específica;

• fornecer a todos os consumidores, nos termos do Código de Defesa do Consumidor,informações sobre a qualidade da água distribuída, mediante envio de relatório, dentre outrosmecanismos, com periodicidade mínima anual e contendo, pelo menos as seguintes informações: a)descrição dos mananciais de abastecimento, incluindo informações sobre sua proteção, disponibilidadee qualidade da água; b) estatística descritiva dos valores de parâmetros de qualidade detectados naágua, seu significado, origem e efeitos sobre a saúde; e c) ocorrência de não conformidades com opadrão de potabilidade e as medidas corretivas providenciadas;

• manter registros atualizados sobre as características da água distribuída, sistematizados deforma compreensível aos consumidores e disponibilizados para pronto acesso e consulta pública;

• comunicar, imediatamente, à autoridade de saúde pública e informar, adeauadamente, àpopulação a detecção de qualquer anomalia operacional no sistema ou não conformidade na qualidadeda água tratada, identificada como de risco à saúde, adotando-se as medidas previstas no artigo 29 doAnexo da Portaria 518; e

• manter mecanismos para recebimento de queixas referentes às características da água e para aadoção das providências pertinentes.

Ao responsável por solução alternativa de abastecimento de água, definido pela SecretariaMunicipal de Saúde, incumbe:

• requerer, junto à autoridade de saúde pública, autorização para o fornecimento de águaapresentando laudo sobre a análise da água a ser fornecida, incluindo os parâmetros de qualidadeprevistos na Portaria 518, definidos por critério da referida autoridade;

• operar e manter solução alternativa que forneça água potável em conformidade com as normastécnicas aplicáveis, publicadas pela ABNT – Associação Brasileira de Normas e Técnicas, e com outrasnormas e legislações pertinentes;

• manter e controlar a qualidade da água produzida e distribuída, por meio de análiseslaboratoriais, nos termos da Portaria 518 e, a critério da autoridade de saúde pública, das mesmasmedidas impostas ao(s) responsável(is) pela operação e sistema de abastecimento de água;

• encaminhar à autoridade de saúde pública, para fins de comprovação, relatórios cominformações sobre o controle da qualidade da água, segundo modelo e periodicidade estabelecidos pelareferida autoridade, sendo no mínimo trimestral;

• efetuar controle das características da água da fonte de abastecimento, nos termos do artigo 19do Anexo da Portaria 518, notificando, imediatamente, à autoridade de saúde pública sempre quehouver indícios de risco à saúde ou sempre que amostras coletadas apresentarem resultados em


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desacordo com os limites ou condições da respectiva classe de enquadramento, conforme definido nalegislação específica vigente;

• manter registros atualizados sobre as características da água distribuída, sistematizados deforma compreensível aos consumidores e disponibilizados para pronto acesso e consulta pública;

• comunicar, imediatamente, à autoridade de saúde pública competente e informar,adequadamente, à população a detecção de qualquer anomalia identificada como de risco à saúde,adotando-se as medidas previstas no artigo 29 do Anexo da Portaria 518; e

• manter mecanismos para recebimento de queixas referentes às características da água e para aadoção das providências pertinentes.


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2 TRATAMENTO DE ÁGUANo Brasil, a prática consagrada para o tratamento de águas superficiais, na maioria das situações, incluias seguintes etapas:� clarificação destinada a remover sólidos presentes na água, esta etapa ocorre nos decantadores,

flotadores e filtros;� desinfecção destinada a inativar microrganismos patogênicos;� fluoretação para prevenção da cárie dentária infantil;� estabilização química para controle da corrosão e da incrustação da água nas tubulações, concreto,

etc, trata-se de uma preocupação econômica com a integridade das instalações domiciliares e dosistema de distribuição.

Existem diversas técnicas de tratamento de água para abastecimento público, destacando-se no Brasilaquelas denominadas tratamento convencional (ou de ciclo completo) e a filtração direta, emboraoutras como a filtração lenta, a flotação e a filtração em membrana também sejam empregadas, mas emum número ainda relativamente pequeno de ETAs. De maneira geral, podem-se distinguir as técnicasde tratamento de água em função dos processos e operações unitárias que elas possuem, tal comomostrado na Figura 2, onde não foi incluída a o pré-tratamento (tal como micropeneiramento), aoxidação/adsorção, a estabilização química, a fluoretação, a desinfecção, que são etapas que podem sercomuns a todas as técnicas.

Figura 2 – Técnicas mais usuais de tratamento de água

Neste item, inicialmente faz-se a descrição geral destas diversas técnicas e ao final são feitasconsiderações sobre os limites de aplicação das mesmas tendo em vista aspectos relacionados àqualidade da água bruta, aos custos envolvidos no tratamento da água, à vazão a ser tratada e àcomplexidade operacional.

2.1 Filtração lenta e filtração em múltiplas etapas

Na filtração lenta o tratamento da água é feito por um processo biológico, não há necessidade doemprego de coagulante químico, o que, aliado à menor freqüência de limpeza dos filtros, simplifica aoperação e facilita a utilização dessa técnica mesmo em regiões mais remotas. Contudo, a implantaçãode ETAs com filtração lenta, em decorrência de os filtros serem operados com baixa taxa de filtração,requer espaços físicos significativamente maiores do que o das demais técnicas que também utilizam afiltração em areia, o que pode dificultar sua construção em áreas urbanas adensadas. Contudo, quandose considera a extensão do território brasileiro e se constata que a maior carência de água potável éregistrada nos municípios que apresentam menor número de habitantes (em geral nas comunidades


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rurais), a filtração lenta apresenta-se como uma alternativa de tratamento de água com grande potencialpara ser empregada em diversas localidades do País quando a água bruta apresentar condiçõesfavoráveis ao emprego desta tecnologia, como comentado no item 12.2.7.

Na Figura 3 tem-se a representação dos arranjos das unidades de pré-tratamento que podem anteceder afiltração lenta. Quando se emprega a pré-filtração, tem-se a técnica denominada Filtração em MúltiplasEtapas (FiME). Na Figura 4 é ilustrado o princípio de funcionamento da FiME, por meio da qual é feitaa separação gradual do material em suspensão presente na água bruta fazendo-a passar por sucessivasunidades de filtração antes da mesma ser encaminhada ao filtro lento. Nas Figuras 5, 6 e 7 mostram-seesquemas de unidades de pré-filtração dinâmica em pedregulho, pré-filtro de pedregulho e da unidadede filtração lenta. Os pré-filtros de pedregulho podem possuir escoamento descendente, horizontal ouascendente, conforme ilustrado na Figura 6. O pré-tratamento pela FiME deve ser previsto quando háexcesso de sólidos em suspensão na água bruta visando o atenuar a sobrecarga dos filtros lentos cujaturbidez máximo do afluente, segundo diversos autores, não deve superar a 10 uT. Assim, notratamento de águas cuja turbidez pode ser elevada nos períodos de chuva ou no caso de águas captadasde represas que podem apresentar florescimentos de algas, o pré-tratamento deve ser sempre previsto,do contrário as carreiras de filtração seriam muito curtas, inviabilizando o emprego da filtração lenta.Na Figura 8 tem-se o esquema geral de uma instalação FiME e a fotografia de uma ETA que empregaesta técnica de tratamento.

Figura 3 – Variantes de técnicas de tratamento que empregam a filtração lenta (Di Bernardo et al., 1999)

Figura 4 – Representação esquemática do tratamento da água por FiME (Di Bernardo et al., 1999)


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Figura 5 – Esquema de uma unidade de pré-filtração dinâmica em pedregulho (Di Bernardo et al., 1999)

Figura 6 – Esquema de pré-filtros de pedregulho (Di Bernardo et al., 1999)

O filtro lento constitui-se basicamente de um tanque onde é colocada areia com espessura geralmenteentre 0,90 e 1,20 m, sobre uma camada de pedregulho, com espessura entre 0,20 e 0,45 m. Sob acamada de pedregulho tem-se o sistema de drenagem, destinado a recolher a água filtrada, tal comomostrado esquematicamente na Figura 7.

Figura 7 – Esquema de um filtro lento de areia (Di Bernardo et al., 1999)


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Na filtração lenta geralmente são utilizadas areias com pequena granulometria, de modo que ocorreconsiderável retenção de impurezas no topo da camada filtrante. Segundo Di Bernardo et al.( 1999), noinício da filtração há predominância do mecanismo de interceptação, que promove a remoção departículas maiores que os vazios intergranulares, o que contribui para a formação de uma camadabiológica no topo do meio filtrante denominada de schmutzdecke (expressão alemã que significa“camada de sujeira”). A eficiência da filtração lenta depende dessa camada biológica, a qualnormalmente demora desde alguns dias até semanas para se formar, dependendo das características doafluente e do meio filtrante, além das condições operacionais. Somente após o amadurecimento dofiltro, ou seja, do tempo necessário para a formação do schmutzdecke é que há produção de efluentecom qualidade satisfatória. Deve-se esperar o amadurecimento do filtro sempre que ele for recolocadoem operação após a limpeza da unidade de filtração lenta. A atividade biológica é considerada a açãomais importante que ocorre na filtração lenta, sendo mais pronunciada no topo do meio filtrante, porémse estendendo até cerca de 40 cm de profundidade. A camada biológica constitui-se por partículasinertes, matéria orgância e uma grande variedade de microrganismos tais como bactérias, algas,protozoários e metazoários, dentre outros, além de precipitados tais como os de ferro e de manganês,quando esses metais se encontram em estado solúvel no afluente.

Uma das principais vantagens atribuídas ao filtro lento é a elevada eficiência de remoção deorganismos potencialmente transmissores de doenças. A remoção de bactérias patogênicas e vírus nofiltro lento é atribuída a vários fatores, destacando-se: o decaimento natural, devido o filtro lento ser umambiente relativamente hostil para esses microrganismos; a predação; o efeito biocida da radiação solare a adsorção no biofilme aderido ao meio filtrante.

À medida que as impurezas vão sendo retidas no interior do meio filtrante, reduzem-se os vaziosintergranulares por onde a água pode passar, o que aumenta a perda de carga. Quando é atingida aperda de carga devida a retenção de impurezas estabelecida em projeto torna-se necessário retirar ofiltro de operação e fazer sua limpeza. Como na filtração lenta a retenção de impurezas ocorrepredominantemente no topo do meio filtrante, a limpeza do filtro é feita pela remoção de cerca de 2 cmda camada superior da areia, lavando-a posteriormente e recolocando-a no filtro quando, após limpezassucessivas, a espessura total da areia chegar a cerca de 60 cm. No caso de filtros que possuem pequenaárea em planta, essa limpeza é feita manualmente, como ilustrado na Figura 9. Em filtros de grandesdimensões pode ser necessário o emprego de equipamentos mecânicos para remover a camada superiorde areia. O intervalo de tempo decorrido entre as limpezas de um filtro caracteriza a duração da carreirade filtração, que na filtração lenta em geral é superior a 2 meses, podendo chegar a valores bemsuperiores a esses quando a água bruta apresenta apresenta pouco matéria dissolvida e em suspensão.

(a) (b)

Figura 8 – Esquema de uma instalação FiME (a) e fotografia de uma ETA com FiME (b)


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Figura 9 – Limpeza manual de um filtro lento

2.2 Filtração direta

Neste livro, o termo filtração direta inclui todas as técnicas de tratamento em que filtros rápidos são asúnicas unidades destinadas à remoção de sólidos presentes na água e nas quais a água bruta é coaguladaantes de ser encaminhada às unidades de filtração. Assim, como técnica de tratamento por filtraçãodireta tem-se:� filtração direta descendente: a água coagulada percorre a camada filtrante de cima para baixo, a

água filtrada sai na parte inferior do filtro;� filtração direta descendente com floculação: semelhante ao anterior, com a diferença de que a água

é coagulada e floculada antes de entrar no filtro;� filtração direta ascendente: a água coagulada percorre a camada filtrante de baixo para cima, a água

filtrada sai na parte superior do filtro;� dupla filtração: a água coagulada passa por uma unidade de filtração ascendente e depois por uma

unidade de filtração descendente. Em relação às demais técnicas de filtração direta, esta possibilitao tratamento de água bruta de pior qualidade, com maior quantidade de material dissolvido e emsuspensão devido a ação dos dois filtros.

Na Figura 10 tem-se a representação esquemática de instalações de filtração direta. A floculação podeou não ser necessária no primeiro caso (filtração direta descendente) dependendo das características daágua bruta. Quando predominam partículas com tamanho da ordem de 1 µm na água bruta, em geral afiltração descendente não apresenta desempenho satisfatório e nesse caso a floculação, ao promover oaumento do tamanho das partículas, possibilita melhorar o desempenho da ETA. Por outro lado, prevera construção dos floculadores quando eles são dispensáveis aumenta desnecessariamente o custo daETA.

Embora o ideal seja que o escoamento da água se faça no sentido dos maiores grãos para os menores domeio filtrante, quando se tem a filtração em areia os grãos de maior tamanho localizam-se sempre nascamadas inferiores enquanto os menores grãos ficam na superfície superior. Não é possível modificaresta disposição dos grãos de areia pois quando os filtros rápidos (ascendentes ou descendentes) sãolavados pela introdução de água no fundo dos filtros, essa água expande o meio filtrante e provoca umaestratificação do meio granular, fazendo com que os grãos maiores localizem-se na parte superior dofiltro. No caso da filtração descendente essa disposição dos grãos não é a mais adequada e em vistadisso, em algumas ETAs são projetados meios filtrantes de dupla camada (antracito + areia), o antracitoé um carvão com menor densidade do que a areia e deste modo durante a lavagem do filtro os grãos deantracito, mesmo tendo tamanho maior do que os da areia, mantêm-se no topo do meio filtrante.Ressalta-se que o antracito é empregado apenas na filtração descendente.


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Figura 10 – Esquema de ETA com filtração direta: filtração direta descendente com floculação (à esquerda),filtração direta ascendente (centro) e dupla filtração (à direita)

Na filtração direta, as taxas de filtração usualmente variam entre 120 e 360 m3m-2d-1, sendo os valoresda ordem de 120 m3m-2d-1 adotados no projeto das unidades de filtração ascendente, enquanto as taxasmais elevadas referem-se à filtração direta descendente. Essas taxas são muito superiores àsnormalmente empregadas no projeto de filtros lentos (3 a 6 m3m-2d-1). Em vista disso, a penetração deimpurezas na filtração direta não fica restrita apenas ao topo do meio filtrante, tal como ocorre nafiltração lenta, atingindo profundidades maiores. Em relação à filtração lenta, a filtração rápida exigemaior controle operacional e pessoal mais qualificado para sua operação, por outro lado, permite trataráguas superficiais com maior quantidade de material dissolvido e em suspensão, muitas vezesencontrados mais próximos do centro de consumo. Diferentemente da filtração lenta, cujas carreiras defiltração chegam a durar vários meses, na filtração rápida usualmente os filtros precisam ser lavados emintervalos de 20 a 50 horas ou menos, dependendo das características da água que chega ao filtro e dascondições de operação. Como pode ser visto no exemplo 12.1, a filtração rápida ocupa áreas bemmenores que a necessária à filtração lenta.

Exemplo 12.1 – Calcular a área necessária para a construção de filtros considerando a filtração lenta, a filtração ascendentee a filtração descendente para a vazão nominal de 3600 m3/d. Adotar as taxas de filtração de 3, 120 e 360 m3m-2d-1 para osfiltros lento, ascendente e descendente, respectivamente.SoluçãoA taxa de filtração (TF) corresponde à vazão (Q) dividida pela área total de filtração (A). Assim, tem-se:

FF T

QA

AQ

T =�=

i) Filtro lento: 2123

3

200.1)(3)/(3600

mdmm

dmTQ

AF

=== −−

ii) Filtro ascendente: 2123

3

30)(120

)/(3600m

dmmdm

TQ

AF

=== −−

iii) Filtro descendente: 2123

3

10)(360

)/(3600m

dmmdm

TQ

AF

=== −−

2.3 Tratamento convencional e flotação

No tratamento convencional, após a coagulação a água é sempre floculada e decantada antes de serencaminhada às unidades de filtração rápida, as quais em geral são de escoamento descendente. Destemodo, os filtros têm a função de reter partículas em suspensão não removidas nos decantadores. Comoa coagulação, a floculação, a decantação (ou a flotação) ocorrem em unidades colocadas em série, odesempenho insatisfatório de uma determinada unidade influi no desempenho de todas as demais queestão a jusante, de modo que no projeto e operação das ETAs, para garantir a produção de água que


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atenda ao padrão de potabilidade, deve ser dada atenção à otimização do sistema como um todo e nãoàs unidades consideradas isoladamente. Na Figura 11 é mostrado o esquema em planta e uma ETAconvencional. Pela técnica denominada tratamento convencional pode-se tratar águas comconcentrações de material dissolvido e em suspensão relativamente altos em relação ao admitido para afiltração lenta e para a filtração direta.

Figura 11 – Esquema em planta de uma ETA convencional

Quando os flocos formados no tratamento da água apresentam velocidade de sedimentação baixa, osdecantadores podem não ser adequados para reter as impurezas, e isso pode acarretar sobrecarga desólidos nos filtros que em decorrência disso irão se colmatar rapidamente, exigindo lavagens frequentesdo meio filtrante, com gasto excessivo de água para a lavagem. Nestas situações, pode ser maisadequado projetar a ETA com flotadores ao invés de decantadores. A flotação é especialmente indicadano tratamento de águas com valores altos de cor verdadeira e baixa turbidez e águas com concentraçõeselevadas de algas, pois estas tipicamente conduzem à formação de flocos com baixa velocidade desedimentação.

2.4 Filtração em membranas

Na filtração em membranas utiliza-se um material semi-permeável com pequena abertura de filtraçãoque permite a remoção de material particulado, micromoléculas, moléculas dissolvidas e íonsdissolvidos. As diferentes formas de tratamento por filtração em membranas podem ser combinadasentre si, tal como ilustrado na Figura 12, de modo a viabilizar o tratamento de águas com valores deturbidez da ordem de até 100 uT. O tamanho da abertura de filtração das membranas decresce nosentido da microfiltração para a osmose reversa. A escolha da membrana adequada para cada aplicaçãodependerá das características da água a ser tratada e da qualidade desejada para o efluente final. Oafluente é bombeado para módulos contendo as membranas, o que permite a passagem da água atravésdas membranas gerando o permeato enquanto os contaminantes rejeitados são coletados comoconcentrados. Este processo, ilustrado na Figura 12, é conhecido como filtração tangencial (cross flow).Na Figura 13 é mostrada a fotografia de um módulo de filtração em membrana. Na Figura 14 sãomostradas as faixas de aplicação dos quatro processos de filtração em membrana mencionados naFigura 12.

Figura 12 – Representação esquemática da filtração em membranas (à esquerda) e exemplo de combinação dediferentes métodos de filtração em membrana (à direita)


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Figura 13 – Módulo de filtração em membrana

Figura 14 – Faixa de tamanho de aplicação da microfiltração, ultrafiltração, nanofiltração e osmose reversa

No tratamento de água destinada ao abastecimento público a filtração em membrana é utilizadaespecialmente para tratar águas salobras. Nas ETAs convencionais não se consegue redução daconcentração de sais, especialmente cloretos, o que em geral é feito por meio da osmose reversa, que éuma técnica relativamente cara. Dependendo das características da água salobra, ela necessitará passarpor um pré-tratamento antes de ser encaminhada à osmose reversa, este pré-tratamento podendoconstituir-se de outras unidades de filtração em membrana (microfiltração, ultrafiltração ounanofiltração) ou mesmo por um tratamento convencional, tal como ilustrado na Figura 15, onde o pré-tratamento é feito numa ETA com pré-cloração, coagulação, floculação, decantação, filtração em areia,filtração em carvão (para remover o excesso de cloro da água que pode danificar a membrana do


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sistema de osmose reversa), filtração em cartucho com abertura de 5 µm para somente então passarpela osmose reversa.

A disposição final do concentrado dos dessalinizadores por osmose reversa é um problema importantea ser considerado. Sua disposição direta no solo leva à salinização e à infertilidade. Estudos alternativosindicam a possibilidade de se utilizar o concentrado na alimentação de gado e na criação de camarão.Há também campos de pesquisa para avaliar a capacidade de absorção de sal por determinadas espéciesde planta e estudos da possibilidade de empregar o concentrado na produção de hipoclorito de sódio(água sanitária).

Nos últimos anos, o uso de membranas como tecnologia para o tratamento de águas naturais, comvistas ao abastecimento público, tem conquistado espaço cada vez maior em alguns países europeus enos Estados Unidos, onde calculava-se que o mercado interno de venda de membranas movimentariacerca de 1,5 bilhões de dólares em 2002. Entre as vantagens recorrentemente mencionadas no empregoda filtração em membranas, encontram-se:• maior facilidade de adequação aos padrões de potabilidade, havendo indicações de que pode tratar

água com até 100 uT;• eventualmente pode ser dispensado o emprego de coagulantes;• redução do trabalho do operador em função da automatização do sistema de controle;• menor área de implantação, com redução dos custos de aquisição de terreno;possibilidade de remoção de contaminantes orgânicos e inorgânicos com eficiência superior à dastécnicas tradicionais de tratamento de água.

(a) Pré-tratamento (b) Membranas de osmose reversaFigura 15 – Instalação de pré-tratamento da água bruta e sistema de osmose reversa

Naturalmente, a lógica que impele ao uso das membranas em países desenvolvidos não funcionanecessariamente da mesma forma no Brasil. Do ponto de vista financeiro, a redução com os custos deoperação da ETA pode ser menos relevante no Brasil quando se comparam os gastos com pessoal noBrasil e nos Estados Unidos ou em países europeus. Além disso, o consumo de energia elétricaaumenta e os custos de aquisição e manutenção desta tecnologia são mais elevados no Brasil, uma vezque grande parte do material precisa ser importado. Por outro lado, deve-se considerar que a eventualminimização do consumo de reagentes químicos pode implicar em redução dos custos operacionais deETAs, principalmente em regiões isoladas onde há gastos significativos com o frete de insumos. Étambém importante ressaltar que a redução do uso de reagentes químicos torna o processo detratamento menos impactante ao ambiente, pois pode implicar eventualmente na redução significativada produção de lodo.


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Um importante aspecto a ser considerado quando se estuda a viabilidade do emprego dessa tecnologiano Brasil refere-se à formação de mão-de-obra a ser utilizada na operação das ETAs. Embora já setenha mencionado que em ETAs nas quais são utilizadas membranas há redução na carga de trabalhode operadores, suas funções passam a ser mais sofisticadas. Além de conhecimentos básicos de químicae de princípios de filtração, os operadores precisam ser treinados sobre instrumentação, uso deprogramas de computadores específicos e calibragem de aparelhos de monitoração que podem sersofisticados. Sabe-se, no entanto, que na maioria das ETAs brasileiras a mão-de-obra empregada épouco qualificada, sendo imprescindível um treinamento intenso para garantir o funcionamentoadequado dos sistemas de filtração em membranas. A experiência nacional tem mostrado a existênciade muitos problemas operacionais nos sistemas de dessalinização por osmose reversa, frequentementeassociados à operação inadequada dos sistemas.

2.5 Seleção de técnicas de tratamento

Basicamente, o tratamento visa remover da água os organismos patogênicos e as substâncias químicasorgânicas ou inorgânicas que podem ser prejudiciais à saúde humana. Mas além da preocupaçãosanitária, é exigido que a água seja esteticamente agradável, sendo necessário reduzir sua cor, turbidez,odor e sabor para que atenda aos requisitos mínimos exigidos pela Portaria 518/2004 do Ministério daSaúde (Brasil, 2004). Adicionalmente, a água tratada deve ser quimicamente estável, para que nãoprovoque incrustação ou corrosão excessiva na tubulação de distribuição.

Na Tabela 23 apresenta-se uma comparação de diversas técnicas de tratamento de água, onde se podeobservar vantagens e desvantagens de cada uma delas.

Tabela 23 – Características de algumas técnicas de tratamento de águaTécnica de tratamento

Parâmetro Filtração lenta Filtração diretadescendente

Filtração diretaascendente

Tratamentoconvencional

Operação Simples Especializada Especializada EspecializadaConsumo de coagulante Nulo Baixo Baixo AltoResistência à variaçãoda qualidade da água

Baixa Baixa Moderada Alta

Limpeza dos filtros Raspagem da camadasupeficial

Fluxo ascendente Fluxo ascendente Fluxo ascendente

Porte da estação Usual limitar apequenas instalações

Sem limitações Sem limitações Sem limitações

Custo de implantação(US$/hab)

10 a 100 2 a 30 5 a 45 10 a 60

Necessidade de área Grande Pequena Pequena MédiaAdaptado de Barros et al. (1995)

A qualidade da água bruta é um dos principais fatores que devem ser considerados na definição datécnica de tratamento, sendo que o afluente às ETAs com filtração lenta ou filtração direta devemapresentar valores de parâmetros tais como turbidez, cor verdadeira e coliformes totaissignificativamente inferiores aos de águas brutas que podem ser tratadas em ETAs de ciclo completo.Contudo, quando ficar demonstrado que determinada água pode ser tratada por mais de uma técnica,outros fatores tais como complexidade operacional, custo de implantação e de operação e tamanho dainstalação devem ser considerados. É conveniente ressaltar que o projeto das ETAs não restringe-se aodimensionamento das unidades de tratamento. É imprescindível a existência de laboratório bemequipado e de áreas convenientemente projetadas para armazenamento e preparo de produtos químicos,que sejam garantidas condições adequadas de trabalho para os funcionários e que eles sejam treinadospara exercer as funções que lhes são designadas, prevendo-se cursos periódicos de capacitação e


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atualização profissional. Muitos problemas observados nas ETAs brasileiras, que levam à produção deágua que não atende ao padrão de potabilidade e ao aumento dos custos operacionais, estãorelacionados com o baixo nível de qualificação de parte dos operadores.

No processo de seleção da técnica de tratamento, deve-se considerar a variação sazonal dascaracterísticas da água bruta e não apenas valores pontuais, restritos a uma determinada época do ano.Não há consenso em relação aos limites de aplicação de cada técnica, havendo valores distintosapresentados por autores diferentes. Na Tabela 24 tem-se a classificação que consta na norma daABNT relativa ao projeto de ETAs. Na Tabela 25 relacionam-se os principais parâmetros e respectivosvalores normalmente referenciados na literatura especializada para orientar a escolha do tipo detratamento de água para abastecimento público. Na Tabela 26 reproduzem-se as recomendaçõesrelativas especificamente à filtração direta, conforme conclusões de uma rede de pesquisa composta porpesquisadores de cinco universidades brasileiras.

Pela definição da NBR-12216 (ABNT, 1992), tem-se:� água tipo A: águas superficiais ou subterrâneas provenientes de bacias sanitariamente protegidas e

que atendem ao padrão de potabilidade, sendo requeridos apenas desinfecção e correção de pH;� água tipo B: águas superficiais ou subterrâneas provenientes de bacias não protegidas e que atende

ao padrão de potabilidade por meio de tecnologia de tratamento que não exija coagulação química;� água tipo C: águas superficiais provenientes de bacias não protegidas e que exijam tecnologias

com coagulação para atender ao padrão de potabilidade;� água tipo D: águas superficiais de bacias não protegidas, sujeitas à poluição, e que requerem

tratamentos especiais para atender ao padrão de potabilidade.

Tabela 24 – Classificação das águas segundo a NBR-12216 da ABNT (1992)Característica básica Tipo de água

A B C DDBO5

� média (mg/L) <1,5 1,5 a 2,5 2,5 a 4,0 >4,0� máxima (mg/L) 3,0 4,0 6,0 >6,0Coliformes totais� média mensal (NMP/100mL) 50 a 100 100 a 5000 5000 a 20000 >20000� máximo (NMP/100mL) >100(*) >5000(**) >20000(***) -pH 5 a 9 5 a 9 5 a 9 3,8 a 10,3Cloretos (mg/L) <50 50 a 250 250 a 600 >600Fluoretos (mg/L) <1,5 1,5 a 3,0 >3,0 -(*) em menos de 5% das amostras examinadas; (**) em menos de 20% das amostras examinadas; (***) em menos de 5 % das amostras examinadas

Tabela 25 – Limites de aplicação de diferentes técnicas de tratamento em função da qualidade da água brutaValores máximos para a água bruta

NMP coliformes/100 mLTipo de tratamento Turbidez(uT)

Cor verdadeira(uH)

Ferro total(mg/L)

Manganês(mg/L) Totais Fecais

Filtração lenta 10 5 1 0,2 2.000 500Pré-filtro + filtro lento 50 10 5 0,5 10.000 3.000FiME 100 10 3 0,5 20.000 5.000Filtração direta ascendente 100 100 15 1,5 5.000 1.000Dupla filtração 200 150 15 2,5 20.000 5.000Filtração direta descendente 25 25 2,5 - 2.500 500Filtração direta descendente com floculação 50 50 2,5 - 5.000 1.000Tratamento convencional** 250 * 2,5 - 20.000 5.000Legenda: NMP (número mais provável)*Depende do valor de turbidez, ** para águas que excedem os limites do tratamento convencional, este deverá sercomplementado com tratamentos especiais tais como pré-oxidação, ajuste de pH, aplicação de polímeros, utilização decarvão ativado, etc.


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Dentre as técnicas mais utilizadas no tratamento de água para abastecimento público, a filtração direta éa que apresenta menor custo de implantação. Por outro lado, em geral a filtração lenta é mais vantajosado ponto de vista de operação e de manutenção, tanto no que se refere aos menores custos quanto àmaior simplicidade destas atividades. Contudo, deve-se levar em consideração que a filtração diretapossibilita o tratamento de águas brutas com maior quantidade de matéria em suspensão e substânciasdissolvidas do que a recomendada para o emprego da filtração lenta. Entretanto, se devido àscaracterísticas físico-químicas e bacteriológicas da água bruta não for possível assegurar suapotabilização por meio daquelas tecnologias, faz-se necessário avaliar o emprego do tratamento emciclo completo, que caracteriza as ETAs que possuem unidades de mistura rápida, floculação,decantação (ou flotação) e filtração.

É importante lembrar que as diversas técnicas de tratamento de água apresentam vantagens edesvantagens e que elas possuem limites de aplicação. O desconhecimento destes limites pode induzir aerros que custam caro, pois se a técnica de tratamento de água escolhida não for a correta, oinvestimento pode ser em vão pois a construção de uma ETA não é garantia de produção de águapotável. A técnica de tratamento deve ser apropriada à água do manancial, além disso, a ETA precisaser projetada, construída e operada corretamente.

Tabela 26 – Parâmetros de qualidade da água bruta sugeridos para as tecnologias de filtração direta(Di Bernardo et al, 2003)

Tecnologia de tratamentoDupla filtração Dupla filtraçãoCaracterísticas da

Água brutaFiltração direta

descendenteFiltração direta

ascendente (Pedregulho ↑ +areia ou CD ↓)

(Areia grossa ↑ +areia ou CD ↓)

90% ≤ 10 90% ≤ 10 90% ≤ 100 90% ≤ 5095% ≤ 25 95% ≤ 25 95% ≤ 150 95% ≤ 100Turbidez (uT)

100% ≤ 100 100% ≤ 100 100% ≤ 200 100% ≤ 15090% ≤ 20 90% ≤ 20 90% ≤ 50 90% ≤ 5095% ≤ 25 95% ≤ 25 95% ≤ 75 95% ≤ 75Cor verdadeira (uC)100% ≤ 50 100% ≤ 50 100% ≤ 100 100% ≤ 10095% ≤ 25 95% ≤ 25 95% ≤ 150 95% ≤ 100Sólidos em suspensão

(mg/L) 100% ≤ 100 100% ≤ 100 100% ≤ 200 100% ≤ 150Coliformes totais(NMP/100mL) 1000(1) 1000(1) 5000(1) 5000(1)

E. coli(NMP/100mL) 500(1) 500(1) 1000(1) 1000(1)

Densidade de algas(UPA/mL) 500 500 1000 1000

Taxa de filtração(m3m-2d-1) 200-600 160-240 FAP: 80-180

FRD: 180-600(2)FAAG: 120-240FRD: 200-600(2)

No de DFI durante a carreirade filtração dos filtrosascendentes

NA ≥ 2 ≥ 4 ≥ 4

Taxa de aplicação deágua na interface durante asDFI (m3m-2d-1)

NA ≥ 600 ≥ 600 ≥ 600

Legenda: DFI – descarga de fundo intermediária; FAAG – filtro som escoamento ascendente em areia grossa;FAP – filtro com escoamento ascendente em pedregulho; FRD – filtro rápido descendente; CD – camadadupla de antracito + areia; NA – não se aplica.Notas: 1. Limites mais elevados podem ser adotados com o emprego de pré-desinfecção. 2. As taxas defiltração mais elevadas nessa faixa são aplicáveis somente quando é utilizado meio filtrante de dupla camada.

Sempre que possível, a escolha da tecnologia de tratamento de água e a determinação dos parâmetrosde projeto e de operação das ETAs devem basear-se em investigações em laboratório e em instalações-piloto. Contudo, as investigações também devem ser rotineiras após a inauguração da ETA para que,


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quando necessário, possam ser feitas alterações nos parâmetros operacionais em decorrência daalteração da qualidade da água bruta ao longo do tempo. Em geral, as ETAs de ciclo completo podemser convertidas sem dificuldades para tratamento por filtração direta nos períodos em que a água brutado manancial apresentar qualidade compatível com esta tecnologia, o que possibilita a redução doconsumo de produtos químicos e menor geração de lodo. Entretanto, tal procedimento não é indicadono caso de ETAs que possuam decantador de manto de lodo, pois se houver deterioração repentina naqualidade da água bruta, essas unidades de decantação, ao serem recolocadas em operação, levam umtempo relativamente longo para apresentar desempenho satisfatório, o que compromete a qualidade daágua produzida na ETA durante este intervalo.

Os profissionais que se dedicam a pesquisas relacionadas ao tratamento de água para abastecimentopúblico estão sempre almejando o aperfeiçoamento ou o desenvolvimento das técnicas de tratamento deágua. O objetivo primordial é assegurar a potabilidade da água distribuída à população. Contudo, éimportante buscar alternativas de baixo custo que atendam a esse objetivo para viabilizar auniversalização do acesso a água em quantidade e com qualidade necessárias para satisfazer os fins aque se destina.


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3 Oxidação e adsorçãoNa Portaria 1469/2000 do Ministério da Saúde (Brasil, 2000) são estabelecidos os valores máximospermitidos para diversos contaminantes orgânicos e inorgânicos que podem estar presentes na águapotável, mas é praticamente impossível especificar todos contaminantes e as respectivas concentraçõesmáximas para que não afetem a saúde humana. Nas ETAs, deve-se buscar alternativas técnicas quepossibilitem, no mínimo, a produção de água que atenda ao especificado na Portaria 1469/2000 (Brasil,2000), para isso, diversos tipos de produtos químicos podem ser utilizados no tratamento da água:oxidantes (tais como ozônio, cloro, dióxido de cloro, peróxido de hidrogênio, dentre outros),alcalinizantes (geralmente cal ou hidróxido de sódio), coagulantes (em geral sais de ferro e de alumínio,além de polímeros), desinfetantes (cloro e seus compostos, ozônio, radiação ultravioleta, dentre outros),produtos para correção da dureza (cal, carbonato de sódio e resinas de troca iônica), produtos paracontrole da corrosão (cal, carbonato de sódio, metafosfato, silicato e outros) e carvão ativado paraadsorção de contaminantes. Todos os produtos químicos devem ser manuseados com cuidado,seguindo-se rigorosamente as instruções de segurança dos fabricantes. A redução da concentração dedeterminados contaminantes orgânicos e inorgânicos pode exigir tratamentos complementares ao quenormalmente é empregado nas ETAs, destacando-se dentre eles a oxidação e a adsorção.

A oxidação química e a aeração podem ser utilizados para reduzir a concentração de contaminantesorgânicos e inorgânicos que não são normalmente removidos de modo satisfatório nas unidades queusualmente compõem as ETAs de filtração direta e também para viabilizar o emprego desta tecnologiade tratamento de água, em substituição ao tratamento de ciclo completo. Contudo, especialmente nocaso do emprego de oxidantes químicos, podem ser gerados subprodutos indesejados que necessitamser monitorados e removidos, se forem encontrados em concentração superior ao valor máximopermitido na Portaria 1469/2000 (Brasil, 2000).

3.1 Oxidação por aeração e oxidação química

A oxidação por aeração destina-se a introduzir ar na água, por meio de aeradores, para a remoção decompostos voláteis e oxidáveis e gases indesejáveis. De acordo com a ABNT (1992) a aplicabilidadedos diferentes tipos de aeradores e suas taxas de aplicação devem ser determinadas preferencialmentepor meio de ensaios. Os dispositivos de aeração admitidos são:a) plano inclinado, formado por uma superfície plana com declividade de 1:2 a 1:3, dotado de

protuberâncias destinadas a aumentar o contato da água com a atmosfera;b) bandejas perfuradas sobrepostas, com ou sem leito percolador, formando conjunto no mínimo com

quatro unidades;c) cascatas, constituídas de pelo menos quatro plataformas superpostas, com dimensões crescentes de

cima para baixo;d) escadas, por onde a água deve descer sem aderir às superfícies verticiais;e) ar comprimido difundido na água contida em tanques;f) tanques com aeradores mecânicos;g) torre de aeração forçada, com anéis Rashing ou similares;h) outros de comprovada eficiência.

Não havendo posibilidade de determinar as taxas de aplicação por meio de ensaios, a ABNT (1992)estabelece que os aeradores podem ser dimensionados através dos parâmetros apresentados a seguir,mas recomenda-se que a implantação seja em etapas, de modo que a primeira sirva para definir as taxasreais de aplicação:- aeradores dos tipos a), b), c) e d): admitem no máximo 100 m3 de água por metro quadrado de área

em projeção horizontal/dia;


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- aerador por ar difuso: os tanques devem apresentar período de detenção de pelo menos 5 min,profundidade entre 2,5 e 4,0 m e relação comprimento/largura maior que 2. O aerador deve garantira introdução de 1,5 L de ar por litro de água a ser aerado, próximo ao fundo do tanque e ao longo deuma das paredes laterais;

- aerador mecânico: o tanque deve apresentar período de detenção de pelo menos 5 min,profundidade máxima de 3,0 m e relação comprimento/largura inferior a 2. O aerador mecânicodeve garantir a introdução de pelo menos 1,5 L de ar por litro de água a ser aerado.

As tomadas de ar para aeração em tanques com ar difuso não podem ser feitas em locais queapresentem impurezas atmosféricas prejudiciais ao processo de tratamento e devem ser protegidas comfiltro ou tela. O sistema mecânico para produção de ar comprimido deve evitar a introdução de óleo naágua.

No caso da remoção de contaminantes por oxidação em que a aeração não é eficiente pode-se estudar oemprego de oxidantes químicos, tais como cloro, ozônio, dióxido de cloro, permanganato de potássio eperóxido de hidrogênio.

As técnicas mais usadas para a remoção de metais solúveis na água são a oxidação e a elevação do pH,com vistas à formação dos precipitados dos metais, que são mais facilmente removidos nosdecantadores ou filtros das ETAs. No caso da filtração direta, quando a formação do precipitado e suaposterior remoção nos filtros não for eficiente, torna-se necessário o emprego de métodos maisonerosos, tais como a filtração em membrana e troca iônica. Alguns tipos de substâncias orgânicas einorgânicas podem ser eficientemente removidas por meio da aeração, que é um processo relativamentesimples e barato, enquanto outras necessitam do emprego de oxidantes químicos. Em determinadasETAs, a oxidação química tem-se tornado indispensável para viabilizar o tratamento por meio dafiltração direta em substituição ao tratamento de ciclo completo.

Na Tabela 27, são mencionadas técnicas consideradas eficientes para a remoção de algunscontaminantes e valores típicos de eficiência de remoção em função da técnica.

Tabela 27 – Eficiência de alguns métodos de remoção de contaminantes inorgânicos (Di Bernardo, 1993)CONTAMINANTE Coagulação/Floculação/

sedimentação/filtraçãoAbrandamento Ad. CAG Troca Eletro- Osmose Ae.

Sulfato férrico Sulfato de alumínioCal Exc.Cal Al. Iônica diálise reversa -Arsênico 90 a 99 (pH 6 a 8) 90 (pH 6 a 7) 60 a 90 95 99 - 55 a 95 80 90 a 97 -Bário - - 88 a 95 (pH 10a11) 90 - - 95 80 90 a 97 -Cádmio (formas solúveis) - - - - - - 95 a 99 80 90 a 98 -Cádmio (formas insol.) 90 (pH>8) - 98 98 - - - - 90 a 97 -Chumbo(formas solúveis) - - - - - - 95 80 90 a 99 -Chumbo (formas insol.) 95 a 97 (pH 6 a 9) 80 a 97 (pH 6 a 9) 98 98 - - - - - -Cobre - - - - - - 95 80 90 a 97 -Cor 95 (pH 4 a 6) 95 (pH 4 a 6) - - - 100 100 - 99 -Cromo (formas solúveis) - - - - - - 95 80 - -Cromo3+(formas solúveis) 98 (pH 6 a 9) 90 a 98 (pH 7 a 9) 70 a 98 98 - - - - - -Cromo6+ (formas insol.) 98 a 99 (pH 7 a 9) - - - - - - - - -Emissores (Beta e fóton) - - - 87 a 96 - - 75 a 96 - 90 a 99 -Ferro - 90 a 97 (pH 9,4) - - - - 95 80 90 a 99 90Flúor - 90 - 30 a 70 95 - 95 80 90 a 97 -Manganês - 90 a 99 (pH 9,4) - - - - 95 80 90 a 99 90Mercúrio (formas inorg.) 66 a 97 (pH 7 a 8) - 60 a 80 (pH 10a11) - - 80 95 a 98 80 90 a 97 -Mercúrio (formas org.) 85 - - - - >80 95 a 98 80 90 a 97 -Nitratos - - - - - - 97 a 99 80 90 a 97 -Prata 70 a 90 (pH 7 a 9) 70 a 90 (pH 6 a 8) 70 a 90 70 a 90 - BOA 95 80 90 a 97 -Rádio - - 80 a 90 (pH>10) - - - 95 a 98 - 95 -Selênio4+ 85 a 90 (pH 6 a 7) - - - - - 95 a 97 80 90 a 97 -Selênio6+ - - - - - - 95 a 97 80 90 a 97 -Sulfatos - - - - - - 97 80 99 -Sólidos dissolvidos totais - - - - - - >99 50 a 90 80 a 99 -Zinco - - - - - - 95 80 90 a 95 -

OBS: Exc.cal: excesso de cal, Ad.Al: adsorção em alumina, CAG: carvão ativado granular, Ae.: aeração


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A remoção de metais por meio da formação de precipitado é a técnica mais empregada nas ETAs, epode ser conseguida por oxidação ou elevação do pH. Na Tabela 28 são mostradas as concentrações dealguns metais presentes numa água subterrânea em função do aumento do pH. O pH adequado deve serestabelecido experimentalmente pois, como observa-se na Tabela 28, a elevação contínua no pH nãoimplica necessariamente em melhores resultados e certamente conduz a aumento do custo operacionaltanto por exigir quantidade maior de produto químico quanto por aumentar o volume de lodo gerado.

Tabela 28 – Remoção de metais de água subterrânea em função da elevação do pH (Di Bernardo, 1993)Metal Água subterrânea 3.1.1.1.1 Água subterrânea após

tratamento*pH=9,1 pH=9,9 pH=11,3

Arsênio (mg/L) 0,12 0,03 0,03 0,03Bário (mg/L) 0,24 0,17 0,15 0,19Cádmio (mg/L) 0,003 <0,001 <0,001 <0,001Cromo total (mg/L) 0,09 0,006 0,006 0,006Chumbo (mg/L) 0,03 0,006 0,006 0,006Mercúrio (mg/L) <0,001 <0,001 <0,001 <0,001Selênio (mg/L) <0,001 <0,001 <0,001 <0,001Prata (mg/L) 0,001 <0,001 <0,001 <0,001Ferro (mg/L) 3,52 0,07 0,07 1,05Manganês (mg/L) 0,9 Não detectado Não detectado Não detectado

Zinco (mg/L) 0,69 0,36 0,09 0,61*O tratamento inclui adição de cal para elevação do pH, mistura rápida por 1 min, floculação por 30 min esedimentação por 120 min

Segundo Di Bernardo (1993), no Brasil, devido ao tipo de solo em contato com a água superficial ousubterrânea, muitas regiões apresentam problemas relacionados ao excesso de ferro ou de manganêssolúvel na água. Os métodos usualmente empregados nas ETAs para a remoção destes metais são:a) formação de precipitado: aeração seguida da sedimentação (ou flotação) e/ou filtração; oxidação

química (em geral com cloro, dióxido de cloro, ozônio ou permanganato de potássio) seguida dasedimentação (ou flotação) e/ou filtração; elevação do pH da água.

b) troca iônica: recomendada somente quando a concentração de ferro e manganês é muito baixa;c) estabilização com fosfatos.

No caso do uso de oxidantes, a formação do precipitado de ferro ocorre quando se tem valores de pHmaiores que 6,5, mas, no caso do manganês, geralmente é necessário valor de pH maior que 8 para quehaja a formação do precipitado. O tipo de oxidante químico, sua dosagem e o tempo de contato devemser estabelecidos em laboratório em função da qualidade da água bruta, tomando-se cuidado especialcom os subprodutos gerados na oxidação, que podem ser prejudiciais à saúde humana e porissonecessitam ser reduzidos a concentrações aceitáveis pelo padrão de potabilidade vigente.

Dependendo da concentração de ferro e de manganês e do pH da água, a aeração pode ser eficiente parareduzir a concentração da forma solúvel destes metais, principalmente do ferro, conforme mostrado naFigura 16, sendo observado que o pH exerce influência significativa na eficiência do processo.Diversos tipos de aeradores, tais como cascata, bandejas, bocais aspersores, ar difuso e agitadoresmecânicos podem ser utilizados para promover a oxidação do ferro, manganês, H2S, substânciasorgânicas voláteis e outras causadoras de sabor e odor. Entretanto, dependendo da forma como o ferro eo mangaês se encontra, a aeração pode não ser suficiente. Na Tabela 29 é apresentada a relaçãoestequiométrica relativa à oxidação de Fe2+ e Mn2+ em função do uso de oxigênio, permanganato depotássio e cloro como oxidantes. Cabe salientar que a demanda de oxidante apresentada na Tabela 29pressupõe que não existam outros contaminantes que reajam com os oxidantes, o que raramente ocorrena prática, principalmente quando se trata de água superficial. Contudo, pode haver boa correlação


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entre os valores teóricos e os reais quando se trata de água subterrânea. Assim, por exemplo, para umaágua subterrânea com 2 mg/L de ferro estima-se que para promover a oxidação com cloro sejanecessária uma dosagem de 0,64 x 2 = 1,28 mg Cl2/L e que a alcalinidade consumida será de 2,7 x 2 =5,4 mg CaCO3/L.

Tabela 29 – Relação estequiométrica na oxidação do ferro e manganês (Benefield e Morgan, 1990)

Tipo de reação mg/L de Fe ou Mn removidopor mg/L de oxidante

Ferro ManganêsOxidação de Fe2+ e Mn2+ com oxigênio-oxigênio requerido (mg 02/L) 0,14 0,29-alcalinidade consumida (mg CaCO3/L) 1,80 1,80Oxidação de Fe2+ e Mn2+ com permanganato de potássio-permanganato de potássio requerido (mg KMnO4/L) 0,94 1,92-alcalinidade consumida (mg CaCO3/L) 1,49 1,21Oxidação de Fe2+ e Mn2+ com cloro-cloro requerido (mg Cl2/L) 0,64 1,29-alcalinidade consumida (mg CaCO3/L) 2,70 3,64

Figura 16 – Variação da concentração de ferro e manganês solúvelem função do pH e do temo de aeração (Di Bernardo, 1993)

Além dos contaminantes inorgânicos, a oxidação da água bruta também tem como finalidade facilitar aremoção de contaminantes orgânicos, tais como as substâncias húmicas causadoras de cor e as algas.Na Figura 17 são mostrados os valores de turbidez de uma água tratada por filtração direta descendentesem floculação, a única diferença operacional entre as duas linhas de tratamento (A2 e B2) refere-se aofato desta última não receber cloro antes da unidade de mistura rápida. Observa-se neste caso que acloração exerceu forte influência sobre a qualidade da água filtrada indicando a viabilidade dotratamento por meio da filtração direta desde que se faça a pré-cloração. Contudo, como a água brutaem questão apresenta concentração relativamente elevada de algas potencialmente tóxicas, faz-senecessário um monitoramento rigoroso dos subprodutos da cloração e recomenda-se o estudo deoxidantes alternativos, tais como ozônio, dióxido de cloro e permanganto de potássio, visando atenuaros riscos sanitários decorrentes dos subprodutos da cloração. No Capítulo 5 são mostrados outrosexemplos da influência da pré-oxidação no tratamento de água por filtração direta.


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Água bruta: 7,8 a 9,7 uT, 100 a 123 uH, pH 7,6 a 7,9Dos. HCA8=10 mg/L; Dos. Cloro = 5 mg/L

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

0 0,5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 15,7

Duração da carreira de filtração (h)

Tur

bide

z da

águ

a fil

trad

a (u

T)

Filtro A2 (5 mg de cloro/L)Filtro B2 (sem cloro)

Figura 17 – Influência da pré-oxidação (cloração) na qualidadede água tratada por meio da filtração direta

3.2 Adsorção em carvão ativado

Os processos de adsorção utilizados na remoção de contaminantes orgânicos e inorgânicos podem serrepresentados, de modo simplificado, pela reação A + B ⇔ AB, em que A representa a substânciaadsorvida (adsorvato) e B o adsorvente. No caso da filtração direta, a adsorção em carvão ativado éutilizada principalmente para remover compostos indesejados resultantes da pré-oxidação da água,quando esta se fizer necessária.

Diversos tipos de forças químicas, tais como ligações de hidrogênio, interações dipolo-dipolo e forçasde Van der Waals são responsáveis por manter os compostos na superfície do adsorvente. Se a reaçãofor reversível, as moléculas continuarão a se acumular até que se igualem as velocidades de reação nosdois sentidos, o que indicará a existência de equilíbrio, e não ocorrerá remoção adicional. A quantidadede substâncias que pode ser retida na sua superfície é uma das principais características dosadsorventes. Existem muitos modelos matemáticos que procuram descrever essa relação, mas elesdependem da determinação experimental de coeficientes empíricos, tais como os mostrados na Tabela30. No tratamento de água, os adsorventes mais utilizados são a alumina e o carvão ativado, comdestaque para este último. Dentre as duas modalidades de carvão ativado, carvão ativado em pó (CAP)e carvão ativado granulado (CAG), nas ETAs brasileiras o CAP é o mais utilizado, contudo, no caso dotratamento de água por filtração direta, o emprego de CAP é mais restrito pois o excesso de material emsuspensão, ocasionado pela adição do carvão, pode causar sobrecarga de sólidos nos filtros, reduzindo acarreira de filtração. Entretanto, os resultados preliminares de pesquisas que vêm sendo realizadas noâmbito do PROSAB são um indicativo de que o CAP pode ser utilizado na filtração direta comdosagens relativamente altas desde que seja adotada a dupla filtração, uma vez que as unidades defiltração ascendente retêm a maioria dos sólidos suspensos, atenuando a sobrecarga de sólidos na naunidade de filtração descendente. Quanto ao CAG, não há diferença em relação ao seu emprego quandose compara a filtração direta com as demais tecnologias de tratamento.

Tabela 30 – Coeficientes da isorterma de Freunclich (Di Bernardo, 1993)Substância Kad (mg/g) (L/mg)1/n 1/nPCB 14.100 1,03Heptacloro 9.320 0,92Heptacloro epóxido 2.120 0,75Toxafeno 950 0,75Endrin 666 0,80Aldrin 651 0,92β-endosulfan 615 0,83Dieldrin 606 0,51Hexaclorobenzeno 450 0,60Pentaclorofenol 436 0,34


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Estireno 327 0,48DDT 322 0,50α-BHC 303 0,43γ-BHC (Lindano) 285 0,43Carbofuran 266 0,41m-Xileno 230 0,75β-BHC 220 0,49α-Endosulfan 194 0,50Clordano 190 0,331, 2, 4 Diclorobenzeno 157 0,152, 4, 6 Triclorofenol 155 0,40Naftaleno 132 0,42Metoxicloro 115 0,36Clorobenzeno 100 0,35Tolueno 100 0,45Hexacloroetano 97 0,38Benzo-a-Pireno 34 0,441, 2 Dibromoeteno 22 0,46Fenol 21 0,54Bromofórmio 20 0,52Tetracloreto de carbono 11 0,83Diclorobromometano 7,9 0,61Dibromoclorometano 4,8 0,34Clorofórmio 2,6 0,73

A capacidade de adsorção do carvão ativado está relacionada a diversos fatores, tais como temperatura,natureza do carvão e das substâncias que serão removidas, pH da água e superfície específica docarvão. Dentre os parâmetros utilizados para caracterizar as propriedades de adsorção do CAG e doCAP, o mais empregado é o índice de iodo, por meio do qual mede-se a quantidade de iodo que éadsorvida sob condições específicas de ensaio. Para o emprego em ETAs, recomenda-se que o carvãoativado apresente índice de iodo superior a 500 mg/g. Há diversas equações que procuram prever aquantidade de adsorvato que pode ser retida por unidade de adsorvente, sendo apresentado a seguir aequação de Freundlich, enquanto na Tabela 30 têm-se alguns coeficientes empíricos da denominadaisoterma de Freundlich (equação 3.1). Posteriormente serão apresentados exemplos práticos do usodesta equação. Pelos valores de Kad e 1/n mostrados na Tabela 30, observa-se que a capacidade deretenção do carvão ativado varia de modo significativo em função da natureza do adsorvato, ressalta-setambém que os valores podem mudar em função das características do carvão ativado, da temperatura,da presença de outros tipos de contaminantes e do pH da água, dentre outros fatores, o que reforça arecomendação da necessidade de serem realizados experimentos para determinar as condições maisapropriadas de utilização do carvão ativado para remover contaminantes presentes na água.

qe=Kad.Ce1/n (3.1)

em que qe: quantidade de adsorvato por unidade de adsorvente (mg do adsorvato por g do adsorvente);Kad, n: coeficientes determinados experimentalmente; Ce: concentração do adsorvato no equilíbrio(mg/L)

A adsorção em carvão ativado tem sido empregada principalmente quando se deseja reduzir aconcentração de compostos orgânicos indesejados, tais como os subprodutos da cloração. Embora aoxidação da água bruta que apresenta concentração elevada de compostos orgânicos possa permitir aredução da dosagem de coagulante necessária ao tratamento da água e assim, em certas situações,viabilizar o emprego da tecnologia de filtração direta em substituição ao tratamento em ciclo completo,a oxidação química de contaminantes orgânicos promove a formação de outros compostos com menormassa molecular, mas não reduz ou reduz pouco a concentração de carbono orgânico total (COT) daágua, e os subprodutos gerados na oxidação podem ser até mais prejudiciais à saúde do ser humano do


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que sua forma não oxidada. Por este motivo recomenda-se, sempre que possível, a não oxidaçãoquímica da água bruta, mas no caso de ela ser inevitável, deve-se fazer estudos para avaliar anecessidade do emprego de técnicas de remoção dos compostos orgânicos potencialmente prejudiciaisà saúde humana, assim como os causadores de sabor e odor, já que raramente eles são removidos demodo eficiente por meio dos processos e operações tradicionais empregados no tratamento de água.Para atender a essa finalidade, a adsorção em CAP ou em CAG são atualmente as técnicas maisutilizadas. Os compostos orgânicos indesejados podem ser de origem natural, tais como as substânciashúmicas responsáveis pela cor verdadeira, ou provenientes de atividades humanas, como no caso depesticidas utilizados na agricultura e que contaminam as águas superficiais e subterrâneas.

Nas ETAs, o CAP é aplicado em forma de suspensão num local que antecede as unidades de fitração,enquanto o CAG é utilizado em colunas através das quais escoa a água filtrada. É sempre recomendadaa realização de ensaios em laboratório para determinar a dosagem de CAP, a vida útil do CAG, bemcomo o tempo de contato necessário para remover as substâncias orgânicas consideradas.Posteriormente são mostrados exemplos de estimativa da dosagem de CAP e de dimensionamentopreliminar das colunas de CAG.

O local de aplicação da suspensão de CAP deve ser definido levando-se em consideração a eficiênciada sua mistura com a água, o tempo de contato necessário para a adsorção dos contaminantes (em geralde 10 a 120 min) e o grau de interferência com os demais produtos químicos aplicados na ETA. NaTabela 31 tem-se a listagem de alguns possíveis locais de aplicação da suspensão de CAP.

No Brasil, é mais comum o uso de CAP do que de CAG. Geralmente, a suspensão de CAP é adicionadana água bruta, tendo-se em seguida uma unidade de pré-decantação onde o carvão é removido após otempo de contato necessário para adsorver os compostos desejados. É usual também a remoção docarvão nos próprios decantadores da ETA, o que não é possível no caso da filtração direta, uma vez quenessa tecnologia de tratamento não há unidades de decantação.

Tabela 31 – Locais de adição de suspensão de CAP (Di Bernardo, 1993)LOCAL VANTAGENS DESVANTAGENSTomada de água. Tempo de contato

longo. Boa mistura.Algumas substâncias que seriam removidas por coagulação,floculação, sedimentação (ou flotação) e filtração podem seradsorvidas, aumentando o consumo de CAP.

Chegada de águabruta na ETA.

Controle melhor dadosagem em relação aoanterior

Mesmas desvantagens. Ás vezes, tem-se um pré-decantadorantecedendo a coagulação.

Unidade de misturarápida da ETA.

Mistura eficiente etempo de contatorazoável.

Possível redução na taxa de adsorção pela interferência decoagulantes. Tempo de contato às vezes insuficiente pararemoção de certas substâncias. Adsorção de substâncias queseriam coaguladas.

Entrada dos filtros Uso eficiente de CAG Possível passagem de CAP pelo meio filtrante.

Quanto ao CAG, existe uma grande variedade de materiais que podem ser utilizados na sua produção.Porém, predominantemente, empregam-se madeira, lignita, carvão betuminoso e sub-betuminoso eosso. Na Tabela 32 são apresentadas as principais características físicas do CAG. O tempo de contatonecessário para remover determinadas substâncias orgânicas pode variar de alguns minutos até algumashoras. A taxa de aplicação normalmente situa-se na faixa de 150 a 800 m3m-2d-1, com valores maistípicos entre 200 e 300 m3m-2d-1.

Tabela 32 – Características físicas do CAGCaracterística Valor mais usualTamanho dos grãos 0,42 a 2,4 mmCoeficiente de desuniformidade 1,7 a 2,0Porosidade 0,4 a 0,5Massa específica aparente 350 a 500 kg.m-3

Massa específica dos grãos molhados 1 300 a 1 500 kg.m-3


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A principal característica que difere o CAP do CAG é o tamanho das partículas. Geralmente, o CAPtem partículas com tamanho de 10 a 100 µm. A massa específica aparente do CAP varia de 360 a 740kg.m-3, dependendo do material utilizado na produção.

As principais vantagens do CAP em relação ao CAG são o menor investimento inicial e a maiorflexibilidade com relação a alteração da dosagem aplicada em função de variações na qualidade daágua. O CAP apresenta como desvantagens a remoção relativamente baixa de compostos orgânicosvoláteis e maior problema para disposição do lodo, já que o CAP contribuirá para aumentar o volumede lodo gerado na ETA, enquanto o CAG poder ser reaproveitado após passar por um processo deregeneração em equipamentos especiais.

Exemplo 3.1: Estimar a dosagem mínima de CAP necessária para reduzir a concentração declorofórmio de 20 para 5 µg/L.Solução: utilizando a equação (3.1) e os coeficientes apresentados na Tabela 30, tem-se:� Capacidade de adsorção: qe=2,6[(mg/g) (L/mg)0,73]x(0,005 mg/L)0,73=0,054 mg/g

� Dosagem mínima de CAP: LmgLggmg

LmgDCAP /277/277,0

)/(054,0)/)(005,002,0(

min ==−=

� Comentário: Estima-se que a dosagem de 277 mg/L de CAP seja o valor mínimo em decorrênciado fato do CAP reagir também com outras substâncias presentes na água antes de reagir com asubstância que se deseja remover, no caso o clorofórmio, que é um dos 4 principais trialometanosque podem ser formados no processo de cloração da água. Para uma ETA cuja vazão nominal sejade 5.000 L/s e considerando os dados do exemplo 3.1, seriam necessárias cerca de 120 t por dia deCAP para obter o resultado estimado, o que torna quase impraticável o uso desta solução, tanto doponto de vista econômico, quanto de logística para armazenamento e transporte do produto etambém em decorrência do volume de lodo adicional de 120 t diárias representadas pelo CAP, oqual precisaria ter um destino adequado.

Exemplo 3.2: Para as mesmas condições do Exemplo 3.1, mas visando o projeto de coluna de CAG,calcular a altura do filtro de CAG considerando que o período entre regenerações do carvão ativadoseja de 6 meses e a taxa de filtração igual a 200 m/d. A vazão nominal da ETA é de 100 L/s.Solução:� Do exercício 3.1 tem-se que qe=0,054 mg/g� O volume de água que passará nos filtros de CAG em 6 meses será:

V=100L/s x 86.400 s/d x 6 meses x 30 dias/mês = 1.555.200.000 L� Quantidade de carvão necessária QCAP=Vx(mg clorofórmio adsorvido/L)/(qe)

QCAP=1.555.200.000 Lx(0,020–0,005 mg de clorofórmio/L)/(0,054 mg/g)= 4,32x108g� Volume de CAP: considerando peso específico de 0,50 kg/L resulta VCAP=864.000 L� Área ocupada pelos filtros A=vazão/taxa de filtração

A=(0,1 m3/s x 86.400 s/d)/(200 m/d) = 43,2 m2

� Altura do meio granular = VCAP (em m3)/A = 864/43,2 = 20 mComentário: O valor obtido é irreal do ponto de vista prático, em geral os filtros de CAG possuem de1,0 a 4,0 m. A solução seria reduzir a taxa de filtração ou construí-los em série, o que elevaria o custode construção e de operação dos filtros.


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4 Casa de químicaTexto para discussão: Utilização de sulfato de alumínio – Baseado na NBR 12216/1992

(há afirmativas corretas e incorretas)

O sulfato de alumínio pode ser fornecido sólido ou em solução. Quando sólido, pode ser moído ougranulado, ensacado ou a granel, dependendo das condições locais. O armazenamento do sulfato dealumínio sólido deve ser feito em local seco, interno à casa de química, isolado de pisos e paredes esatisfazer às seguintes condições: a) em caso de fornecimento em sacos, estes devem ser colocadossobre estrado de madeira; b) em caso de fornecimento a granel, o sulfato de alumínio deve serarmazenado em depósitos de material resistente à corrosão. Não é permitido o armazenamento em áreaseparada da casa de química (é permitido quando for para consumo superior a 10 dias de sulfato dealumínio sólido, assim como no caso de sulfato de alumínio em solução em qualquer situação. Nesteúltimo caso, os tanques devem ser ligados à casa de química ou ao ponto de aplicação por meio decanalizações instaladas de modo a facilitar os trabalhos de inspeção e manutenção). A forma normal deaplicação de sulfato de alumínio deve ser por via úmida, procedendo-se à sua dissolução prévia emcaso de fornecimento sob forma sólida, mas é permitida a dosagem por via seca, quando utilizadosprodutos livres de umidade e de pó, com teor de acidez controlado, granulometria e demaiscaracterísticas de qualidade uniforme, para todos os fornecimentos.Os tanques para dissolução de sulfato de alumínio devem ser pelo menos 2 e ter volume útil mínimototal correspondente à quantidade necessária para 24 h de operação (12 horas), cada tanque devepossuir um dispositivo de agitação independente, a saída da solução deve ser colocada o mais rentepossível do fundo do tanque a fim de se evitar desperdício (10 cm acima do fundo) e utilizar a saídacomo descarga de fundo (a descarga deve ter diâmetro mínimo de 50 mm). Os cochos para dissoluçãodo sulfato de alumínio sólido deve localizar-se junto a uma das bordas do tanque e ser providos dechuveiro de água de dissolução, deve-se prever também entrada adicional de água com capacidade paraencher o tanque no máximo em 1 h. O piso a partir do qual o sulfato de alumínio é tomado para sercolocado nos cochos deve situar-se 0,80 a 0,90 m abaixo das bordas dos tanques. Os tanques dedissolução de sulfato de alumínio sólido devem ser localizados no interior da casa de química epróximos à área de armazenamento. Recomenda-se que a solução preparada tenha concentraçãomáxima de 10%, sendo necessário preparar solução com concentração maior, deve ser previsto umsistema de diluição controlada, antes da aplicação do sulfato de alumínio. Quando conveniente, osulfato de alumínio fornecido em solução pode ser rediluído antes da dosagem em tanques, os quaisdevem ser executados ou revestidos com material resistente à corrosão e não dever transmitirtoxicidade à água. A solução de sulfato de alumínio deve chegar ao dosador com a pressão exigida parao seu perfeito funcionamento. Quando necessário, deve ser mantida recirculação contínua da solução desulfato de alumínio dos tanques aos dosadores com retorno para os tanques. As bombas utilizadas narecirculação devem ser instaladas junto aos tanques com sucção provida de ponto de água de diluição.

Nota: observar que na NBR-12216 é mencionado apenas o sulfato de alumínio

Texto para discussão: Casa de Química – Baseado na NBR 12216/1992(há afirmativas corretas e incorretas)

A casa de química é a área ou conjunto de dependências da ETA que cumpre as funções auxiliares,direta ou indiretamente ligadas ao processo de tratamento, necessárias à sua perfeita operação,manutenção e controle. As partes constituintes da casa de química (depósito de produtos químicos,locais para preparo dos produtos químicos, locais para instalação dos dosadores de produtos químicos epara carga dos dosadores a seco, laboratório de controle operacional; centro de controle de operação,serviços administrativos e serviços auxiliares) devem ser agrupadas em um mesmo edifício. Oalojamento de pessoal na casa de química é permitido apenas em caráter temporário, se houvernecessidade de alojamento permanente, deve-se prever uma construção própria ligada diretamente àcasa de química ou a outra parte da ETA, com disposição tal que atenda aos aspectos funcionais dos


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trabalhos de operação e o inter-relacionamento das diferentes partes. A circulação interna deve sercuidada de modo a evitar passagens obrigatórias através de recintos que devem ser resguardados.O depósito de produtos químicos deve ter o piso situado na cota da área de estacionamento dos carrostransportadores, devendo ser prevista uma plataforma com largura mínima de 1,50 m destinada aorecebimento dos produtos químicos. Cada depósito deve ter porta com largura mínima de 0,80 mabrindo-se para o interior da casa de química. A área do depósito deve permitir o livre acesso entre aspilhas de sacarias, com ventilação conveniente para evitar excesso de umidade. A altura máxima paraarmazenamento de produtos ensacados é de 1,80 m. Assim, para uma ETA na qual no mês de maiorconsumo são gastos 64,8 t de sulfato de alumínio fornecido em sacos de 50 kg com dimensão 0,75 x0,50 x 0,12 m (comprimento x largura x altura), a área mínima destinada ao armazenamento desteproduto deverá ser de 32,4 m2 (considerar armazenamento 10 dias. Em ETAs com capacidade inferior a10.000 m3/dia, deve ser previsto armazenamento para período mínimo de 30 dias. Em ETAs situadasem locais distantes dos centros produtores de sulfato de alumínio (lembrar ETA Gavião), oarmazenamento deve levar em conta as dificuldades para compra e transporte do produto - lembrar, porexemplo quedas de barreiras nos períodos de chuva que interditam o tráfego. No caso de uso deempilhadeira mecânica, de modo que a altura máxima pode ser de até 3,0 m. Levar em conta também aárea de circulação entre as pilhas para definir a área em planta). Nos casos de depósitos situadosexternamente à casa de química, a transferência do produto armazenado deve ser feita, mesmo emperíodo chuvoso, sem prejuízo para o produto. Os locais para preparo dos produtos químicos dosadospor via úmida devem situar-se próximos aos seus depósitos.Os dosadores devem ser instalados de modo que possam ser facilmente removidos para a realização detrabalhos de manutenção. Todos os dosadores devem situar-se na mesma área (dosador de cloro deveser instalado em recinto próprio). Os locais para preparo dos produtos químicos dosados por via úmidadevem situar-se próximos aos seus depósitos.Independentemente da capacidade da ETA, as dependências mínimas da casa de química são asseguintes: depósito de produtos químicos; depósito de cloro; sala de dosagem; sala de dosagem decloro; laboratório; instalação sanitária com bacia e um lavatório; instalação sanitária com duas bacias echuveiro separado, situados em área com lavatório e armários; copa com área de 8m2, balcão com pia earmários e mesa para duas pessoas; local para manutenção de equipamentos com 15 m2 de área. (paraETAs com capacidade inferior a 10.000 m3/dia pode-se ter apenas os três primeiros acrescido delaboratório com mesa para serviços administrativos e anotações pertinentes à operação e instalaçãosanitária com chuveiro). Os dutos e as canalizações condutoras de produtos químicos (não) devempreferencialmente ser embutidos em estruturas de concreto e parede, admitindo-se o contrário desdeque sejam encamisados quando for necessário ultrapassar as estruturas de concreto e parede.Canalizações e dutos conectados aos dosadores devem ser dispostos de modo a resguardar suaintegridade e não prejudicar a movimentação de pessoal. Canalizações, dutos, conexões, válvulas epeças afins, em contato com produtos químicos, devem ser de material resistente a estes produtos e nãodevem transmitir toxicidade à água. Os dutos e canalizações condutores de produtos químicos devemter sempre inclinação, evitando-se também sifões. As mudanças de direção de 90o devem ser feitas pormeio de tês ou cruzetas, com inspeção operculada nas extremidades. O laboratório deve situar-sepróximo à área de dosagem. Em caso de sistema centralizado de operação, por meio de instrumentaçãoe telecomando, este deve ficar localizado próximo à área de dosagem. Os equipamentoseletromecânicos devem ser instalados em áreas a eles destinadas, bem definidas e, quando possível,agrupados em uma única área. As áreas dos equipamentos eletromecânicos devem ser protegidas contrainundação e poeira, ser secas, bem ventiladas e ter os equipamentos dispostos de forma a facilitar ostrabalhos de operação e manutenção.

Texto para discussão: Consumo de produtos químicos – Baseado na NBR 12216/1992(há afirmativas corretas e incorretas)

O consumo deve ser determinado por ensaios de laboratório, mas admite-se que ele seja estimado pormeio de dados verificados em outras estações com água de características semelhantes. Para


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dimensionamento dos dosadores, caso os ensaios não sejam realizados nas condições críticas, pode-seadotar fatores de segurança mínimos variando de 2,0 a 3,0 em função da qualidade da água.

Texto para discussão: Laboratório – Baseado na NBR 12216/1992(há afirmativas corretas e incorretas)

No dimensionamento das instalações mínimas do laboratório, deve-se considerar a existência ou não deum laboratório central ou regional que controle a qualidade física, química e bacteriológica de diversasETAs. Assim, nem todos os laboratórios precisam ser projetados para caracterizar todos os parâmetrosque constam na Portaria 1469 do Ministério da Saúde. As análises e os ensaios físicos e químicos que,no mínimo o laboratório deve realizar compreendem pH, alcalinidade, turbidez, cor, cloro, flúor,alumínio residual e coagulação. (nas ETAs com capacidade maior ou igual a 10.000 m3/dia, deve serprevista, obrigatoriamente, área para laboratório de bacteriologia). A área mínima do laboratório deveser de 16 m2 (8 m2 para ETA com capacidade inferior a 10.000 m3/dia e dispensadas da realização deensaios bacteriológicos, 12 m2 para ETAs com capacidade inferior a 10.000 m3/dia e obrigadas àrealização de análises bacteriológicas. No primeiro caso o laboratório pode ser localizado na própriasala de dosagem, desde que isenta de pó ou vapores ácidos, no segundo caso ele deve constituircompartimento independente, porém próximo da sala de dosagem). O pé-direito mínimo deve ser de3,0 m, com paredes internas revestidas à prova de umidade, o piso impermeável e dotado de ralo.As bancadas dos laboratórios devem ter 0,90 m de altura e no mínimo 0,60 m de profundidade. Ocomprimento mínimo deve ser de 5,0 m para ETAs com capacidade inferior a 10.000 m3/dia e de 10,0m para ETAs com capacidade igual ou superior a 10.000 m3/dia. O espaço livre entre bancadas deve serigual ou superior a 10.000 m3/dia. Sob as bancadas devem ser previstos armários modulados, com áreafronal mínima de 4,0 m2, para ETAs com capacidade inferior a 10.000 m3/dia, e com 8,0 m2 para ETAscom capacidade igual ou superior a 10.000 m3/dia.

Utilização da cal – Baseado na NBR 12216/1992(Todas as afirmativas estão de acordo com a NBR-12216)

A cal é fornecida ensacada ou a granel. Normalmente, utiliza-se cal hidratada e, havendodisponibilidade local, pode ser utilizada a cal virgem. Deve ser previsto armazenamento de calsuficiente para atender, pelo menos, a dez dias de consumo máximo. Em ETAs com capacidade inferiora 10.000 m3/dia, deve ser previsto armazenamento para período mínimo de 30 dias. Em ETAs situadasem locais distantes dos centros produtores de cal, o armazenamento deve levar em conta as dificuldadespara compra e transporte do produto. O armazenamento de cal deve ser feito em local seco e atendendoàs seguintes condições:para cal hidratada: i) se fornecida em sacos, estes devem ser colocados sobre estrado de madeira; ii)se fornecida a granel, colocada em silos, de preferência; iii) ETAs com capacidade inferior a 10.000m3/dia podem ter área para armazenamento de coagulante e de cal, em comumpara cal virgem: i) o armazenamento deve ser feito em recinto que ofereça plena segurança contra aentrada de umidade; ii) o recinto deve ser construído de material não-combustível e a cal armazenada,isolada de qualquer outro produto químico.

ETAs que exijam áreas de armazenamento para período de consumo superior a dez dias, podem terarmazenamento complementado em área separada da casa de química. A dosagem de cal hidratada porvia seca deve ser feita por meio de dosadores gravimétricos e, somente em caso de qualidade uniforme,por dosadores volumétricos, sendo que:

a) o material dosado deve ser colocado em suspensão em água, antes da sua aplicação;b) existindo mais de um ponto de aplicação, a dosagem para os diferentes pontos pode ser feita

por meio de um único dosador, desde que exista dispositivo capaz de subdividir a suspensãoem partes proporcionais às dosagens requeridas nos diferentes pontos.

Para dosagem por via úmida, a cal hidratada deve ser colocada em suspensão na água e armazenada emtanques, sendo que:

a) é suficiente existir apenas um tanque específico para preparar a suspensão;b) devem existir pelo menos dois tanques para armazenamento da suspensão;


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c) o preparo da suspensão pode ser feito diretamente nos tanques de armazenamento.

A cal virgem deve ser dosada após sua extinção, por via úmida, sob a forma de leite de cal ou de águade cal. Em ETAs com capacidade inferior a 10.000 m3/dia, a cal virgem pode ser extinta emequipamento instalado na casa de química. O tanque para preparo de suspensão de leite de cal deve teras seguintes características:

a) volume útil mínimo, em litros, igual a duas vezes o peso em quilogramas de cal,correspondente a um tanque de armazenamento;

b) entrada de água com capacidade para encher o tanque de preparo, no máximo em 10 min;c) saída da suspensão preparada feita por canalização com diâmetro mínimo de 75 mm,

colocada a pelo menos 5 cm acima do fundo do tanque. Logo após a saída, deve existirdispositivo capaz de reter partículas que possam causar prejuízos ao sistema de dosagem;

d) piso, a partir do qual a cal é tomada para ser colocada no tanque, situado de 0,80 a 0,90 mabaixo da borda;

e) fundo com declividade mínima de 2%;f) descarga de fundo com diâmetro mínimo de 75 mm;g) ser dotado de agitador com rotor situado a 0,20 m acima do fundo e potência entre 100

W/m3 e 250 W/m3. O agitador deve operar com segurança para qualquer nível de suspensãodo tanque.

Os tanques de armazenamento de leite de cal devem ter as seguintes características:a) volume útil mínimo total correspondente ao necessário a 12 h de operação;b) número mínimo de dois tanques;c) teor máximo de suspensão, 10%;d) ser dotado de agitador de eixo vertical com rotor situado próximo ao fundo e potência

mínima de 50 W/m3;e) fundo com declividade mínima de 2%;f) descarga de fundo com diâmetro mínimo de 75 mm;g) saída da suspensão situada pelo menos a 5 cm acima do fundo do tanque.NOTA: admite-se o preparo da suspensão diretamente no tanque de armazenamento, desde que observados os itens

d e g do parágrafo anterior.

O tanque de preparo de suspensão ou os tanques para seu armazenamento, quando o preparo é feitodiretamente neles, devem ser localizados no interior da casa de química, próximos à área dearmazenamento de cal hidratada. As canalizações de leite de cal devem ser dimensionadas parafuncionar com a velocidade maior possível, preferencialmente igual ou superior a 1,0 m/s, comdiâmetro mínimo de 40 mm e providas de pontos de água de diluição. Quando necessário, deve sermantida recirculação contínua de leite de cal dos tanques aos dosadores, com retorno para os tanques.As bombas utilizadas na recirculação devem ser instaladas junto aos tanques, com sucção provida deponto de água de diluição. Quando a cal hidratada é dosada sob forma de água de cal não sãonecessários tanques de armazenamento, devendo existir pelo menos dois saturadores de cal. Ossaturadores de cal devem apresentar as seguintes características:

a) dimensões que permitam à solução saturada de cal permanecer sempre com teor de Ca(OH)2 em torno de 1700 mg/L;

b) formato e dispositivos de entrada de água e saída de solução adequados, para que se consigafluxo uniforme de solução saturada;

c) sistema que permita medir a vazão afluente;d) dispositivo de precisão, independente do de parada, para controle da vazão afluente;e) descarga com diâmetro mínimo de 50 mm;f) piso, a partir do qual a cal é tomada para ser colocada no saturador, situado de 0,80 a 0,90 m

abaixo da borda;g) serem equipados com agitadores para homogeneizar a solução, antes do início da operação,

quando as suas dimensões assim o exigirem.


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Laboratório – Baseado na NBR 12216/1992(Todas as afirmativas estão de acordo com a NBR-12216)

Em complementação às informações de item anterior:

O laboratório é a área ou dependência da ETA que tem a função de controlar e acompanhar a eficiênciado tratamento, através de análises e ensaios físicos, químicos e bacteriológicos. O laboratório deve seriluminado e ventilado, com previsão para:

a) em caso de iluminação e ventilação naturais, aberturas para áreas externas à casa dequímica, com área mínima de 25% da área do piso, dotadas de dispositivos que impeçam aincidência de raios solares e chuva em seu interior;

b) em caso de iluminação artificial, garantia de iluminamento mínimo de 250 lux, paratrabalhos correntes, e 500 lux, para análises, preparação de reagentes e leituras deinstrumentos;

c) composição de lâmpadas com irradiação semelhante à da luz solar.

As bancadas para ETAs com capacidade inferior a 10.000 m3/dia, devem ter pelo menos uma pia comcuba de aço inoxidável medindo 0,50 m x 0,40 m x 0,40 m; ETAs com capacidade igual ou superior a10.000 m3/dia devem ter pelo menos duas destas pias. Os pontos de utilidades (energia elétrica, gás,vácuo, água e esgoto) devem ser bem definidos, em função dos equipamentos previstos; as linhas dealimentação não devem ser embutidas em paredes, piso ou teto. Recomenda-se relacionar no projeto daETA, devidamente especificados, os equipamentos e vidrarias necessários à execução das análisesprevistas para o laboratório.


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5 Coagulação e mistura rápidaA cor, a turbidez, o sabor, o odor e diversos tipos de contaminantes orgânicos e inorgânicos presentesna água geralmente estão associados a partículas suspensas ou dissolvidas que podem ser de difícilremoção, tornando necessário promover a coagulação química da água a fim de facilitar a remoçãodessas impurezas. Os coagulantes comumente empregados nas ETAs são o sulfato de alumínio, ocloreto férrico, o sulfato ferroso clorado, o sulfato férrico e o hidroxi-cloreto de alumínio (HCA ouPAC). Devido a grande gama de produtos químicos e à natureza distinta das águas brutas, é essencial arealização de experimentos em instalação-piloto ou em jarteste para definir as condições adequadas decoagulação e mistura rápida. A escolha do tipo de coagulante dependerá de uma criteriosa avaliaçãotécnica e econômica. Quando a coagulação não é realizada de modo adequado, compromete-se odesempenho de todas unidades de tratamento a jusante, aumentando os riscos sanitários da águaproduzida. O desconhecimento dos fatores que interferem na coagulação e sua não otimização no quese refere ao tipo de coagulante e auxiliar de coagulação, pH, dosagens, tempo e gradiente de velocidadede mistura rápida comprometem seriamente o desempenho da ETA. Além disso, ao se fazer a avaliaçãode custo, deve-se levar em conta a procedência, a fórmula química aproximada e a forma defornecimento dos diversos produtos químicos, assim como a proximidade do local onde são produzidose os custos de aquisição. Coagulantes fornecidos na forma sólida são mais baratos, devido a redução docusto de transporte, mas acarretam maiores problemas operacionais pela necessidade de se preparar asuspensão na própria ETA, demandando mais funcionários e causando problemas associados àmanutenção da limpeza no local.

5.1 Princípios teóricos e mecanismos de coagulação

As impurezas que precisam ser removidas da água bruta nas ETAs apresentam grande variação detamanho, as que se apresentam como matéria particulada causam turbidez à água, substânciasdissolvidas são responsáveis pela coloração, havendo evidência de que o sabor e o odor estejamassociados às partículas coloidais. Estas impurezas comumente possuem carga superficial negativa emmeio aquoso, a qual pode ser determinada por meio da medida do potencial zeta (PZ). Quando ocorre adispersão do coagulante são originadas espécies hidrolisadas que reagem quimicamente com asimpurezas ou atuam sobre a superfície delas e reduz a força repulsiva que tende a mantê-las estáveis nomeio aquoso, de modo a facilitar a remoção nas unidades posteriores do tratamento. Após acoagulação, observa-se que o PZ da água aproxima-se de zero, o que mostra que o coagulante atuasobre a superfície das partículas presentes na água, neutralizando parte de suas cargas. No entanto, nãoapenas a interação de ordem eletrostática é importante, também interações de ordem química devem seravaliadas quando se estuda a coagulação realizada nas ETAs.

A remoção de impurezas da água bruta em estações que empregam a coagulação química em geral éfeita utilizando-se sais de ferro ou de alumínio como coagulante primário e, eventualmente, polímeros.Na literatura, são citados quatro mecanismos de coagulação: compressão da camada difusa, adsorção-neutralização de cargas; varredura; adsorção-formação de pontes. A definição do mecanismopredominante depende de fatores tais como pH de coagulação, dosagem do coagulante e característicasquímicas da água bruta. A escolha do tipo de coagulante deve ser estabelecida levando-se emconsideração o custo, eficiência na desestabilização das partículas presentes na água bruta, acapacidade de atenuar flutuações na qualidade da água sem afetar a eficiência da coagulação, o volumede lodo produzido e influência sobre a duração das carreiras de filtração, sendo desejado que ocoagulante possibilite menor perda de carga na unidade de filtração e reduza o risco de ocorrência detranspasse.

O mecanismo da varredura é caracterizado por dosagens altas de coagulante, suficientes para aformação de precipitado de hidróxido de alumínio ou de ferro, quando são utilizados sais destes metais


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como coagulante, sendo adequado para ETAs com unidades de decantação ou de flotação, pois estemecanismo possibilita a formação de flocos maiores, facilitando sua sedimentação ou flotação. Omecanismo de adsorção-neutralização de cargas é adequado às tecnologias de tratamento queempregam a filtração direta, uma vez que neste caso não são formados flocos grandes, mas simpartículas desestabilizadas para serem retidas no filtro. Neste mecanismo, a dosagem de coagulante égeralmente inferior à necessária quando empregada a varredura. O mecanismo de compressão dacamada difusa é o de menor importância relativa na coagulação realizada nas ETAs, o de adsorção-fromação de pontes é principalmente observado quando é feita a aplicação de polímeros comoauxiliares de coagulação.

Em geral os modelos que visam explicar o processo da coagulação baseiam-se em considerações daalteração da carga superficial das partículas presentes na água, utilizando a teoria da dupla camadaelétrica, embora haja autores que enfatizem a importância de fatores químicos na desestabilização doscolóides. Pela teoria da dupla camada elétrica, a coagulação se inicia a partir do instante em que o PZdas partículas aproxima-se de zero, momento em que a repulsão entre as partículas de mesma cargasuperficial não é grande o bastante para prevenir a agregação das mesmas. É citado na literatura que ovalor do PZ para iniciar a coagulação, no caso de colóide de argila, é de 0 ± 10 mV, embora hajacontestações que vêm a reforçar a importância das interações de natureza química durante acoagulação. Na prática, o que se tem observado é que os melhores resultados para a tecnologia defiltração direta, coagulação no mecanismo de adsorção-neutralização de cargas, são observados quandose tem valores de PZ próximos a zero, enquanto no mecanismo da varredura esse condição é de menorimportância.

Na Figura 18 é apresentado um diagrama no qual são delimitadas regiões de coagulação quando éutilizado sulfato de alumínio. Pode-se perceber a influência do pH e da dosagem do coagulante naformação das espécies hidrolisadas de alumínio e na definição do mecanismo de coagulação,ressaltando-se que a qualidade da água bruta exerce grande influência na delimitação dessas regiões.Deve-se destacar que um coagulante a base de ferro tem comportamento bastante distinto de um a basede alumínio, o cloreto férrico, por exemplo, apresenta uma faixa de pH de coagulação mais ampla doque a do sulfato de alumínio.

Além das regiões de coagulação por varredura e por adsorção-neutralização de cargas, tem-sedelimitado na Figura 18 a região de reestabilização. Embora estas regiões variem em função daqualidade da água bruta, os operadores das ETAs precisam estar conscientes de que simplesmenteaumentar a dosagem de coagulante não é suficiente para melhorar a coagulação, é importantíssimodeterminar o pH de coagulação apropriado. Tem-se observado que em muitas ETAs ocorre um grandedesperdício de coagulante devido a sobredosagem deste produto, o qual poderia ser reduzido por meiode estudos de tratabilidade da água bruta. Erro na dosagem de coagulante ou no pH de coagulação podeconduzir à reversão da carga superficial das impurezas presentes na água, que passam a apresentar PZpositivo, ocorrendo o fenômeno da reestabilização, que pode comprometer seriamente a eficiência dasETAs. Nos Capítulos 5 a 7 tem-se exemplos práticos que ilustram a importância da coagulação notratamento de água por filtração direta.


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Figura 18 - Diagrama de coagulação operacional do sulfato de alumínio(Amirtharajah e Mills, 1982)

Ultimamente, tem sido dada grande ênfase na remoção de matéria orgânica natural (MON) porcoagulação química, uma vez que ela pode funcionar como precursora da formação de subprodutosindesejáveis da desinfecção. Deste modo, amplia-se os objetivos tradicionais da coagulação realizadanas ETAs, que são a remoção de cor e turbidez, conciliando-os com a remoção de MON, o quegeralmente exige o emprego de dosagens maiores de coagulante e pode inviabilizar o emprego dafiltração direta.

Quando a água bruta apresenta cor muito elevada, a remoção por coagulação química pode serauxiliada por processo de oxidação química, em geral utilizando-se cloro, ozônio, peróxido dehidrogênio, permanganato de potássio ou outro oxidante, o que pode permitir reduzir a dosagem decoagulante empregada na ETA. No entanto, deve ser evitado o uso de cloro elementar para oxidar a cordevida à matéria orgânica, pois os compostos resultantes podem ser potencialmente prejudiciais àsaúde. O cloro pode ser utilizado em combinação com a amônia (amoniacloração) ou na forma dedióxido de cloro, os quais reduzem a chance de formação de subprodutos indesejados da cloração. Emtodo caso, deve-se monitorar a formação dos subprodutos indesejados.

5.2 Coagulantes e auxiliares de coagulação

Existem diversos relatos na literatura que exemplificam a importância de se estudar diferentes tipos decoagulante e auxiliares de coagulação no tratamento de água. Carns e Parker (1985) relatam que oemprego de argila como auxiliar de coagulação de polímero facilitou o tratamento por filtração diretade água bruta com turbidez inferior a 3,5 uT. Os autores comentam que a combinação de argila epolímero possibilitou reduzir em 50% o volume de água necessário para a lavagem dos filtros quando


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comparada à situação em que foi utilizado apenas sulfato de alumínio como coagulante. A coagulaçãocom polímero também permitiu reduzir em 50% o volume de lodo produzido com sulfato de alumínio.Para o caso relatado, a coagulação com sulfato de alumínio e polímero viabilizou a produção de águacom turbidez inferior a 0,1 uT com taxa de filtração da ordem de 415 m/d, além de aumentar aflexibilidade operacional da ETA. Por outro lado, foi constatado que os polímeros catiônicos podemexercer uma demanda de até 0,6 mg de cloro/mg de polímero e que eles apresentam potencial paraproduzir até 13 µg de trialometanos/L, o que é indesejado do ponto de vista da qualidade da águaproduzida.

A massa molecular, a estrutura e a densidade de carga dos polímeros influem na eficiência do processode tratamento de modo diferente em função da qualidade da água bruta, de modo que o tipo depolímero deve ser escolhido a partir de investigações experimentais. Segundo Ghosh et al. (1985), otamanho e a resistência de um floco podem ser em parte controlados pela seleção adequada da massamolecular do polímero. Zhu et al. (1996) relatam que o uso de polímero como auxiliar de filtraçãopossibilitou reduzir o tempo decorrido entre a recolocação de um filtro em operação após a lavagem e oinstante em que ele inicia a produção de água com qualidade satisfatória, mas promoveu aumentosignificativo da perda de carga, principalmente quando utilizado polímero de alta massa molecular.Esses pesquisadores recomendam o emprego de polímero com massa molecular baixa amoderadamente baixa para assegurar a produção de água filtrada com qualidade satisfatória sem quehaja aumento excessivo da perda de carga.

Quanto ao emprego de sais de alumínio e de ferro visando a coagulação, Wagner e Hudson Jr. (1982)mencionam estudos realizados em 34 ETAs das quais em apenas 3 era utilizado cloreto férrico. Nasdemais eram utilizado sulfato de alumínio, sulfato de alumínio e polímero ou apenas polímero comocoagulante. Também no Brasil o sulfato de alumínio é o coagulante mais amplamente empregado,juntamente com o cloreto férrico, embora nos últimos anos o hidroxi-cloreto de alumínio tenhaaumentado sua participação no mercado nacional e mundial. Devido a importância da coagulação sobreo desempenho das unidades de filtração, o tipo de coagulante e sua respectiva dosagem necessária parapromover a desestabilização das partículas deve ser definido a partir de investigações experimentais emque o diagrama de coagulação é uma ferramenta indispensável.

Freqüentemente, nos estudos comparativos entre o cloreto férrico e o sulfato de alumínio, tem-severificado que o primeiro em geral possibilita a produção de água decantada de melhor qualidade comdosagens menores. Existem diversas hipóteses para explicar esse fato, mas ele não deve serconsiderado uma regra geral. Segundo Crozes et al. (1995), o cloreto férrico apresenta cerca de duasvezes mais carga positiva por peso seco de coagulante que o sulfato de alumínio. Assim, espera-se quea remoção de cor ou de turbidez presentes na água sejam alcançados com metade da dosagem dosegundo coagulante. O maior consumo de alcalinidade e, conseqüentemente, maior redução do pH paradosagem similar à do sulfato de alumínio, também favorece a remoção de substâncias húmicas comcloreto férrico. Além disso, as diferenças quanto à superfície específica, afinidade entre os hidróxidosdos metais dos coagulantes e as impurezas removidas e a densidade dos flocos resultantes são algumashipóteses utilizadas para diferenciar o comportamento do sulfato de alumínio e do cloreto férrico. Outracaracterística importante é a relação entre a resistência e o tamanho dos flocos em função do tipo docoagulante utilizado, mas há poucos estudos sobre o tema.

Segundo Kawamura (1999) em baixas temperaturas (< 8o C), é comum observar a deterioração daqualidade da água filtrada, principalmente quando é empregado sulfato de alumínio como coagulante.Uma alternativa em situações dessa natureza é utilizar um sal de ferro e polímero para promover acoagulação, uma vez que o íon férrico possibilita a formação mais rápida de flocos do que o sulfato dealumínio a baixas temperaturas e o polímero aumenta a resistência ao cisalhamento dos flocos.Também o emprego de hdiroxi-cloreto de alumínio pode dar resultados satisfatórios.


80

Ainda em relação ao emprego de sais de alumínio e de ferro como coagulantes, é conveniente ressaltarque geralmente o cloreto férrico apresenta resultados mais satisfatórios que o sulfato de alumínioquando a água bruta apresenta alcalinidade e pH mais elevados. Uma situação típica pode serobservada no trabalho de Wagner e Hudson Jr. (1982), os quais relatam a melhoria no processo detratamento de uma ETA ao substituir o sulfato de alumínio por cloreto férrico em decorrência daelevação do pH provocado pelo aumento da concentração de algas na água bruta.

Quanto à eficiência do PAC, Barkács et al. (2000) demonstraram que quando comparado a coagulantesde composição orgânica, poliacrilamidas, ele apresentou maior remoção de Fe, Mn, matéria orgânica eturbidez. Estudos comparativos também foram realizados por Matsui et al. (1998), em relação aosulfato de alumínio, tendo o PAC apresentado uma maior estabilidade das espécies hidrolisadas. Estasforam mais efetivas para desestabilização das partículas e necessitaram menor tempo para iniciar aagregação, o que possibilitou a aplicação de uma menor dosagem do PAC para obter a mesmaqualidade de água, quando comparado ao sulfato de alumínio. Priant et al. (1997) investigaram oemprego do PAC em escala real e obtiveram percentual de remoção para Fe e Mn de aproximadamente81 e 54%, respectivamente, enquanto que ao utilizar o sulfato de alumínio esse percentual reduziu-separa 71 e 49%. Shen et al. (1998) realizaram pesquisas mais específicas no que se refere ao modo depreparo do PAC e concluíram que há um aumento linear na concentração de espécies poliméricas coma adição de [OH-], quando a razão molar de [OH-]/[Al3+] não excede a 2,5, o que é favorável à obtençãode melhores resultados na coagulação. Os autores também verificaram que a eficiência do coagulanteestá relacionada à intensidade de agitação durante a produção do PAC. Ndiongue et al. (2000)utilizaram jarteste na investigação experimental para avaliar o PAC em relação a outros sais à base desulfato silicato de alumínio e sulfato de alumínio, tendo obtido a maior remoção de turbidez quando foiempregado o PAC. Nas Figuras 19 e 20 tem-se a representação gráfica da turbidez remanescente deduas águas coaguladas com PAC e filtradas em filtros de bancada, pode-se notar a influência dabasicidade na eficiência do coagulante. Deve-se atentar para o fato de que os dois produtos têm omesmo nome comercial, mas diferem entre si quanto a basicidade e por isso tiveram desempenho muitodistinto. Esse exemplo serve de alerta para a importância de se fazer a especificação técnica correta dosprodutos que são adquiridos nas ETAs.

É importante que o diagrama de coagulação seja determinado para uma ampla faixa de valores de pHde coagulação e de dosagem de coagulante, pois é de interesse conhecer as regiões que possibilitammaior remoção do parâmetro estudado (em geral cor ou turbidez) e também as regiões em que nãoocorre remoção eficiente, de modo que se possa estabelecer os valores limites de pH e dosagem decoagulante para a operação da ETA. Por exemplo, observa-se na Figura 20, que para a água estudadafoi possível obter turbidez remanescente da ordem de 0,5 uT tanto com a dosagem de 5 mg/L quanto de15 mg/L de coagulante, desde que a coagulação seja feita nos valores de pH da ordem de 4,4 e 6,0,respectivamente. Assim, após determinada a região de coagulação, fica a critério do responsável pelaETA, conhecedor da qualidade do trabalho dos operadores, estabelecer a dosagem e o pH decoagulação dentro daquela região, tal que seja permitido pequenos desvios sem que prejudiquem aqualidade da água tratada.

Em geral, a região para coagulação por neutralização de cargas (estações com filtração direta) é bemmais restrita, sendo ainda mais imprescindível que se tenha operadores bem qualificados para asseguraro funcionamento da ETA nas condições adequadas de coagulação.


81

3 ,5 4 ,0 4 ,5 5 ,0 5 ,5 6 ,0 6 ,5 7 ,0 7 ,5 8 ,0 8 ,5 9 ,0 9 ,50

5

1 0

1 5

2 0

2 ,0

1 ,2

0 ,9 5

1 ,9

1 ,10 ,8 00 ,7 5 1 ,21 ,8 1 ,31 ,2

1 ,1 1 ,2 1 ,8 1 ,61 ,8 1 ,6

Al3+

(m

g/L)

1 ,9 0

1 ,4 3

0 ,9 5

0 ,4 8Al n(O

H) m

Cl 3n

-m (

mg/

L)

p H d e c o a g u la ç ã o

0 ,6 0 0 ,6 0 1 ,0 1 ,1

0 ,9 5

1 ,4

1 ,9

1 ,3

Figura 19 – Diagrama de coagulação com PAC [Aln(OH)mCl3n-m]com 8%de basicidade, referente a turbidez remanescente

3 ,5 4 ,0 4 ,5 5 ,0 5 ,5 6 ,0 6 ,5 7 ,0 7 ,5 8 ,0 8 ,5 9 ,0 9 ,50

5

1 0

1 5

2 0

0 ,7 0

0 ,8 50 ,5 5

0 ,9 50 ,5 00 ,3 0

0 ,9 5

0 ,9 50 ,7 5 0 ,8 51 ,2

0 ,5 00 ,4 0 0 ,7 0 1 ,1 1 ,21 ,21 ,2 1 ,7

Al3+

(m

g/L)

2 ,4 3

1 ,8 2

1 ,2 2

0 ,6 1Al n(O

H) m

Cl 3n

-m (

mg/

L)

p H d e c o a g u la ç ã o

0 ,3 5 0 ,4 5 0 ,6 5 0 ,8 5

0 ,7 50 ,4 0

0 ,5 5

1 ,5

0 ,6 0

1 ,5

Figura 20 – Diagrama de coagulação com PAC [Aln(OH)mCl3n-m] com 18%de basicidade, referente a turbidez remanescente

Dependendo da qualidade da água, o emprego de polímeros pode possibilitar vantagens tais comoaumentar a duração da carreira de filtração, reduzir os gastos com produtos químicos em comparação àutilização apenas de coagulante primário, diminuir o volume de lodo gerado e aumentar a eficiência deremoção de cor, turbidez ou carbono orgânico total da água, como evidenciado no trabalho de James eO’Melia (1982).

Estudos realizados por autores como Carns e Parker (1985) indicam que mesmo não sendo mais baratoque o sulfato de alumínio, o emprego de polímero representa economia global, decorrente da reduçãodo volume de água para lavagem dos filtros e da menor produção de lodo. Contudo, segundo Carns eParker (1985), alguns polímeros provocam grande consumo de cloro, o que tem levado a investigaçõesdo potencial de contribuírem para a formação de compostos organo-clorados na água tratada.

Os polímeros podem ser sintéticos ou naturais, catiônicos, aniônicos ou não-iônicos, havendo diferentesmarcas no mercado brasileiro. Nos estudos em laboratório deve-se avaliar com cuidado os diferentestipos de polímeros e a dosagem a ser adotada na ETA. Deve-se ressaltar, contudo, que dosagem muitoelevada de polímero pode comprometer o desempenho dos filtros, reduzindo a duração da carreira defiltração, produzindo resultado inverso ao desejado.


82

Deve-se estudar com cuidado o tipo de coagulante a ser empregado na ETA. Há casos em quedeterminado coagulante exige a adição de produto químico para ajustar o pH de coagulação, enquantooutro pode ser empregado sem este custo adicional. Além disso, a eficiência de remoção de cor outurbidez da água pode sofrer grande influência do tipo de coagulante. No Capítulo 3 são descritosprocedimentos que devem ser seguidos para se estabelecer as condições de coagulação visando otratamento da água por meio da filtração direta.

5.3 Mistura rápida

A dispersão do coagulante na água bruta é feita nas unidades de mistura rápida. Os parâmetros deprojeto desta unidade são o tempo de detenção e o gradiente de velocidade, sendo que este último estárelacionado à intensidade de agitação da massa líquida necessária para garantir a adequada dispersãodos produtos químicos utilizados na coagulação. Os gradientes de velocidade médio de mistura rápidapodem variar desde 500 s-1, ou menos, a valores superiores a 7000 s-1 e o tempo de mistura rápidaobservado nas ETAs é da ordem de 1 segundo a mais de 3 minutos. Os valores destes parâmetros,visando a otimização do desempenho da unidade, dependem fundamentalmente da qualidade da águabruta, da tecnologia de tratamento utilizada na ETA e das condições de coagulação, tais como tipo edosagem de coagulante e de polímero. Porisso o tempo e o gradiente de velocidade médio de misturarápida devem, preferencialmente, ser determinados com base em investigações experimentais. Valoresincorretos destes parâmetros podem afetar negativamente a qualidade da água produzida, aumentar oscustos de construção e de operação, sejam estes devidos ao maior consumo de produto químico, aomaior volume de lodo gerado na ETA ou à redução do volume efetivo de água produzida emdecorrência de se ter carreiras de filtração de curta duração.

Em geral, quando a coagulação é realizada no mecanismo de varredura, existe uma faixa ampla devalores de gradiente de velocidade de mistura rápida que pode ser praticada, enquanto o mecanismo daadsorção-neutralização de carga é mais restritivo, exigindo gradientes de velocidade mais altos,conforme exemplificado na Figura 21.


83

Figura 22 – Turbidez remanescente após sedimentação em função do gradiente develocidade médio de mistura rápida e do mecanismo de coagulação

Sabe-se que para cada tempo de mistura rápida existe um gradiente de velocidade médio que conduzaos melhores resultados. A otimização do gradiente de velocidade médio e do tempo de misturarápida deve ser feita tanto no caso de coagulação da água visando a filtração direta quanto para otratamento de ciclo completo. Embora na literatura sejam citados valores típicos de Gmr e Tmr, osmesmos somente devem ser adotados na impossibilidade de realização de ensaios, já que estesparâmetros podem não ser os mesmos para águas distintas e mesmo para uma mesma água os valoresotimizados podem diferir em função do tipo e da dosagem de coagulante utilizado.


84

A mistura rápida nas ETAs pode ser realizada por sistemas hidráulicos, mecanizados ou dispositivosespeciais. Em muitas ETAs brasileiras é utilizado vertedor Parshall para promover a mistura rápida epara medir a vazão afluente à estação. Segundo a ABNT (1992), constituem dispositivos de mistura:a) qualquer trecho ou seção de canal ou de canalização que produza perda de carga compatível com as

condições desejadas, em termos de gradiente de velocidade e tempo de mistura;b) difusores que produzam jatos da solução de coagulante, aplicados no interior da água a ser tratada;c) agitadores mecanizados;d) entrada de bombas centrífugas.

Podem ser utilizados como dispositivo hidráulico de mistura:a) qualquer singularidade onde ocorra turbulência intensa;b) canal ou canalização com anteparos ou chicanas;c) ressalto hidráulico;d) qualquer outro techo ou seção de canal ou canalização que atenda às condições da norma.

5.4 Parâmetros de projeto e operação das unidades de mistura rápida

Na ABNT (1992) é preconizado que as condições ideais em termos de gradiente de velocidade, tempode mistura e concentração da solução de coagulante devem ser determinadas preferencialmente pormeio de ensaios de laboratório. Quando estes ensaios não podem ser realizados, é recomendada aorientação apresentada a seguir. Contudo, deve-se enfatizar que as condições especificadas na ABNT(1992) podem diferir muito do que seria mais adequado à filtração direta.a) a dispersão de coagulantes metálicos hidrolisáveis deve ser feita a gradientes de velocidade

compreendidos entre 700 e 1100 s-1, em um tempo de mistura não superior a 5s;b) a dispersão de polieletrólitos, como coagulantes primários ou auxiliares de coagulação, deve ser

feita obedecendo às recomendações do fabricante.

A aplicação da solução de coagulante deve ser sempre feita imediatamente antes do ponto de maiordissipação de energia e através de jatos separados de no máximo 10 cm.

No caso de ressalto hidráulico em que o número de Froude, Fr=V/(gh)1/2, esteja compreendido entre 2,5e 4,5 (ressalto oscilante), deve ser previsto dispositivo que anule as oscilações de velocidade a jusantedo ressalto.

A utilização de difusores, como dispositivo de mistura em canal ou canalização, deve satisfazer àsseguintes condiçoes definidas na ABNT (1992):a) a aplicação da solução de coagulante deve ser uniformemente distribuída, através de jatos não-

dirigidos no mesmo sentido do fluxo;b) a área da seção transversal correspondente a cada jato não deve ser superior a 200 cm2 e sua

dimensão máxima não deve ultrapassar 20 cm;c) a velocidade da água onde os jatos são distribuídos deve ser igual ou superior a 2 m/s;d) os orifícios de saída dos jatos devem ter diâmetro igual ou superior a 3 mm;e) o sistema difusor deve permitir limpezas periódicas nas tubulações que distribuem a solução de

coagulante;

Os agitadores mecanizados devem obedecer às seguintes condições:a) a potência deve ser estabelecida em função do gradiente de velocidade;b) períodos de detenção inferiores a 2 s exigem que o fluxo incida diretamente sobre as pás do

agitador;c) o produto químico a ser disperso deve ser introduzido logo abaixo da turbina ou hélice do agitador.

De acordo com a ABNT (1992), o uso de bombas de recalque de água bruta, como dispositivo paramistura de coagulantes, somente deve ser permitido se, além condições gerais estabelecidas para asunidades de mistura rápida são cumpridas mais as seguintes:


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a) a instalação de bombeamento possa ter somente uma bomba em funcionamento;b) caso exista possibilidade de funcionarem bombas em paralelo, a cada bomba corresponde um

dosador;c) os produtos químicos utilizados não atinjam concentrações que os tornem agressivos às bombas.

Após a mistura do coagulante, o tempo máximo de percurso da água até o floculador deve correspondera 1 min, tempo este que pode ser aumentado para até 3 min quando, entre a mistura e a floculação,existe um sistema capaz de conferir à água gradiente de velocidade igual ou superior ao do início dofloculador.

Produtos químicos que não se hidrolisam podem ser misturados por um sistema de agitação que confiraà água gradiente de velocidade entre 100 e 250 s-1.

Produtos químicos dosados a seco devem ser previamente dispersos ou dissolvidos em água, antes desua aplicação.

Quando, para realizar a coagulação, mais de um produto químico tem de ser aplicado, devem serprevistos diferentes pontos para adição desses produtos, cada um com seu dispositivo de mistura,permitindo ao operador proceder à sua aplicação, na ordem que for considerada conveniente.

5.5 Critério de seleção das unidades de mistura rápida

As unidades de mistura rápida podem ser hidráulicas ou mecânicas. As hidráulicas em geral sãovertedores tipo Parshall ou retangular, utilizadas também para a medição da vazão afluente à ETA. Asunidades mecanizadas são mais versáteis que as hidráulicas, pois possibilitam a variação do gradientede velocidade médio se isso se fizer necessário em função de alteração da qualidade da água bruta, oque não é possível nas unidades hidráulicas. Por outro lado, as unidades hidráulicas apresentam menorcusto de implantação e de manutenção. Os procedimentos de cálculo para estimativa do gradiente develocidade médio em cada um deles podem ser obtidos em literatura específica sobre o projeto destasunidades. Ao decidir pelo tipo de unidade de mistura rápida deve-se levar em conta também asdificuldades locais no que se refere à manutenção de equipamentos mecanizados, não é raro no paísencontrar-se equipamentos parados por longos períodos, comprometendo a eficiência do tratamento daágua, devido a falta de manutenção preventiva ou corretiva das instalações.


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6 Floculação6.1 Princípios teóricos

A desestabilização das partículas que ocorre na unidade de mistura rápida, por meio da coagulação,nem sempre é suficiente para viabilizar o tratamento da água por filtração direta. Existe um faixa detamanho de partículas que aumenta significativamente o custo do tratamento por meio da filtração emdecorrência da ineficiência dos mecanismos de transporte em conduzir essas partículas até a superfíciedos grãos do meio filtrante. A floculação em ETAs com unidades de decantação tem como finalidadeaumentar a velocidade de sedimentação dos flocos, enquanto para ETAs com filtração direta o objetivoé aumentar a filtrabilidade dos flocos. No caso da filtração direta, a floculação pode ser necessária nafiltração direta descendente, sendo dispensável na filtração direta descendente e na dupla filtração.

A floculação serve para aumentar o tamanho do material em suspensão presente na água que seráencaminhada aos decantadores, flotadores ou filtros. Pela cinética da floculação, sabe-se que quantomaior o gradiente de velocidade, maior será a chance de ocorrer contato entre as partículas, o que énecessário para possibilitar a agregação dos flocos, visando aumentar-lhes o tamanho. Contudo,gradientes de velocidade maiores também provocam maior ruptura dos flocos já formados. Portanto, naunidade de floculação ocorrem dois fenômenos que se opõem: a agregação e a ruptura dos flocos. Osensaios em laboratório é que permitirão estabelecer qual o gradiente de velocidade adequado para cadaágua, em função do tempo de floculação. Na prática, tem-se observado que o valor do gradiente develocidade médio ótimo diminui à medida que aumenta o tempo de floculação. O estabelecimento dotempo de detenção fica a critério do projetista, com base na análise dos resultados dos ensaios.

No início da floculação, logo após a coagulação, as impurezas ainda encontram-se dispersas na água,sendo necessária agitação mais intensa (maior gradiente de velocidade médio) para permitir o contatoentre elas, visando agregá-las em flocos. À medida que os flocos vão se formando, o gradiente develocidade médio deve ser reduzido, para atenuar a quebra daqueles já existentes, conforme mostradona Figura 23. Nas ETAs, é recomendado o escalonamento do gradiente de velocidade médio nasunidades de floculação, decrescendo-o à medida que aumenta o tempo de detenção.

Figura 23 - Valores de gradiente de velocidade ótimo em função do tempo de floculação (Mendes, 1989)

Mendes (1989), após realizar uma série de estudos em instalação de bancada, com águas de diferentesqualidades, observou que quando aumenta o tempo de floculação há sempre um gradiente de


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velocidade ótimo que possibilita melhorar a eficiência de remoção de cor ou turbidez por meio dadecantação. Contudo, existe um tempo, característico para cada água, acima do qual a eficiência dafloculação cresce muito lentamente, ficando economicamente desvantajosa a adoção de tempos dedetenção superiores, o que pode ser observado na Figura 22.

Os valores dos parâmetros de projeto da unidade de floculação são estabelecidos em função datecnologia de tratamento utilizada. No caso de se ter a floculação seguida de decantação (ou flotação),avalia-se a sedimentabilidade (ou flotabilidade) dos flocos formados, enquanto na tecnologia dafiltração direta com pré-floculação o importante é avaliar a filtrabilidade dos flocos.

Figura 22 - Influência do tempo de detenção na qualidade da água decantada após ensaio de floculação comgradiente de velocidade otimizado em reator estático (Mendes, 1989)

Em geral, para uma mesma concentração, as partículas menores acarretam perda de carga mais elevada,comparativamente a partículas de maior tamanho. De acordo com simulações feitas por Wiesner et al.(1987), uma água bruta contendo 10 mg/L de partículas com diâmetro médio de 3,82 µm pode sertratada por filtração direta sem floculação por um custo inferior ao necessário para tratar uma água commetade daquela concentração mas com partículas cujo diâmetro médio é de 0,59 µm. Assim,dependendo das características da água bruta, muitas vezes o projeto de unidades de floculaçãoantecedendo a filtração direta é recomendado, apesar de aumentar os custos de construção das ETAs,pois a floculação pode possibilitar a diminuição dos custos operacionais em decorrência do aumento daduração das carreiras de filtração. A Figura 23 serve ilustra a relação entre o tamanho das partículaspresentes na água e o custo do tratamento.

Figura 23 – Custo relativo da filtração direta em função do diâmetro médio volumétricodas partículas presentes na água bruta (adaptada de Wiesner et al., 1987)


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As reações químicas que se iniciam na unidade de mistura rápida possibilitam que as impurezaspresentes na água possam se aglomerar, formando flocos na unidade de floculação. Nesta unidade nãoocorre remoção de matéria suspensa presente na água, a finalidade é apenas acondicionar a água queserá encaminhada aos decantadores (ou flotadores) ou aos filtros da ETA, aumentando o tamanho daspartículas.

Em estações de maior porte é importante não ter apenas uma linha de floculação, principalmentequando a floculação é mecanizada, pois com apenas uma linha é necessário parar a produção de águaquando se fizer necessária a manutenção de equipamentos.

Caso predominem na água bruta partículas com tamanho médio na faixa de 1 a 3 µm, é convenientepromover a floculação após a coagulação para reduzir os custos operacionais da ETA e possibilitar aprodução de água de melhor qualidade. Tem sido observado que partículas com tamanho inferior a 1µm são eficientemente transportadas por difusão browniana até a superfície dos grãos que constituem ofiltro e que elas mantêm-se a ele aderidas desde que estejam desestabilizadas. Contudo, de acordo comautores como Habibian e O’Melia (1975), Edzwald et al. (1987), Wiesner et al. (1987) e Dharmappa etal. (1994), as partículas menores promovem maior perda de carga nos filtros, de modo que se elasestiverem presentes em concentração elevada é recomendada a floculação antes de iniciar a filtração daágua. Uma alternativa, apontada por Habibian e O’Melia (1975), é aumentar o tamanho efetivo do meiofiltrante. Por outro lado, quando as partículas primárias possuem tamanho adequado para assegurar odesempenho satisfatório dos filtros a floculação deve ser dispensada, pois do contrário os custos deimplantação, de operação e de manutenção da ETA seriam aumentados desnecessariamente. Emsuspensões heterogêneas quanto ao tamanho das partículas, se as condições de floculação não foremestabelecidas corretamente pode-se aumentar a eficiência da filtração de determinadas partículas ediminuir a de outras, de modo que o resultado global pode ser contrário ao desejado.

De acordo com simulações matemáticas realizadas por Wiesner et al. (1987), não há alteração nadistribuição de tamanhos dos flocos quando o produto resultante da multiplicação do gradiente develocidade de floculação (Gf) pelo tempo de floculação (Tf) é mantido constante e as partículasprimárias possuem de 1 a 100 µm. Segundo os autores, o efeito do tempo de floculação na distribuiçãode tamanho dos flocos é mais pronunciado quando se tem partículas menores que 1 µm, as quais sãoafetadas pelo movimento browniano. Contudo, Wiesner et al. (1987) salientam que na prática não é tãosimples definir Gf e Tf devido a ruptura de flocos, não contemplada no modelo por eles considerado.Treweek (1979) sugere o valor mínimo do produto Gf x Tf de 4x104, enquanto Edzwald et al. (1987)observaram bons resultados na filtração com Gf x Tf de 104 a 2,5x104 numa água com a temperatura de20 a 24o C. Cleasby (1990) recomenda a adoção de tempo e gradiente de velocidade médio defloculação da ordem de 10 min e 100 s-1, respectivamente, o que resulta Gf x Tf de 6x104.Evidentemente as condições ótimas de floculação dependem da qualidade da água bruta, mas éconveniente também realizar estudos visando investigar como o tipo de coagulante influi nos valoresotimizados de Gf e Tf, ou seja, no tamanho e na concentração dos flocos encaminhados à unidade defiltração. Deve-se avaliar também se a gradação do gradiente de velocidade ao longo das câmaras defloculação permite reduzir o tempo de detenção em relação à manutenção de Gf constante, sem queocorra deterioração da qualidade da água.

Apesar de haver pesquisas relacionados ao estudo da influência do tamanho das partículas nodesempenho dos filtros, em geral elas se referem a investigações realizadas com águas não-naturais oua estudos puramente teóricos, e existem divergências entre diferentes autores. Cleasby (1990) apontaque a floculação permite melhorar a qualidade da água filtrada antes da ocorrência do transpasse,reduzir o período necessário para iniciar a produção de água potável, logo que o filtro é recolocado emoperação após a lavagem, e diminuir a perda de carga, mas conduz à ocorrência prematura dotranspasse de modo que, apesar da redução da perda de carga, podem resultar carreiras de filtração mais


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curtas. Por outro lado, Di Bernardo (1993) apresenta resultados mostrando que a ocorrência detranspasse está associada à coagulação da água no mecanismo da varredura, o que é inadequado quandose emprega a filtração direta. Deve-se considerar também que Cleasby (1990) menciona que emalgumas ETAs são empregados tempos de floculação de até 60 min antecedendo a filtração direta. Talfato pode conduzir à formação de flocos relativamente grandes, com pequena resistência aocisalhamento e baixa filtrabilidade, mais apropriados para a decantação ou para a flotação do que para afiltração. Como observa Wiesner et al. (1987), quando a água é desnecessariamente floculada, oufloculada de modo inadequado, torna-se mais difícil a remoção das impurezas nos filtros e aumenta-seo custo do tratamento. No Capítulo 5 é exemplificado o efeito da floculação sobre a filtração diretadescendente.

6.2 Parâmetros de projeto e de operação das unidades de floculação

Pela definição da ABNT (1992), floculadores são unidades para promover a agregação de partículasformadas na mistura rápida, sendo preconizado que os parâmetros de projeto e operação destasunidades (período de detenção no tanque de floculação e gradiente de velocidade) a serem aplicadosdevem ser determinados por meio de ensaios realizados com a água a ser tratada. Segundo a ABNT(1992), dependendo do porte da estação e a critério do órgão contratante, não sendo possível procederaos ensaios destinados a determinar o período de detenção adequado, podem ser adotados valores entre20 e 30 min, para floculadores hidráulicos, e entre 30 e 40 min, para os mecanizados. Não sendorealizados ensaios, deve ser previsto gradiente de velocidade máximo, no primeiro compartimento, de70 s-1 e mínimo, no último, de 10 s-1. Deve-se destacar que para a filtração direta as condições defloculação (tempo e gradiente de velocidade) podem ser bastante distintas destas recomendadas pelaABNT (1992). Segundo Cleasby (1990), quando se emprega a filtração direta precedida da floculação,é recomendado que estas unidades sejam projetadas com baixo tempo de detenção, cerca de 10 min, ecom elevado gradiente de velocidade, de até 100 s-1. Ainda segundo a ABNT (1992), deve ser previstodispositivo que possa alterar o gradiente de velocidade aplicado, ajustando-o às características da águae permitindo variação de pelo menos 20% a mais e a menos do fixado para o compartimento.

Os tanques de floculação mecanizados devem ser subdivididos preferencialmente em pelo menos trêscompartimentos em série, separados por cortinas ou paredes, interligados, porém, por aberturaslocalizadas de forma a reduzir a possibilidade de passagem direta da água de uma abertura para outra.Para definição do local conveniente das aberturas, de modo a reduzir a passagem direta, devem serlevados em conta as direções de fluxo impostas pelo sistema de agitação e pela própria entrada da águano tanque. Quando o fluxo de água incide diretamente sobre a abertura, deve-se colocar um anteparocapaz de desviá-lo. No caso da filtração direta, os efeitos negativos devido a curto-circuitos hidráulicospodem ser menos acentuados do que no caso do tratamento de ciclo completo, de modo que admite-semenor número de câmaras de floculação.

Deve-se notar que entre as câmaras de floculação existem passagens para a água, as quais precisam sercuidadosamente calculadas, pois se o gradiente de velocidade na passagem for superior ao aplicado nacâmara de floculação, alguns flocos se rompem, o que pode comprometer o desempenho dosdecantadores, pois a velocidade de sedimentação diminui com a redução do tamanho ou da massaespecífica dos flocos. Este cuidado também deve ser tomado ao projetar o canal que vai da últimacâmara de floculação até a entrada dos filtros, no caso da filtração direta.

Nas ETAs, a floculação pode ser realizada hidráulica ou mecanicamente. Do mesmo modo que no casoda mistura rápida, embora a floculação hidráulica apresente menor custo de construção e demanutenção e maior simplicidade operacional, ela não possui flexibilidade quanto a alterações dosvalores de gradientes de velocidade médios, o que pode tornar inadequado seu emprego nas ETAs emque a água bruta apresenta sazonalmente grande variação de qualidade.


90

Nos floculadores hidráulicos, a agitação deve ser obtida por meio de chicanas ou outros dispositivosdirecionais de fluxo que confiram à água movimento horizontal, vertical ou helicoidal; a intensidade deagitação resulta da resistência hidráulica ao escoamento e é medida pela perda de carga.

É especificado também na ABNT (1992), que as cortinas destinadas a subdividir os tanques defloculação em compartimentos devem suportar os esforços decorrentes da movimentação da água.Quando a passagem da água de um compartimento para outro se dá por cima da cortina, esta deve ter,na parte inferior, abertura que permita o escoamento por ocasião de esvaziamento do compartimento,abertura essa que, se necessário, pode ser provida de dispositivo basculante que impeça a passagem dequantidade significativa de água em qualquer sentido, durante o funcionamento normal. Os tanques defloculação devem apresentar a maior parte da superfície livre exposta, de modo a facilitar o exame doprocesso. Os procedimentos de cálculo para estimativa do gradiente de velocidade médio nos diversostipos de unidade de floculação podem ser obtidos em literatura específica.

6.3 Critérios de seleção das unidades de floculação

De acordo com Richter e Azevedo Netto (1991), a seleção do sistema de floculação é influenciada poruma série de fatores, entre eles: a) tamanho da instalação, b) regularidade na vazão e período deoperação, c) segurança operacional, d) capacidade operativa e de manutenção local, e) característicasconstrutivas, f) custo, g) disponibilidade de energia. Segundo os autores, os critérios de simplicidadedevem sempre estar presente no projeto de um floculador, sendo citado que um tanque retangular,dotado de alguns equipamento de agitação, é uma alternativa mais simples de construir do que umcanal sinuoso com dezenas de paredes defletoras muito próximas, como é o caso de um floculadorhidráulico de chicanas de pequena capacidade. Além disso, a limpeza fica dificultada.

Os floculadores hidráulicos de chicanas de fluxo horizontal demandam uma grande área e, por estemotivo, a não ser em algum projeto de ETA de pequeno porte, são sempre mais caros do que os defluxo vertical. Devem ser considrados sempre como uma alternativa excepcional.

Os floculadores hidráulicos de chicanas de fluxo vertical podem ser utilizados desde capacidades tãopequenas com 25 L/s até 1.000 L/s ou maiores. Os floculadores mecânicos de eixo verticalacompanham a mesma faixa. A limitação para o uso de floculadores vertical é o número de unidades. Ovolume máximo de influência de um agitadores de eixo vertical para floculador está ao redor de 80 a100 m3. Desse modo, ETAs com capacidade superior a 1.000 L/s seriam forçosamente dotadas de umnúmero de equipamento de floculação superior a doze unidades. Capacidades superiores a 1000 L/sgeralmente conduzem a floculadores de eixo horizontal ou de turbinas. Geralmente, os floculadoresmecanizados do tipo turbina são mais adequados para gradientes de velocidade superiores a 30 s-1,enquanto os do tipo paleta são mais convenientes para gradientes de velocidade da ordem de 15 a 60 s-

1. Os agitadores alternativos (“walking-beam”) podem ser utilizados com sucesso em projetos deampliação e/ou quando não se tem muita flexibilidade para altear ou adaptar a forma dos tanques aoutros tipos de equipamentos.

Os projetos de pequenas ETAs devem merecer um cuidado especial na escolha do tipo de floculador.Com poucas exceções e em condiçoes especiais, poder-se-á recomendar floculadores mecânicos. Osfloculadores hidráulicos de chicanas, por resultarem com um espaçamento muito próximo, trazemproblemas construtivos e operacionais. Uma solução que pode conduzir a bons resultados é afloculação em meio granular, utilizando-se pedregulhou ou outros materiais granulares naturais ousitéticos de diferentes formatos, tais como os estudados no âmbito do PROSAB e mencionados noCapítulo 5. Segundo Richter e Azevedo Netto (1991), outra alternativa muito utilizada é o floculador“Alabama” difundido no Brasil pela Fundação de Serviços de Saúde Pública, em dezenas de ETAs depequeno porte, nas décadas de 1950 e 1960.


91

Os custos de construção podem ser um pouco mais elevados nos floculadores hidráulicos de maiorcapacidade, porém há que se considerar o custo de manutenção nos floculadores mecânicos. Para efeitode comparação, deve-se considerar neste o consumo de energia ou o seu equivalente em perda de carganos floculadores hidráulicos. Nestes, toda a energia é aproveitada na agitação da água, ao passo que nosfloculadores mecânicos as perdas por atrito e por indução podem ser até superiores a 100% da energiaútil aplicada na água.”

6.4 Metodologia para determinação dos gradientes de velocidade de floculação

A aplicação da metodologia sugerida neste trabalho é feita a partir da realização de uma série deensaios em reatores estáticos para diversos gradientes de velocidade e tempos de floculação. Para odesenvolvimento da metodologia proposta, foram empregados resultados de ensaios realizados porMendes (11) para uma água com turbidez=50 uT, cor verdadeira=20 uC, cor aparente=340 uC,pH=7,75 e alcalinidade=29,4 mg CaCO3/l.. A partir dos resultados obtidos pelo autor em reatoresestáticos, foi construída a Figura 24, na qual se tem o tempo de floculação em abcissa e os valores dacor aparente remanescente mínima (correspondentes aos gradientes de velocidade ótimos de floculação,G*) em ordenada. Com base na Figura 24, pode-se fixar o tempo de floculação a ser empregado no projeto de umaestação de tratamento de água; observa-se que a partir de 30 minutos a cor aparente remanescentemínima decresce muito lentamente, não sendo vantajoso exceder a este tempo, pois isto implicaria nanecessidade de construção de unidades de floculação de maiores dimensões sem contudo haveraumento significativo na eficiência da floculação.

0 10 20 30 40 50 600

1

2

3

4

5

G*=22s-1G*=25s-1G*=27s-1G*=34s-1G*=38s-1

G*=40s-1

G*=50s-1

G*=70s-1

Cor

apa

rent

e re

man

esce

nte

mín

ima

(uC

)

Tempo de floculação (m in)

Figura 24 - Curva de Variação da Cor Aparente RemanescenteMínima em Função do Tempo de Floculação (11)

Considere-se que o tempo total de floculação seja fixado em 30 minutos para a água estudada porMendes (11) e que a unidade de floculação tenha 3 câmaras em série (m=3). Conhecidos estesparâmetros (tempo de floculação e número de câmaras), pode-se determinar os gradientes develocidade de cada câmara, através da metodologia proposta neste trabalho, com base no resultado dosensaios realizados em reatores estáticos.

A metodologia proposta no presente trabalho é constituída das seguintes etapas:


92

a) a partir dos resultados dos ensaios de coagulação-floculação-sedimentação nos reatores estáticos,constrói-se uma tabela semelhante à Tabela 33, com os resultados da cor aparente (ou turbidez)remanescente para diversos gradientes de velocidade e tempos de floculação;

Tabela 33 -Valores da cor aparente remanescente em função do tempo e do gradiente de velocidade médio defloculação após coagulação-floculação-sedimentação realizada em reatores estáticos

(Velocidade de Sedimentação igual a 1 cm/min)Cor remanescente mínima (uC) para Vs=1,0 cm/min

Tf (min) Gf10s-1

Gf20s-1

Gf30s-1

Gf40s-1

Gf50s-1

Gf60s-1

5 - - 49 - 22 -10 - 18 14 11 10,3 10,415 - 11 6,5 5,9 9,3 24,520 15,5 5,4 5,1 3,6 9,6 -30 14,1 3,9 3,9 9,3 18 3045 8,4 2,3 2,7 12 20 -60 7,9 2,1 3,5 12 17 -

b) para o tempo de floculação estabelecido (Tf=30 min) e o número de câmaras em série igual a 3(m=3), obtém-se o tempo teórico de detenção (Td) em cada câmara. No caso, Td=Tf/m=30min/3=10min. Para este tempo de floculação (10 min), obtém-se na Tabela 34 o gradiente de velocidade médioque resulta na menor cor aparente remanescente (N). No caso, N=10,3 uC e Gf=50s-1. Este será ogradiente de velocidade a ser aplicado na primeira câmara;

c) é necessário então determinar o gradiente de floculação da segunda câmara, sabendo-se que oafluente a esta câmara apresentará cor aparente remanescente igual a 10,3 uC, considerando-se avelocidade de sedimentação (Vs) estudada (Vs=1,0 cm/min). Desta forma é preciso, para cada um dosgradientes de velocidade médios estudados, obter o tempo de floculação (Tf) com o qual teoricamenteiria resultar a cor aparente remanescente igual a 10,3, fazendo-se interpolação caso necessário (verFigura 25). Soma-se a este tempo o valor do tempo teórico de detenção em cada câmara, no caso igualTd=10min, e determina-se, por interpolação, a cor aparente remanescente, para cada um dos gradientes,correspondente a este novo tempo de floculação (cor aparente remanescente do efluente da segundacâmara). O gradiente de velocidade médio de floculação para o qual resultar o menor valor da coraparente será adotado para a segunda câmara. Este procedimento é repetido até se obter o valor de Gfpara as demais câmaras da unidade de floculação.

Pela Figura 25 percebe-se que o gradiente de velocidade da segunda câmara da unidade de floculaçãoresulta igual a 40 s-1 (menor valor da cor aparente remanescente= 3,6 uC).Como para os tempos de floculação estudados a cor aparente de 3,6 uC (cor aparente teórica da águaafluente à terceira câmara com Vs=1,0 cm/min) é alcançada apenas com os gradientes de 20, 30 e 40 s-

1, o gradiente de velocidade da terceira câmara fica restrito a estes valores, podendo-se observar pelaFigura 26 que com Gf=20 s-1 obtém-se menor valor de turbidez remanescente (N=2,4 uC),ficando destaforma determinados os gradientes das câmaras da unidade de floculação: 50, 40 e 20 s-1 para a primeira,segunda e terceira câmara, respectivamente.


93

20 30 40 50 60

8

10

12

14

16

Tf+Td=50min -> N=7,6uC

Tf=4

0 m

inN=10,3uC

Gf=10s-1

Cor

apa

rent

e re

sidu

al (u

C)

Tempo de floculação (min)

10 20 30 40 50 600

5

10

15

20

Tf+Td=25,5 min -> N=4,2 uC

Tf=1

5,5

min

N=10,3uC Gf=20s-1

Cor

apa

rent

e re

sidu

al (u

C)


0 10 20 30 40 50 60

0

10

20

30

40

50


Tf=1

2min

N=10,3uC

Gf=30s1

Cor

apa

rent

e re

sidu

al (u

C)


10 20 30 40 50 602

4

6

8

10

12

Tf+Td=20,7 min -> N=3,6uC

Tf=

10,7

min

10,3uC

Gf=40s-1

Cor

apa

rent

e re

sidu

al (u

C)


0 10 20 30 40 50 60

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

Tf=1

0min

Tf+Td=20 min -> N=9,6uCN=10,3uC

Gf=50 s-1

Cor

apa

rent

e re

sidu

al (u

C)


Figura 25-Representação gráfica da interpolação para determinação do gradiente de velocidade médio de floculaçãona segunda câmara da unidade de mistura completa com escoamento

contínuo a partir dos ensaios em reatores estáticos


94

10 20 30 40 50 600

5

10

15

20

Tf=3

2 m

inN=3,6 uCTf+Td= 42min -> N=2,4 uC

Gf=20s-1

Cor

apa

rent

e re

sidu

al (u

C)


0 10 20 30 40 50 60

0

10

20

30

40

50


Tf=3

5minN=3,6uC

Gf=30s1

Cor

apa

rent

e re

sidu

al (u

C)


10 20 30 40 50 602

4

6

8

10

12

Tf=2

0,7

min

N=3,6 uC

Tf+Td=30,7 min -> N=9,5 uC

Gf=40s-1

Cor

apa

rent

e re

sidu

al (u

C)


Figura 26 - Representação gráfica da interpolação para determinação do gradiente de velocidade médio defloculação na terceira câmara da unidade de mistura completa com

escoamento contínuo a partir dos ensaios em reatores Estáticos


95

7 Teoria da sedimentação e da flotação7.1 Decantação

A decantação é uma das técnicas mais antigas e simples de clarificação da água e resulta da ação da força degravidade sobre as impurezas, facilitando a sedimentação delas no fundo da unidade, e resultando na clarificaçãodo sobrenadante.

Para pequenas comunidades, a operação denominada sedimentação plena é uma alternativa ao pré-tratamento doafluente às unidades de filtração em substituição à coagulação química e à floculação. A sedimentação plenaapresenta como vantagens o menor custo operacional, uma vez que pode prescindir dos produtos químicosutilizados na coagulação e das unidades de mistura rápida e de floculação. Além disso, o lodo produzido é menossujeito a problemas para disposição final em decorrência de não ser utilizado coagulante químico. Contudo, emvirtude da pequena velocidade de sedimentação das partículas que precisam ser removidas da água bruta, asunidades de decantação, quando não se tem pré-tratamento por meio de coagulação e floculação, requeremespaços físicos nem sempre disponíveis no local de implantação da ETA, o que inviabiliza o emprego dasedimentação plena. A coagulação e a floculação possibilitam a obtenção de partículas com maior velocidade desedimentação, viabilizando a construção de unidades de decantação mais compactas.

No estudo da sedimentação, distingue-se dois tipos de partículas: partícula discreta e partículafloculenta. A primeira delas não sofre alteração de tamanho ou de forma durante a sedimentação, aocontrário das partículas floculentas, as quais são predominantes no tratamento de água quando seemprega coagulação química. As unidades de decantação são projetadas com base na taxa de aplicaçãosuperficial (TAS), que está diretamente relacionada com a velocidade de sedimentação das partículas suspensasna água. A redução na TAS possibilita melhoria na qualidade da água decantada. Contudo, implica na construçãode unidades maiores.

Baseado em diversos dados da literatura, BOND (1961) apresentou a Tabela 35, pela qual tem-se uma idéia davariação da velocidade de sedimentação em função do tipo de floco presente na água.

Tabela 35 - Faixas de velocidade de sedimentação de alguns tipos de floco (BOND, 1961)Tipo de floco Vs (cm/min) a 15oCRemoção de cor com sulfato de alumínio 3,66 a 7,32Remoção de alga com sulfato de alumínio 6,10 a 9,14Remoção de turbidez com sulfato de alumínio 7,32 a 10,67

Em um tanque de sedimentação ideal, as partículas que apresentam velocidade de sedimentação maior ou igualao valor da taxa de aplicação superficial são, teoricamente, removidas. Contudo, a eficiência da unidade realsofre influência de diversos fatores, como densidade de corrente, ação de vento e resuspensão de lodo. Tambémuma fração de partículas com velocidade de sedimentação menor que a correspondente à TAS são removidas,dependendo da posição em que entram no decantador e da intensidade da floculação adicional que ocorre nointerior da unidade.

Na Figura 27, as trajetórias das partículas 1 e 2 em um decantador com escoamento horizontal são paralelas, oque indica que possuem a mesma velocidade de sedimentação. Entretanto, apenas a partícula 2 será,teoricamente, removida, supondo que ambas não tenham o tamanho alterado à medida que sedimentam. Emboraas duas percorram a mesma distância vertical no tempo de detenção do decantador, a partícula 1, por entrarpróximo à superfície, não alcançará o fundo da unidade.

As formulações matemáticas para prever o desempenho das unidades de decantação limitam-se apartículas não-floculentas, não havendo modelo satisfatório para prever o efeito da floculação queocorre durante a sedimentação. Desta forma, investigações teóricas tendem a produzir resultados denatureza qualitativa, sendo freqüentemente indispensáveis estudos experimentais para se obterinformações de projeto e operação destas unidades, nas quais se tem a sedimentação de suspensõesfloculentas.


96

Pela Figura 27 , observa-se que durante a sedimentação floculenta ( partículas A e B) pode ocorrercontato entre os flocos, resultando na formação de outro com maior velocidade de sedimentação que osoriginais, devido ao aumento no diâmetro nominal daquele floco que se forma a partir dos doisprimeiros (A e B). Na prática, contudo, o fenômeno da floculação é muito mais complexo que omostrado, uma vez que partículas de diferentes formas e densidades estão envolvidas, sendo afloculação influenciada por fatores como a concentração de partículas, movimento da água nodecantador e a intensidade da ruptura dos flocos formados, devido a forças de cisalhamento.

Figura 27 - Trajetória da sedimentação de partículas em unidade de decantação com escoamento horizontal

Na Figura 28 são mostrados esquemas de algumas unidades de decantação. A introdução de módulos (dutos ouplacas) no interior do decantador foi uma inovação de grande importância iniciada na década de 60 que deuorigem aos chamados decantadores de alta taxa. Enquanto nos decantadores convencionais com escoamentohorizontal a taxa de aplicação superficial em geral é inferior a 50 m3m-2d-1, a introdução de dutos ou placaspossibilita o projeto de unidades com taxas de até 150 m3m-2d-1.

Figura 28 – Esquema de unidades de decantação

Por possibilitarem maior TAS, os decantadores de alta taxa permitem reduzir o espaço físico ocupado pelasETAs. Entretanto, quando é necessária a aplicação de produtos químicos que necessitam maior tempo decontato, os decantadores de alta taxa podem ser inadequados, em virtude do tempo de detenção neste tipo deunidade em geral ser inferior a 60 minutos, enquanto nos decantadores convencionais é de 2 a 4 horas. O maiortempo de detenção também possibilita que eventuais problemas durante o tratamento sejam detectados ecorrigidos antes que a água seja enviada à população. Nas Figuras 29 e 30 são mostradas as fotografias de umdecantador convencional e de um decantador de alta taxa provido de dutos, os quais são operados com TAS dexx e xx m3m-2d-1, respectivamente. Tanto na decantação convencional quando na de alta taxa, a remoção do lododepositado no fundo da unidade pode ser feita mecanica ou manualmente. A freqüência dessa operaçãodependerá da concentração de sólidos suspensos presentes na água. Em todo caso, o intervalo decorrido entreduas remoções de lodo não deve ser longo a ponto de possibilitar a solubilização de metais e outras substânciasprejudiciais à saúde humana que estejam presentes na forma de precipitado no lodo da ETA.

Figura 29 – Decantador convencional com escoamentohorizontal (TAS=xx m3m-2d-1)

Figura 30 – Decantador de alta taxa com dutos (TAS=xxm3m-2d-1)


97

A eficiência da unidade de decantação é diminuída quando ocorre mau-funcionamento das unidades decoagulação e floculação, o que pode acontecer por problemas operacionais ou quando a água brutaapresenta baixa concentração de partículas, fato que dificulta a coagulação, uma vez que resulta menortaxa de contato entre as partículas e os produtos da hidrólise do coagulante, limitando o transporte demassa. Com a finalidade de aumentar a eficiência da coagulação nestes casos, há autores que fazemreferência à adição de argila na água bruta, ou a recirculação de partículas previamente removidas, paraaumentar a eficiência da operação de decantação.

Segundo HABIBIAN & O’MELIA (1975), como, ao contrário da coagulação, a eficiência de transporte nafiltração independe da concentração de partículas, freqüentemente a água bruta com pouca matéria suspensapode ser eficientemente filtrada. Assim, a filtração sem a etapa de sedimentação, que caracteriza a tecnologia defiltração direta, pode resultar mais econômica quando a água apresenta baixa concentração de matéria emsuspensão.

A filtração direta, comparada ao tratamento de ciclo completo, apresenta as vantagens de menor custode implantação, exigir menor espaço físico e produzir menor volume de lodo, além de oferecer granderedução no consumo de coagulante, possibilitando reduzir os custos operacionais da ETA. Contudo,esta tecnologia não é adequada a água bruta com cor ou turbidez alta, pois neste caso é necessáriadosagem elevada de coagulante, o que pode reduzir a duração das carreiras de filtração caso não hajaunidade de decantação ou de flotação para atenuar a carga de sólidos nos filtros. Além disso, atecnologia de filtração direta é mais sensível a variações na qualidade da água bruta, exigindo operaçãomais cuidadosa. RICHTER & AZEVEDO NETTO (1991) apresentam a Figura 31 e concluem que aduração da carreira de filtração é inversamente proporcional à dosagem de coagulante.

Figura 31 - Influência da dosagem de sulfato de alumínio na duração da carreira de filtração(RICHTER & AZEVEDO NETTO, 1991)

Quando se tem concentração elevada de MON na água bruta, a filtração direta pode se tornar inviáveldevido a alta dosagem de coagulante conduzir à rápida colmatação dos filtros, conforme comentadoanteriormente. Contudo, o emprego de polímero como auxiliar de coagulação, ou a oxidação prévia damatéria orgânica, podem reduzir a dosagem de coagulante primário, viabilizando a tecnologia defiltração direta.

Segundo EDZWALD et al (1987), para muitas águas superficiais as dosagens de coagulante sãocontroladas não pela turbidez em si, mas pela concentração de carbono orgânico dissolvido, ou pelamatéria orgânica adsorvida em partículas. A filtração direta com polímeros catiônicos é uma tecnologiaviável para tratamento de águas com baixa turbidez e carbono orgânico total (COT) de baixo amoderado, da ordem de até 5 mg/L ou menos. Para águas com maiores níveis de COT, a dosagem de


98

polímero catiônico necessária para a coagulação é muito alta, e as concentrações de COT e precursoresde trihalometanos (THM) na água final são muito elevadas para se produzir água potável.

A substituição dos decantadores por unidades de pré-filtração, tal como no caso da tecnologia de duplafiltração, ou por unidades de flotação constituem-se em opções tecnicamente viáveis que devem serconsideradas ao se definir a tecnologia de tratamento a ser empregada na ETA em função da qualidadeda água bruta.

7.2 Flotação

Quando as etapas de coagulação e floculação da água bruta conduzem à formação de flocos com baixavelocidade de sedimentação, é necessário projetar os decantadores com baixa taxa de aplicaçãosuperficial, exigindo a construção de unidades que ocupam grande espaço físico. Uma alternativa paratratamento de águas desta natureza é a substituição dos decantadores por flotadores. Estas unidadesexigem operadores mais qualificados, precisam ser cobertas, requerem equipamentos para geração dasmicrobolhas (bomba de recirculação, câmara de saturação e compressor de ar) e aumentam o consumode energia elétrica na ETA, mas apresentam muitas vantagens em relação aos decantadores, tais como:i) são unidades mais compactas; ii) produção de lodo com maior teor de sólidos; iii) possibilidade deredução do consumo de coagulante primário; iv) possibilidade de redução do tempo de floculação; v)redução do volume de água descartada junto com o lodo, em relação à porcentagem da vazão totaltratada na ETA; vi) “air stripping” de substâncias voláteis porventura presentes e promoção de um certograu de oxidação da água, o que pode facilitar a remoção de metais solúveis.

Na sedimentação, a força de gravidade atua fazendo com que as partículas se depositem no fundo dodecantador, enquanto na flotação a clarificação da água é conseguida por meio da produção de (micro)bolhas que se aderem aos flocos ou partículas em suspensão, aumentando-lhes o empuxo e provocandosua ascensão até a superfície do flotador, de onde são removidas. Na Tabela 36 são listadas asprincipais técnicas de flotação.

Tabela 36 – Classificação das técnicas de flotaçãoNome da técnica Modo de geração das bolhasFlotação por ar disperso oupor ar induzido

Em geral por meio de agitação, usualmente através de rotores, oupassando o gás por placa porosa

Flotação eletrolítica Eletrólise da águaFlotação por ar dissolvido avácuo

Dissolução do ar na água à pressão atmosférica e sua posteriorliberação numa câmara com pressão negativa

Flotação por ar dissolvidopor pressurização

Dissolução do ar na água sob pressão e sua posterior liberação àpressão atmosférica

O tamanho das bolhas é um dos principais aspectos que deve ser considerado no sistema de flotação,sendo mais adequadas as bolhas menores, uma vez que elas deslocam menos líquido da superfície daspartículas às quais se aderem e porisso apresentam maior facilidade de adesão. Adicionalmente, avelocidade terminal de ascensão das bolhas, que pode ser estimada pela equação 3.x quando seconsidera o líquido em repouso e bolhas com diâmetro inferior a 140µm, é influenciada pelo tamanhodelas. Bolhas menores apresentam menor velocidade ascensional, de modo que resulta maior tempo dedetenção e, conseqüentemente, maior oportunidade de contato entre as bolhas e as partículas a seremremovidas.

γ18. 2

ba

dgV = (3.x)

em que:Va: velocidade ascensional da bolha [LT-1]g: aceleração da gravidade [LT-2]db: diâmetro da bolha [L]


99

γ: viscosidade cinemática do líquido [L2T-1]

Geralmente, na flotação por ar disperso são formadas bolhas com diâmetro de 0,4 a 2,0 mm, as quaisnão apresentam desempenho satisfatório no tratamento de água para abastecimento público. As bolhasgeradas na flotação eletrolítica geralmente são menores que as conseguidas na flotação por ar dispersoe na flotação por ar dissolvido, de modo que a pequena turbulência resultante torna a flotaçãoeletrolítica vantajosa para a remoção de flocos frágeis e pouco densos. Contudo, a taxa de aplicaçãosuperficial usualmente requerida na eletro-flotação é muito baixa, 1 a 4 m/h, se comparada com aempregada na flotação por ar dissolvido, 8 a 12 m/h. Além disso, na flotação eletrolítica ocorredissolução do material dos eletrodos, podendo acarretar problemas de contaminação da água commetais pesados, o que inviabiliza seu emprego na clarificação de água destinada ao abastecimentopúblico.

A flotação por ar dissolvido por pressurização (FAD) é subdividida em: a) flotação por ar dissolvidocom pressurização total do afluente, b) flotação por ar dissolvido com pressurização parcial do afluente,e c) flotação por ar dissolvido com recirculação pressurizada. Esta última técnica é a mais apropriadano tratamento de afluentes que contêm flocos frágeis, tais como no tratamento de água, e corresponde àrecirculação de uma parecela (usualmente entre 4 e 10%) do efluente dos flotadores ou dos filtros e suapressurização por meio de bombas centrífugas. Geralmente a pressão na câmara de saturação é mantidaentre 250 e 500 kPa, a taxa de aplicação superficial varia de 1000 a 2000 m2m-2d-1 e o tempo médio dedetenção é inferior a 5 min. Na entrada do flotador, o líquido proveniente da câmara de saturação édespressurizado em dispostivos especiais e misturado à água floculada, ocorrendo então a liberação demicrobolhas que promovem a flotação de grande parte do material particulado presente na água. NaFAD geralmente são formadas bolhas com diâmetro na faixa de 20 a 100 µm. Na Figura 32 é mostradoesquematicamente um sistema de flotação utilizado no tratamento de água para abastecimento público.

Figura 32 – Esquema de um sistema de flotação utilizado em ETAs

Os principais aspectos a serem considerados no projeto de sistemas de flotação por ar dissolvido estãorelacionados à quantidade de ar fornecido (g ar/m3 de água ), tamanho das bolhas, pressão de trabalho na câmarade saturação, taxa de recirculação e taxa de aplicação superficial. A otimização destes parâmetros deve ser feitapor meio de ensaios em escala piloto, pois dependem fundamentalmente das características do afluente,principalmente do grau de hidrofilia, dosagem e tipo de produtos químicos utilizados no pré-tratamento,concentração e tamanho dos flocos (ou partículas) em suspensão.

Embora, assim como a sedimentação, geralmente a flotação também requeira coagulação e floculaçãoprévia como etapas do tratamento de água, o tamanho dos flocos necessários à flotação é usualmente


100

inferior ao da sedimentação, o que possibilita a construção de floculadores com menores tempos dedetenção (em geral de 8 a 25 min) do que os normalmente projetados para ETAs com decantadores(comumente da ordem de 20 a 40 min).

A flotação é mais eficiente na remoção de flocos com maior grau de hidrofobicidade. Se a floculaçãoresultar na formação de flocos grandes e abertos, com maior área interfacial e baixa densidade, aexistência de apenas alguns pontos de hidrofobicidade pode ser suficiente para permitir a adesão commicrobolhas e a ascensão do conjunto floco + microbolha, ao passo que flocos de dimensões menoresexigem, proporcionalmente, maior número de pontos de hidrofobicidade. No caso de sólidos hidrófilos,tais como óxidos, é necessário o emprego de agentes tensoativos denominados “collectors” paraaumentar a eficiência da flotação.

Na prática, se tem observado que a relação entre a quantidade de ar e a quantidade de sólidos égeralmente muito alta para flotar partículas primárias não floculadas, podendo inviabilizar, por razõeseconômicas, o emprego da flotação por ar dissolvido no tratamento de água.

Teoricamente, a quantidade máxima de ar capaz de ser dissolvido na câmara de saturação é definidapela Lei de Henry:C=KH.P (3.1)em que:C: concentração do gás [ML-3]KH: coeficiente que depende da temperatura do líquido [L-2T2]P: pressão parcial do gás [ML-1T-2]

Ou seja, quanto maior a pressão, maior a concentração de ar dissolvido, e quanto maior a temperatura,menor essa concentração.

Uma unidade de geração de microbolhas convencional é composta basicamente de um conjunto moto-bomba para pressurização da água de recirculação, de uma câmara de saturação que recebe ar de umcompressor e de um dispositivo de despressurização que geralmente é responsável também pela misturada recirculação com a água afluente à câmara de flotação. A câmara de saturação deve conterdispositivos de segurança (válvulas de alívio e válvulas de retenção), de controle de vazão e de controledo nível de água.

Nos sistemas de FAD, a pressão aplicada na câmara de saturação juntamente com o valor da taxa derecirculação definem a quantidade de ar fornecida no sistema para a geração das microbolhas. Paraáguas de abastecimento, estima-se que a relação de 7 a 8 g de ar/m3 de água bruta é suficiente para aotimização do processo, independentemente dos valores individuais de taxa de recirculação e dapressão de saturação adotados e da concentração de sólidos suspensos, desde que esta seja inferior a1000 mg/L. Contudo, a relação entre a quantidade de ar necessária por m3 de água bruta deve serpreferencialmente estabelecida com base em ensaios em instalação-piloto.

Conforme comentado anteriormente, a eficiência da flotação está relacionada com o tamanho dasbolhas geradas no sistema. Pelos resultados reproduzidos na Figura 33 pode-se observar que o tamanhodas bolhas sofre influência da pressão de dissolução do ar e do pH da água.


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Figura 33 – Influência do pH e da pressão no tamanho das bolhas de ar

Embora o aumento da pressão de dissolução do ar possibilite a geração de bolhas com menor tamanho, o que éfavorável à eficiência da FAD, na prática tem sido observado que valores superiores a 550 kPa conduzem aoaumento da taxa de aglutinação das microbolhas a partir do momento em que o líquido sofre despressurização, oque diminui a produção efetiva de bolhas adequadas à flotação. De modo geral, pode-se dizer que o fenômeno daaglutinação depende basicamente de dois aspectos:• taxa de colisões entre as bolhas• características da superfície das bolhas e do líquido em torno delas

Assim, fatores tais como temperatura do líquido, presença de agentes tensoativos e tipo de dispositivo utilizadona liberação do ar (bocal difusor, orifício, etc) exercem grande influência na taxa de aglutinação dasmicrobolhas. Prevê-se aumento desse fenômeno à medida que a carga superficial das bolhas aproxima-se dezero, pois isso reduz a força de repulsão eletrostática.

Para minimizar a taxa de aglutinação, é importante que a redução da pressão ocorra próximo ao fluxo da águafloculada. Para se conseguir liberação efetiva do ar dissolvido, a pressão deve ser reduzida bruscamente, demodo que deve existir elevados níveis de turbulência no dispositivo de despressurização. Contudo, a velocidadedo fluxo que sai do dispositivo precisa ser baixa o suficiente para não promover quebra excessiva dos flocos.Deve-se prever mecanismos de captura e de expulsão das bolhas grandes, a fim de evitar as perturbaçõeshidráulicas que elas provocam devido sua alta velocidade de ascensão. O sucesso da flotação depende tambémda distribuição uniforme das bolhas na água floculada. Nas unidades retangulares de FAD em escala realusualmente se empregam vários dispositivos de despressurização espaçados entre si cerca de 0,30 m ao longo daseção transversal da câmara de flotação. Estes dispositivos são alimentados por um “manifold”.

O conjunto bolhas+flocos não deve sofrer colapso ao atingir a superfície da câmara de flotação, ou seja, deseja-se que o material flotado seja estável. Para atender a este quesito, nos processos industriais é comum fazer uso deagentes “escumantes” (“frothers”). O dimensionamento da câmara de flotação é feito com base na taxa deaplicação superficial (TAS) necessária para atingir a eficiência desejada. Quanto menor a TAS, mais clarificadoserá o efluente e maior a área em planta da câmara de flotação. Recomenda-se que a TAS seja sempreestabelecida a partir de ensaios realizados em instalação-piloto.

É recomendada a instalação de uma válvula redutora de pressão entre a câmara de pressurização e a deflotação, para possibilitar o ajuste da vazão de recirculação e a pressão a ser mantida na câmara depressurização. Outro aspecto muito importante que deve ser levado em conta no projeto de unidades de FAD éo dispositivo de raspagem e de coleta de lodo flotado. Deve-se permitir a maior acumulação possível de lodo nasuperfície do flotador, a fim de se obter maior tempo de drenagem da parte emersa. Por outro lado, o lodo deveser raspado antes que a quantidade de ar escapada seja de tal ordem a ponto de provocar a sedimentação do lododesaerado, em forma de placas, no momento em que ele for solicitado pelas lâminas do raspador.

A remoção do lodo acumulado na superfície do reator pode ser efetuada continuamente ou de formaintermitente, utilizando-se raspadores superficiais mecanizados ou por inundação. Esta última consisteno aumento do nível de água no interior da câmara de flotação, através do fechamento da canalizaçãode saída, até ocorrer o extravasamento da água superficial juntamente com o lodo para o interior dascanaletas de coleta. O método de inundação não requer equipamentos especiais e minimiza os efeitos


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da raspagem do lodo sobre a qualidade da água tratada, mas provoca maior gasto de água (acima de 2%da vazão afluente) e o lodo removido apresenta baixa concentração de sólidos (menos de 0,2%).Quanto aos raspadores mecanizados, os mais utilizados em unidades de flotação retangulares são:• rapadores para a extensão total ou parcial do flotador• raspadores de borda

Os raspadores de borda, especialmente se operados continuamente, reduzem a quebra de flocos durante aremoção do lodo e também apresentam como vantagem o fato de possuírem menor quantidade de peças móveisque o primeiro.

A câmara de flotação pode ser circular ou retangular, em planta. No caso de câmara retangular, alargura depende do tipo de equipamento de raspagem do material flotado, mas raramente excede 8m. Ocomprimento em geral está compreendido na faixa de 4 a 12m.

Nas unidades de decantação convencionais, as taxas de aplicação superficial em geral são menores que50 m3m-2d-1 e inferiores a 150 m3m-2d-1 mesmo nas unidades de alta taxa, enquanto os flotadores sãocomumente projetados para operar com taxas na faixa de 120 a 300 m3m-2d-1 ou até superiores. Alémdisso, como já comentado, a flotação pode possibilitar a redução do consumo de produtos químicosdestinados à coagulação da água, de modo que deve ser feito um estudo econômico para avaliar se essaeconomia compensa o aumento do consumo de energia elétrica associado à flotação por ar dissolvido.É fundamental também que se leve em consideração a capacidade de operação do sistema por parte dosfuncionários da ETA, uma vez que a FAD requer cuidados maiores do que o necessário à operação deunidades de decantação.

Nas ETAs, a flotação ocorre numa unidade independente ou nas unidades de filtração, configurando,neste último caso, o que se denomina floto-filtração. Na Figura 3.18 é mostrada a unidade de floto-filtração de uma ETA com capacidade para tratar xxx L/s.

Figura 34 – Unidade de floto-filtração de uma ETA


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8 Filtração

Nas ETAs com filtração direta, os filtros são as únicas unidades responsáveis pela retenção do material emsuspensão presente na água, enquanto nas ETAs de ciclo completo eles retêm parte do material não removidonos decantadores ou flotadores. De qualquer modo, o desempenho do filtro está relacionado à eficiência dasunidades que o precedem, uma vez que se o afluente apresentar excesso de partículas não neutralizadas,principalmente no caso da filtração direta, ou a sobrecarga de sólidos, ocorre redução na duração da carreira ou aprodução de água com qualidade insatisfatória, o que aumenta os custos operacionais da ETA e os riscossanitários da água produzida.

8.1 Mecanismos da filtração em meio granular

Nas ETAs, a filtração em meio granular é o resultado da ação conjunta de três mecanismos: transporte, aderênciae arrastamento, conforme mostrado esquematicamente na Figura 35. Os mecanismos de transporte sãoresponsáveis por conduzir partículas suspensas no líquido para as proximidades da superfície dos grãos do meiogranular (coletores). Quando as partículas estão muito próximas dos coletores, forças de ação superficial atuamde modo a aderi-las à superfície dos mesmos ou de partículas previamente aderidas, removendo-as da água. Àmedida que prossegue a carreira de filtração, as partículas removidas acumulam-se na superfície dos coletores,diminuindo o espaço intergranular e, conseqüentemente, aumentando as forças cisalhantes que atuam sobre omaterial depositado. Quando estas forças atingem valores que superam as forças adesivas, as partículas sãodesprendidas e arrastadas para outras camadas do filtro, onde o fenômeno novamente se repete. Outro fenômenoresponsável pelo arrastamento é a colisão que ocorre entre as partículas suspensas no afluente e os depósitosformados sobre os coletores.

Figura 35 – Mecanismos de filtração

De modo geral, pode-se dizer que o transporte de partículas é um fenômeno físico, sendo afetadoprincipalmente pelos parâmetros que governam a transferência de massa (, tais como tamanho dosgrãos do meio filtrante, taxa de filtração, temperatura da água, densidade e tamanho das partículassuspensas no afluente. Ao contrário do transporte de partículas, a aderência é basicamente umfenômeno químico, muito influenciado pelo tipo e dosagem de coagulante aplicado no pré-tratamento epelas características da água e do meio filtrante.

LECLERC & VU (1972) comentam que os mecanismos por meio dos quais a matéria suspensa éremovida nos filtros não são completamente compreendidos, havendo muitas idéias incompletas, oumesmo contraditórias, entre diversos pesquisadores, sobre os fatores que influenciam o desempenhodestas unidades.

8.2 Carreira de filtração

A carreira de filtração é definida como o intervalo de tempo decorrido entre o momento que um filtro écolocado em operação e o momento em que ele é retirado de operação para limpeza.


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Existem duas condições que exigem retirar um filtro de operação: 1) quando ele passa a produzir água que nãoatende ao padrão de potabilidade e 2) quando a perda de carga devida a retenção de impurezas atinge ao valormáximo estabelecido no projeto. Nos dois casos fecha-se a comporta que conduz o afluente do filtro,procedendo-se à lavagem do mesmo pela introdução de água (e ar, quando for o caso) no sentido ascensionalcom velocidade tal que promova a fluidificação do meio filtrante e resultem forças de cisalhamento que superemas forças de adesão que mantêm as partículas aderidas aos grãos do meio filtrante. Os métodos de lavagem de filtros rápidos podem ser classificados em quatro categorias:a) lavagem exclusivamente com água;b) lavagem com água e lavagem auxiliar superficial ou sub-superficial;c) lavagem inicial com ar seguida de lavagem com água;d) lavagem com ar e água simultaneamente.

Para cada método de lavagem deve-se estabelecer corretamente o tempo e a taxa de aplicação da água edo ar, quando esse for utilizado, e o grau de expansão do meio filtrante durante a lavagem com água. A lavagemdos filtros é uma etapa essencial, da qual depende a eficiência da filtração na carreira seguinte. Quando realizadade modo inadequado, ela provoca uma série de problemas, tais como: a) aparecimento de bolas de lodo nointerior do meio filtrante, b) redução do volume de água produzido na carreira de filtração, c) piora na qualidadedo efluente, d) aumento da perda de carga no meio filtrante. Recomenda-se que sempre que o meio filtrante forcomposto de areia e antracito a lavagem seja feita com ar e água.

As calhas de coleta da água de lavagem também devem ser dimensionadas com cuidado (tamanho,número de calhas, posição acima do topo do meio filtrante e dimensão da seção transversal), pois omau dimensionamento delas contribui para diminuir a eficiência da operação de lavagem. Na Figura 36é mostrado um esquema teórico da variação da qualidade da água filtrada desde o momento em que um filtrocom escoamento descendente é recolocado em operação até o instante em que ele é novamente retirado paralavagem.

Figura 36 - Etapas da filtração em filtros rápidos com escoamentodescendente (AMIRTHARAJAH & WETSTEIN, 1980: mudar a figura)

Quando a lavagem é encerrada, uma fração da água fica sobre o meio filtrante, outra dentro dele e uma terceirafica no sistema de drenagem e tubulações que conduzem a água para lavagem, situados abaixo do meio filtrante.Os tempos teóricos correspondentes a cada fração de água remanescente mostrada na Figura 36 são TU: tempoassociado à fração de água de lavagem remanescente no sistema de drenagem; TM: tempo associado à fração deágua de lavagem remanescente no interior do meio filtrante e TB: tempo associado à fração de água de lavagemremanescente acima do meio filtrante. O tempo total de maturação do filtro é designado por TR. A duração dacarreira de filtração é representada por TF. Segundo AMIRTHARAJAH & WETSTEIN (1980), o tempo TB variade 1 a 10 minutos, enquanto TR pode extender-se por 1 a 2 horas.A etapa inicial de filtração, que resulta na produção de efluente de qualidade insatisfatória, conforme mostradona Figura 36, pode ser explicada em função das frações remanescentes da água de lavagem. Logo que o filtro é


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recolocado em operação, o efluente que sai corresponde à água que ficou no sistema de drenagem e tubulaçõesque conduzem a água para lavagem. Portanto, é a água que não entrou em contato com as impurezas retidas nofiltro, o que explica a boa qualidade do efluente imediatamente após o início da carreira (tempo 0 a TU).

Em seguida, o efluente passa a ser a água retida no interior meio filtrante. Normalmente, a carreira de filtração éencerrada antes que tenha ocorrido a saturação de todo o leito filtrante, de modo que as camadas inferiores dosfiltros com escoamento descendente apresentam-se praticamente limpas, observando-se aumento daconcentração de partículas à medida que se aproxima do topo do meio filtrante. Portanto, a qualidade da águaque sai do filtro após o tempo TU vai se deteriorando até atingir um pico no tempo TM. SegundoAMIRTHARAJAH & WETSTEIN (1980), quando o leito fluidificado pela passagem de água em sentidoascensional volta ao estado fixo após a lavagem, ocorrem colisões que podem causar a liberação, para a águaremanescente dentro do filtro, de sólidos não removidos durante a lavagem. Os autores também comentam que avelocidade de fechamento da válvula que conduz água para lavagem influencia na quantidade de materialliberado e no valor do primeiro pico de degradação no início da carreira de filtração.

A água de lavagem que fica sobre o meio filtrante é aquela que atravessou toda a camada de material granular e,portanto, a com maior concentração de sólidos, freqüentemente superior à do afluente do filtro. À medida queprossegue a carreira de filtração, começa a sair a água de lavagem, que inicialmente estava sobre o meio filtrante,misturada com o afluente, de modo que observa-se um segundo pico de deterioração na qualidade do efluente.

Após o segundo pico, a qualidade da água filtrada melhora gradativamente, por um tempo variável emfunção da eficiência da lavagem, taxa de filtração, concentração, natureza e tamanho de partículas noafluente, bem como das características do próprio meio granular.

A duração da etapa inicial da filtração está associada à eficiência da lavagem. Este período inicial deprodução de água com qualidade insatisfatória pode ser responsável pela presença de microrganismospatogênicos resistentes à cloração no efluente do filtro, sendo recomendado que a água produzida nesteintervalo (0 a TR) seja descartada.

Geralmente, é proposta a adição de polímero ou coagulante ( sal de ferro ou de alumínio) na água paralavagem, de modo a auxiliar o condicionamento da superfície do meio filtrante para retenção departículas e assim diminuir a duração da etapa inicial. Os picos de turbidez observados na fase inicialda filtração podem ser minimizados aumentando-se o volume de água sobre o meio filtrante. Contudo,tal procedimento torna mais longa a duração da fase inicial.

Após a etapa inicial, o filtro passa a produzir água com qualidade satisfatória por um período relativamentelongo, corresponde á Etapa Intermediária, mostrada na Figura 36. A Etapa Final (ou Transpasse) écaracterizada pela piora progressiva na qualidade da água, sendo mais comum de ocorrer em filtros que sãooperados com taxa constante e naqueles com filtração direta em que a coagulação não é realizadaadequadamente. O transpasse também é iniciado quando ocorre deterioração da qualidade do afluente à unidadede filtração. A carreira de filtração deve ser sempre encerrada antes da ocorrência do transpasse, pois com adeterioração da qualidade do efluente aumentam os riscos sanitários da água produzida.

O transpasse ocorre quando os mecanismos de arrastamento predominam sobre os de aderência, impedindo aretenção do material suspenso presente na água ou mesmo promovendo o arrastamento de partículas previamenteaderidas nos grãos do meio filtrante para as subcamadas inferiores, no caso da filtração descendente, as quaisnem sempre conseguem reter esse material. Baixas temperaturas e meios granulares com alto coeficiente deesfericidade favorecem a ocorrência do transpasse, como pode ser deduzido pela equação 3.2, que representa atensão hidrodinâmica de cisalhamento responsável pela desagregação do material aderido nos grãos do meiofiltrante.

dV

ψεεµτ

2

14,13

−= (3.2)

em que:τ: tensão hidrodinâmica de cisalhamento [ML-1T-2]µ: coeficiente de viscosidade [ML-1T-1]


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ε: porosidade do meio filtanteψ: índice de esfericidade do meio granulard: diâmetro do grão [L]V: velocidade de aproximação [LT-1]

8.3 Aspectos de projeto e operação de filtros rápidos de areia

A filtração rápida em meio granular é afetada por muitas variáveis, destacando-se: características do meiofiltrante (espessura, massa específica, tamanho, forma e distribuição de tamanhos dos grãos), características dossólidos suspensos (concentração, natureza, tamanho, forma e distribuição de tamanho das partículas), sistema defiltração (taxa constante ou declinante, filtração ascendente ou descendente), taxa de filtração, carga hidráulicadisponível, sistema de lavagem do filtro e temperatura da água.

Os filtros devem ser projetados e operados para que as carreiras de filtração tenham duração mínima de 20 horas,pois carreiras curtas elevam os custos operacionais da ETA, uma vez que aumentam o consumo de águadestinado à lavagem dos filtros. Para SAATÇI e OULMAN (1980), carreiras com duração muito longa tambémdevem ser evitadas, pois podem resultar no aumento da força de adesão das impurezas com os grãos do meiofiltrante, dificultando a remoção dos sólidos durante a lavagem.

Conforme mostrado na Figura 37, as carreiras de filtração devem ser encerradas imediatamente antes de seiniciar a produção de água filtrada com qualidade inferior à estabelecida no padrão de potabilidade ou quando foratingida a perda de carga máxima devida a retenção de impurezas prevista em projeto. Do ponto de vista técnico,a situação ideal é aquela em que as duas condições-limite são atingidas simultaneamente, mas em nenhumahipótese deve-se permitir a distribuição de água que não atende ao padrão de potabilidade, de modo que os filtrosdevem ser sempre retirados de operação quando houver deterioração da qualidade da água, mesmo que a perdade carga máxima admissível for inferior à estabelecida em projeto.

Figura 37 – Estágios da filtração rápida

Na Figura 38 é mostrado o esquema de uma unidade de filtração, a qual compõem-se basicamente de umacomporta de entrada, meio granular (camada filtrante e eventualmente camada suporte), sistema de drenagemdestinado à coleta da água filtrada e à distribuição de água (e eventualmente ar) para lavagem e calhas paracoleta de água de lavagem.


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Figura 38 – Esquema de um filtro com escoamento descendente

As perdas de carga associadas à unidade de filtração são classificadas em turbulenta e laminar. Aprimeira delas se dá na entrada de água dos filtros, sistema de drenagem, canalizações, peças eacessórios e pode ser calculada pelas equações clássicas da hidráulica em função da vazão e dasdimensões dos dispositivos citados. Por outro lado, o desenvolvimento da perda de carga laminardepende da granulometria e espessura do meio filtrante e da camada suporte e da velocidade defiltração, além da qualidade do afluente do filtro. Como esta está relacionada com as características daágua bruta e com a eficiência das unidades à montante dos filtros, os modelos matemáticos quepossibilitam prever de modo satisfatório a evolução da perda de carga laminar ao longo da carreira defiltração baseiam-se em coeficientes que precisam ser obtidos experimentalmente.

Basicamente, no projeto de um filtro objetiva-se otimizar o volume efetivo de água produzido na ETA, o quedepende fundamentalmente das características do meio filtrante e da taxa de filtração correspondente. Na Tabela37 são relacionados valores usuais destes parâmetros para diferentes tecnologia de tratamento de água, mascomo comentado anteriormente, devido a complexidade da filtração e ao fato de haver variação nascaracterísticas do afluente dos filtros, é recomendado que a taxa de filtração e a granulometria do meio filtrantesejam sempre estabelecidos com base em investigações experimentais. O estudo de caso mostrado na Figura 39 éde grande utilidade para mostrar a importância da realização de estudos em instalação-piloto.

Figura 39 – Variação da perda de carga em função do volume filtrado

No caso mostrado na Figura 39, o filtro era constituído de areia convencional e tinha como afluente a águadecantada de uma ETA de abrandamento, contendo partículas de elevada resistência (precipitados de cálcio). Osnúmeros indicativos das curvas referem-se às taxas de filtração estudadas, expressas em m3m-2d-1, que foram


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mantidas constantes durante os ensaios. Observa-se que para uma mesma perda de carga devida a retenção deimpurezas, o maior volume filtrado foi obtido com a taxa de 240 m3m-2d-1, que resultou quase três vezes superiorao volume filtrado quando foi adotada a taxa de 60 m3m-2d-1. Presume-se que devido a granulometriarelativamente fina da areia, ocorria deposição excessiva de sólidos no topo do meio filtrante para taxas defiltração menores, o que provocava aumento acentuado da perda de carga no filtro.

Tabela 37 – Taxas de filtração e características básicas usuais dos materiais filtrantesCaracterística Aplicação

(a) (b) (c) (d1) (d2)Tamanho efetivo (mm) 0,25 a 0,35 0,45 a 0,55 0,9 a 1,3 0,40 a 0,60 0,90 a 1,10Tamanho dos grãos (mm) 0,08 a 1,0 0,42 a 1,41 0,84 a 1,68 0,42 a 1,41 0,59 a 2,00Coeficiente de desuniformidade 2 a 5 1,4 a 1,6 ≤ 1,2 ≤ 1,6 ≤1,6Espessura (m) 0,8 a 1,0 0,6 a 0,8 ≥1,0 0,20 a 0,30 0,45 a 0,60Taxa média de filtração (m3m-2d-1) 3 a 6 < 200 < 360 < 360 < 360

(a): areia para filtro lento, (b) areia convencional para filtro rápido com escoamento descendente em camada simples, (c) areiapraticamente uniforme para filtro rápido com escoamento descendente, (d1) areia para filtro rápido com escoamento descendente emcamada dupla, (d2) antracito para filtro rápido com escoamento descendente em camada dupla.Nota: completar filtração direta ascendente e dupla filtração

Os meios filtrantes devem ser caracterizados em função dos parâmetros que influenciam seucomportamento hidráulico, tais como granulometria, forma, espessura, massa específica e porosidade,mas é também essencial que eles tenham alta resistência mecânica para não sofrer abrasão e não liberarimpurezas na água. O atrito que ocorre durante a lavagem não pode provocar desgaste excessivo dosgrãos a ponto de comprometer a eficiência da filtração e a alteração do comportamento hidráulico domeio filtrante.

Define-se filtração com ação superficial àquela em que apenas as primeiras subcamadas do meiofiltrante atuam efetivamente na retenção de impurezas. Esse fenômeno é comum nos filtros comescoamento descendente quando é utilizada apenas areia convencional como meio filtrante. Neste caso,quando o filtro é lavado com água no sentido ascensional ocorre estratificação da areia, de modo que osmenores grãos sempre ficam na parte superior do filtro. Assim, a água inicialmente entra em contatocom a subcamada composta pelos menores grãos e é nessa subcamada que ocorre a maior retenção deimpurezas e se desenvolve a maior perda de carga, caracterizando a filtração com ação superficial.

A grande quantidade de impurezas retidas na superfície do leito filtrante praticamente impede que ossólidos suspensos penetrem nas subcamadas inferiores, de modo que estas ficam subutilizadas. Alémdisso, as impurezas retidas na superfície tendem a se compactar, dificultando sua remoção durante alavagem com água no sentido ascensional, o que pode provocar a deterioração do leito filtrante.

Para aproveitar melhor toda a espessura do filtro na retenção de impurezas, isto é, para que se tenha afiltração com ação em profundidade, pode-se utilizar meio filtrante com grãos maiores. Contudo, àmedida que aumenta o tamanho dos grãos diminui a capacidade de retenção de impurezas, o queprecisa ser compensado, aumentando-se a espessura da leito filtrante. No entanto, deve-se levar emconsideração que o aumento excessivo da espessura da camada de areia também pode prejudicar aeficiência da operação de lavagem.

Outra alternativa para promover a filtração com ação em profundidade nos filtros com escoamento descendente éa filtração em dupla camada, utilizando-se carvão antracitoso e areia como materiais filtrantes. O antracito, porpossuir menor massa específica que a areia, pode, mesmo tendo granulometria maior, situar-se no topo do meiofiltrante após a lavagem com água no sentido ascensional. Esta disposição dos materiais possibilita a maiorpentração de impurezas, ficando para a camada de areia a função de reter as partículas menores, não removidaspela camada de carvão antracitoso situada sobre ela. O emprego de dois materiais granulares possibilitaaumentar o volume efetivo de água filtrada produzida durante uma carreira de filtração, com redução da perda decarga devida a retenção de impurezas quando se compara com filtros constituídos apenas por areia convencional.


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Na Figura 40 são mostrados os resultados experimentais de um estudo comparativo do desempenho dos filtrosem função do tipo de meio filtrante.

Figura 40 – Influência do meio filtrante na duração da carreira de filtraçãoturbidez da água decantada = 2 uT, taxa de filtração = 120 m3m-2d-1

OBS: Completar a figura identificando as curvas

Embora pouco comum, existem também os filtros constituídos de três tipos de materiais granulares, geralmentecarvão antracitoso, areia, granada ou ilmenita, denominados meios de camadas múltiplas. Uma outra alternativapara promover a filtração com ação em profundidade é o emprego de filtros com escoamento ascendente. Nestecaso, a disposição do meio filtrante, em relação ao sentido de escoamento da água, faz com que o afluente commaior concentração de partículas suspensas encontre primeiramente o material granular mais grosseiro, comespaços intergranulares maiores. À medida que diminui a concentração de partículas na água, pela retenção deimpurezas nas camadas inferiores, a água passa por caminhos com espaços intergranulares cada vez menores.Uma limitação da filtração com escoamento ascendente deve-se à possibilidade de contaminação da água filtradacom a água de lavagem no início da carreira de filtração. Para evitar este fato, pode ser necessário o descarte deum grande volume de água logo que o filtro é recolocado em operação. Os filtros com escoamento ascendentetambém precisam ser cobertos para evitar a contaminação da água filtrada.

8.4 Métodos de operação dos filtros

Basicamente os filtros das ETAs podem ser operados por quatro métodos:• Carga hidráulica variável e vazão efluente constante• Carga hidráulica constante e vazão efluente variável• Carga hidráulica constante e vazão efluente constante• Carga hidráulica variável e vazão efluente variável

Em todos os casos, o projeto deve impedir a ocorrência de pressão relativa negativa no leito filtrante, a qualprovoca o desprendimento de ar dissolvido no interior do filtro, bloqueando a passagem da água, ao mesmotempo que pode causar deterioração da qualidade do efluente devido a criação de caminhos preferenciaisoriginados das perturbações causadas pelo desprendimento das bolhas de ar. A ocorrência de pressão relativanegativa pode ser evitada com um projeto hidráulico adequado ou, na operação, pelo controle da perda de carga.


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Quando a taxa de filtração é mantida constante durante a carreira, a perda de carga turbulenta não éalterada, mas a perda de carga laminar cresce à medida que aumenta a quantidade de impurezas retidasno meio filtrante. Caso não haja dispositivo de controle de nível ou de vazão, o nível de água nointerior do filtro vai se elevando para compensar o aumento da perda de carga e assim manter a mesmataxa de filtração, configurando o método de operação com carga hidráulica variável e vazão efluenteconstante. Esse método exige a construção de filtros mais altos para permitir a elevação do nível deágua, mas devido sua simplicidade é recomendado especialmente para ETAs pequenas, com até 4filtros na bateria.

Quando a carga hidráulica disponível é mantida constante durante a carreira de filtração e não hánenhum dispositivo especial de controle da vazão efluente do filtro, observa-se o aumento contínuo daperda de carga devida a retenção de impurezas enquanto a vazão efluente diminui tambémcontinuamente, caracterizando a operação com carga hidráulica constante e vazão efluente variável.Para manter a carga hidráulica constante, é preciso que haja um dispositivo de controle da vazãoafluente, que deve diminuir ao longo do tempo, ou que seja instalado um extravasor visando manterinalterado o nível de água sobre meio filtrante. A primeira alternativa é desvantajosa pelo custo deaquisição e manutenção de dispositivos para controle da vazão afluente, enquanto o emprego deextravasor acarreta perda de água à medida que diminui a capacidade de filtração. Este problema podeser contornado reservando-se a água excedente, mas o custo envolvido nesse procedimentopraticamente inviabiliza sua utilização em ETAs.

Para operar os filtros com carga hidráulica e vazão efluente constantes é exigida a instalação dedispositivos especiais, tais como válvulas acionadas por flutuador, detector de nível e controladores devazão. Neste método de operação, a perda de carga total (turbulenta + laminar) não sofre alteraçãodurante a carreira de filtração. Como a taxa de filtração é constante, a perda de carga laminar aumentacom o passar do tempo devido a retenção de impurezas, de modo que, para manter o mesmo valor daperda de carga total, a perda de carga turbulenta deve ser reduzida na mesma proporção. Assim, o filtroentra em funcionamento com a perda de carga laminar mínima e perda de carga turbulenta máxima. Àmedida que aumenta a perda de carga devida a retenção de impurezas (laminar) e o nível de água nointerior do filtro tende a subir para compensar esse aumento de carga e manter a mesma taxa defiltração, é acionado um dispositivo que reduz a perda de carga turbulenta na saída do filtro. Nomomento em que não houver mais possibilidade de reduzir a perda de carga turbulenta o filtro deve serretirado de operação para limpeza. Os custos de compra e manutenção dos dispositivos de controletorna desvantajoso esse método de operação dos filtros. Na Figura 41 são mostrados algunscontroladores de vazão e de nível empregados em ETAs.


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Figura 41 – Controladores de vazão e de nível empregados em filtros de ETAs

O método de operação com carga hidráulica variável e vazão efluente variável constitui a tecnologiadenominada filtração com taxa declinante variável, que é considerada por muitos especialistas como ométodo mais adequado de operação quando se tem mais de três filtros funcionando simultaneamente.Este método prescinde de dispositivos especiais de controle de vazão e de nível e, em comparação aosmétodos com vazão efluente constante, favorece a redução das tensões hidrodinâmicas de cisalhamentoresponsáveis pelo desprendimento de impurezas previamente retidas no meio granular e quecontribuem para a deterioração da qualidade do efluente final. O aumento da tensão hidrodinâmica decisalhamento quando se mantém a taxa de filtração (ou velocidade de aproximação) constante ao longoda carreira pode ser inferido da equação 3.2, levando-se em conta que a porosidade do meio filtrantediminui à medida que as impurezas vão sendo retidas.

Para serem operados com carga hidráulica e vazão efluente variáveis, deve haver um canal comum dealimentação dos filtros e eles devem trabalhar como vasos comunicantes. Os filtros da bateria sãomantidos em funcionamento com níveis de colmatação variáveis o que faz com que o mais limpo delesreceba a maior vazão e o mais sujo a menor vazão. Com o transcorrer da carreira, o nível de água nocanal comum de alimentação se eleva até um valor predefinido em projeto, momento em que o filtromais sujo é retirado para lavagem. Quando esse filtro é recolocado em operação, por estar mais limpoele passará a receber a maior vazão em comparação aos demais e, portanto, apresentará a maior taxa defiltração. Na Figura 42 é mostrado um esquema típico da variação da taxa de filtração e do nível deágua no canal comum de alimentação entre duas lavagens sucessivas de um filtro operado segundo ométodo de carga hidráulica e vazão efluente variáveis.


112

Figura 42 – Representação esquemática da variação da taxa de filtração e do nível no canal comum de alimentação:sistema com taxa declinante constituído de quatro filtros


113

9 Desinfecção e fluoretação9.1 Desinfecção

A desinfecção da água filtrada nas ETAs tem caráter corretivo e preventivo. No primeiro caso,objetiva-se a eliminação de organismos patogênicos que possam estar presentes na água filtrada,incluindo bactérias, protozoários e vírus. Por outro lado, é mantido um residual do desinfetante na águafornecida à população, para atuar preventivamente caso ocorra alguma contaminação na rede dedistribuição.

Devido a dificuldade em se identificar na água todos organismos potencialmente prejudiciais à saúdehumana, nas ETA é feita a determinação do número mais provável de coliformes, que não sãonecessariamente bactérias patogênicas mas que servem como um parâmetro indireto utilizado paraindicar probabilidade de contaminação biológica. No padrão de potabilidade brasileiro é estabelecidoque das amostras de água procedentes da rede de distribuição, 95% não deverão conter coliformestotais em 100 mL, nos 5% restantes serão tolerados até 3 coliformes totais em 100 mL, desde que issonão ocorra em duas amostras, coletadas sucessivamente no mesmo ponto. As amostras coletadas naentrada da rede de distribuição não devem apresentar bactérias do grupo coliformes totais e em todos oscasos não se permite a presença de coliformes fecais. Presume-se que a ausência de coliformescorresponda à ausência de organismos patogênicos. Contudo, existem patógenos que são maisresistentes à desinfecção que os coliformes, conforme pode ser observado na Figura 43 ao comparar adosagem relativa de um desinfetante necessária para inativar 100% de Escherichia coli, bactéria dogrupo coliforme fecal usada como indicador de contaminação, com a dosagem correspondente parainativação de outros organismos. A rigor, a ausência de bactérias do grupo coliforme não assegura aqualidade bacteriológica da água. Na Tabela 38 tem-se a estimativa da quantidade de algunsorganismos patogênicos necessárias para iniciar uma enfermidade, ressalta-se que os números sãoestimados, pois variam de acordo com a resistência de cada pessoa.

Tabela 38 – Quantidade de organismos para iniciar a enfermidadeOrganismo Quantidade Nome da doençaGiardia lamblia 10 GiardíaseShigella dysenteriae 10 DisenteriaVibrio colerae 1 000 CóleraSalmonella typhi 10 000 Febre tifóideCistos de Entamoeba histolytica 20 Disenteria amebianaEscherichia coli 1x1010 Gastroenterite

Figura 43 – Eficiência de inativação de vários tipos de microrganismos em funçãoda dosagem correspondente à inativação de 100% de E. Coli

Os agentes desinfetantes agem por meio de um ou mais dos seguintes mecanismos: a) destruição da estruturacelular; b) interferência no metabolismo com inativação de enzimas; c) interferência na biossíntese e nocrescimento celular evitando a síntese de proteínas, ácidos nucléicos e coenzimas.


114

A desinfecção não destrói todas as formas vivas e tampouco elimina todos os organismos patogênicos. Adestruição completa das formas vivas é denominada esterilização. Dentre os agentes químicos utilizados nadesinfecção em geral têm-se os oxidantes cloro, bromo, iodo, ozônio, permanganato de potássio e peróxido dehidrogênio e os íons metálicos, prata e cobre, enquanto que dentre os agentes físicos destacam-se o calor e aradiação ultravioleta. A desinfecção também pode ser feita pela utilização de radiação ionizante (raios gama).Neste caso consegue-se a esterilização da água. O transporte, manuseio e estocagem de qualquer produto deveser feito obedecendo os critérios de segurança específicos. No caso do gás cloro, por exemplo, que é odesinfetante mais comumente empregado em ETAs, deve existir máscaras autônomas, detector de vazamento decloro provido de alarme e sistema de exaustão.

Para serem usados nas ETAs, os desinfetantes devem atender aos seguintes requisitos:• destruir, em tempo razoável, os organismos patogênicos;• não ser tóxicos ao ser humano e animais domésticos e não causar odor e sabor na água nas dosagens usuais;• estar disponíveis a custo razoável e oferecer condições seguras de transporte, armazenamento, manuseio e

aplicação;• ter sua concentração na água determinada de forma rápida e precisa por meio de método simples;• produzir residuais persistentes na água, assegurando desse modo a qualidade da água contra eventuais

contaminações nas diferentes partes do sistema de abastecimento.

A eficiência da desinfecção depende de diversos fatores tais como tempo de contato com a água,dosagem, tipo de agente químico, intensidade e natureza do agente físico e tipos de organismos. Quantomaior o patogênico (protozoários, ovos de helmintos, etc) menor a eficiência do desinfetante.Patógenos em formas esporuladas e encistadas são especialmente resistentes. A dosagem, o tempo decontato e o tipo de agente utilizado na desinfecção devem ser estabelecidos preferencialmente por meiode ensaios considerando-se o potencial de formação de subprodutos indesejados durante o processo eos riscos sanitários que dele podem advir.

O cloro em sua forma gasosa, como hipoclorito de cálcio ou como hipoclorito de sódio é o produtomais utilizado na desinfecção de água nas ETA. Na forma de hipoclorito de cálcio ou de sódio, oemprego de cloro normalmente se restringe a ETAs menores. Devido ao baixo custo e eficiência, ocloro passou a ser empregado mundialmente na desinfecção de águas desde o início do século XX.Entretanto, em 1974, quando foi observada a formação de trialometanos (THM) em águas deabastecimento clorada, passou-se a dar maior atenção a desinfetantes alternativos a ele. Nos últimosanos, diversas pesquisas têm mostrado que a reação do cloro com algumas substâncias, principalmentesubstâncias húmicas, leva à formação de THM, compostos organoclorados que podem causarproblemas à saúde humana. Além de THM, podem ser formados outros subprodutos da cloração, taiscomo haloacetonitrilas, halocetonas, ácidos haloacéticos, clorofenóis, dentre outros, potencialmenteprejudiciais à saúde pública. Tem sido verificado que os THM são potencialmente cancerígenos e ashaloacetonitrilas podem ter ação mutagênica e induzir o desenvolvimento de tumores. Contudo, osriscos sanitários eventualmente associados a subprodutos da cloração podem ser muito menores do queaqueles decorrentes das doenças de veiculação hídrica a que a população estará sujeita caso a água nãoseja submetida a algum processo de desinfecção. Assim, caso os subprodutos da cloração apresentem-se em concentração superior à máxima permitida, deve-se optar por outros métodos de desinfecção.

Nas águas brutas que contêm precursores de formação de THM e outros compostos organocloradosindesejados e que necessitam da pré-desinfecção através do emprego de cloro, é comum a realização dapré-cloração seguida da aplicação de um sal de amônia (usualmente sulfato de amônia ou cloreto deamônia) ou de solução de amônia, proveniente de amônia gasosa. As cloraminas resultantes da reaçãoentre o cloro e a amônia apresentam menor poder de desinfecção que o cloro livre, mas possibilitamminimizar a formação de compostos organoclorados. Na Figura 44 são mostrados carros-tanque decloro utilizados em ETAs de grande porte, cilindros de amônia em uso e dosadores de amônia.


115

(a) carros-tanque de cloro (b) cilindros (c) dosadores de amôniaFigura 44 – Carros-tanque de cloro, cilindros de amônia e dosadores de amônia

Na Portaria 518/2004 do Ministério da Saúde (Brasil, 2004), é estabelecido que após a desinfecção, aágua deve conter um teor mínimo de cloro residual livre de 0,5 mg/L, sendo obrigatória a manutençãode, no mínimo, 0,2 mg/L em qualquer ponto da rede de distribuição, recomendando-se que a cloraçãoseja realizada em pH inferior a 8,0 e tempo de contato mínimo de 30 minutos.

Atualmente, tem crescido o interesse pelo estudo de desinfetantes alternativos ao cloro para empregoem ETA. O ozônio, dióxido de cloro, peróxido de hidrogênio, radiação ultravioleta ou a combinação dealguns destes não causam a formação de THM, mesmo quando há quantidades apreciáveis desubstâncias húmicas na água, porém podem ser responsáveis pela formação de outras substâncias quetambém são potencialmente tóxicas. Dentre os desinfetantes alternativos citados, o ozônio e o dióxidode cloro são os que mais têm sido utilizados nas ETA em substituição ao cloro gasoso.

Ao contrário do cloro, o ozônio e o dióxido de cloro devem ser produzidos no local de uso. No estadopuro o ozônio não pode ser liquefeito por aumento de pressão devido aos riscos de explosão. Oprincipal processo de produção de ozônio é por descarga elétrica com a utilização de gás seco, oxigênioou ar. O dióxido de cloro normalmente é obtido por meio de soluções de clorito de sódio e ácidoclorídrico. O residual de ozônio na água é pouco persistente, enquanto o dióxido de cloro é bastanteestável, o que é extremamente vantajoso para prevenir eventuais contaminações que podem ocorrer nosistema de abastecimento de água. Nas Figuras 45 e 46 são mostradas instalações de geração de dióxidode cloro e de ozônio montadas em ETA.

(a) Bombonas de armazenamento declorito de sódio e ácido clorídrico (b) Unidade de geração de dióxido de cloro

Figura 45 – Sistema de geração de dióxido de cloro instalado numa ETA

(a) Unidade de preparação de ar(b) Gerador de ozônio e dispositivo de controle devoltagem e freqüência

Figura 46 – Sistema de geração de ozônio instalado numa ETA: produção de ozônioa partir do ar (capacidade de produção de 1 kg de ozônio/h)


116

Na Figura 47 mostra-se um equipamento utilizados em ETA para produzir o desinfetante hipoclorito desódio a partir do sal de cozinha. Essa técnica pode ser empregada especialmente nas ETA de pequenoporte, nas quais também é usual o emprego de hipoclorito de sódio comercial, transportado embombonas de 60 kg (solução a 12% de NaClO). Contudo, nas cidades mais distantes dos centrosprodutores, o custo do transporte onera de modo excessivo o processo de desinfecção.

(a) Tanque com a salmoura (b) Painel de controle (c) Células de geraçãoFigura 47 – Equipamento utilizado na produção de hipoclorito de sódio a partir do sal de cozinha

A desinfecção com radiação ultravioleta é um método que não requer a adição de produtos químicos naágua, mas que não possibilita a manutenção de um residual para prevenir contaminações no sistema dedistribuição. Uma alternativa a este problema é fazer o uso combinado da radiação ultravioleta comoutro tipo de desinfetante. Considera-se que as alterações que ocorrem na matéria orgânica pela ação daradiação ultravioleta não são prejudiciais à saúde humana nem ao meio ambiente. A radiaçãoultravioleta atua principalmente nos ácidos nucléicos (ADN) promovendo reações fotoquímicas queinativam os microrganismos. As lâmpadas de baixa pressão de vapor de mercúrio são as principaisfontes de radiação ultravioleta utilizada na desinfecção de águas.

9.2 Fluoretação

A utilidade do emprego de flúor em águas de abastecimento tem gerado controvérsia entre especialistas, sendoalguns favoráveis e outros contrários à sua utilização. Normalmente o flúor é adicionado à água na forma deácido fluorsilícico, fluorsilicato de sódio, fluoreto de sódio ou fluoreto de cálcio (fluorita) para agirpreventivamente contra a decomposição do esmalte dos dentes. A dosagem do ácido pode ser feita na formaconcentrada ou diluída, dependendo da vazão e precisão dos dosadores. Normalmente, para fazer a dosagem sãoutilizados dispositivo de nível constante, bombas dosadoras ou dispositivo tipo SABESP, ilustrado na Figura 48.No caso do fluorsilicato de sódio, a dosagem geralmente é feita a seco, volumétrica ou gravimetricamente. Odosador consta de um silo para disposição do produto, com forma tronco-cônica no fundo, onde um discorotativo transporta continuamente o composto para a abertura de descarga. O ajuste da dosagem é feito pelocontrole do avanço da lâmina de regulagem da abertura. O equipamento geralmente é montado sobre umabalança, para controle do consumo. Na Figura 48 são mostrados alguns dispositivos utilizados na dosagem decompostos contendo flúor. No Brasil, a fluoretação é prevista na Portaria n. 635/75 do Ministério daSaúde.

(a) Dosador de ácido fluorsilícico(nível constante) (b) Dosador de ácido fluorsilícico

(tipo SABESP)(c) Dosador de fluorsilicato de sódio

Figura 48 – Exemplos de dosadores de compostos de flúor


117

10 Estabilização químicaApós passar por todas as etapas de tratamento, a água distribuída à população deve atender ao padrão depotabilidade para consumo humano vigente no país (Portaria 518/2004). Contudo, mesmo apresentando valoresinferiores ao máximo permitido quanto a contaminantes, a água pode apresentar-se corrosiva ou incrustante eacarretar danos na tubulação de distribuição, tal como ilustrado na Figura 49.

Figura 49 – Estado de um tubo utilizado na distribuição de água potável

Além da redução da área útil tubo, o que aumenta a perda de carga na rede de distribuição e conseqüentementereduz a vazão veiculada, eventuais reduções no valor do pH da água produzida na ETA dissolve de mododescontrolado o material incrustado na tubulação e o conduz aos ramais domiciliares, aumentando a turbidez e acor da água, causando inconvenientes à população. Mas não só as características organolépticas da água sãoafetadas, a dissolução do material incrustado também pode ser responsável pela brusca elevação da concentraçãode determinados metais e outras substâncias na água, a níveis superiores ao recomendado para consumo humano.

Enquanto a incrustação geralmente tem sua origem na distribuição de água com pH elevado, a corrosão estáassociada a águas com pH relativamente baixo e, especialmente em tubulações metálicas, ela é responsável peloaumento dos custos de manutenção da rede devido os gastos com reparos e substituição das tubulações eacessórios e também pelo aumento da concentração de metais presentes na água consumida em decorrência dodesgaste da tubulação. Portanto, além de atender aos padrões de potabilidade, deve-se garantir que a águaproduzida nas ETAs seja estabilizada quimicamente para evitar problemas decorrentes da incrustação oucorrosão. Em geral as técnicas para controle da corrosão estão relacionadas à escolha adequada do material queconstitui a tubulação, alteração da qualidade da água, emprego de proteção catódica, uso de inibidores eaplicação de camada protetora. O controle da corrosão de metal ou da agressão a concreto exige a estabilização aágua no final do tratamento (pH~pH de saturação de CaCO3, e alcalinidade total e concentração de cálcio o maispróximo possível de 50 mg/L de CaCO3. Nos últimos meses, o ortopolifosfato vem sendo estudado paraamenizar problemas decorrentes de incrustação e corrosão provocados pela água.

Em sistemas onde ocorre mistura da água tratada na ETA com a água de poços, os problemasassociados à corrosão e à incrustação podem ocorrer se qualquer das águas não estiver estabilizadaquimicamente.


118

11 Anexos11.1 Roteiros de dimensionamentos hidráulicos e exercícios

11.1.1 Dimensionamento hidráulico de unidades de mistura rápida

MEDIDOR PARSHALL

Medidor Parshall - (DI BERNARDO, Vol. I – pág. 268)

1. Definir o Parshall e a equaçãocorrespondente para cálculo da vazãoem função da altura da lâmina de água(considerando descarga livre)

547,11765,0 aHQ = para W=7,6 cm580,1381,0 aHQ = para W=15,2 cm530,1535,0 aHQ = para W=22,9 cm

[ ] 026,0568,1281,3372,0 WaHWQ = para 30,5 cm

≤ W ≤ 244 cm6,1)4737,02926,2( aHWQ += para 305 cm

≤ W ≤ 1525 cm2. Calcular a altura de água e a velocidade

de escoamento na seção de medição devazão. Obter Ha (m) usando a equaçãopara cálculo da vazão. Obter Va pelosistema:

��

��

�

=

+−=

aa HDVQ

WWDD

´

)(32

´ D’(m) e Va (m/s)

3. Calcular a energia total disponível (Ea)

Ng

VHE a

aa ++=2

2

(m)

4. Calcular o ângulo fictício (ϕ)

5,1)67,0(cos

agEWgQ−=ϕ

5. Calcular a velocidade de escoamento(V1) e a altura de água no início doressalto (y1)

2/1

1 32

)3/cos(2 ��

�

�= agEV ϕ (m/s)

gV

Ey a 2

21

1 −= (m)

(recomendado que esteja entre 20 e 30 cm)6. Calcular o número de Froude (Fr) para

fundo horizontal

1

1

gy

VFr =

7. Calcular a altura do ressalto no final dotrecho divergente

( )[ ]1812

2/1213 −+= Fr

yy (m)

)(32 KNyy −−= (m)8. Calcular a velocidade de escoamento na

saída do trecho divergente (V2)

CyQ

V2

2 = (m/s)

9. Calcular a perda de carga (En)3yNHE an −+= (m)

10. Calcular o tempo médio de detenção daágua no trecho divergente (Tm)

2/)( 21 VVG

Tm += (s)

11. Calcular o gradiente de velocidademédio (Gm)

m

nm T

EG

µγ

= (s-1)

Para 25oC, o peso específico da água (γ) =9779 N.m-3 e a viscosidade absoluta da água(µ) = 0,894x10-3 N.s.m-2.


119

MISTURADOR MECANIZADO

Câmaras com agitadores mecânicos - (DI BERNARDO, Vol. I – pág. 265)

1. Calcular o volume útil da câmara:Vc=Q.tQ: vazão (m3/s)

t: tempo médio de detenção (s)2. Adotar as características da câmara:

lado em planta, profundidade útil, largurados 4 estatores, distância entre a turbina e abase da câmara.3. Obter, através de catálogo, as

características da turbina: diâmetro (Dtb ),largura da paleta, comprimento da paleta,número de paletas, rotação (Nr ).

4. Calcular a potência útil e potência domotor 35

rtbatbu NDKP ρ= (Nm/s) Pm=2.Pu (Nm/s)

Ktb: coeficiente que depende do tipo deturbina e das características da câmara(adotar Ktb = 5)ρa: massa específica da água (998,2 Kg/m3) (1 Nm/s ≅ 0,0014 cv)5. Calcular o gradiente de velocidade

médio c

umr V

PG

µ= , com Pu em Nm/s

VERTEDOR RETANGULAR

Vertedor Retangular - (DI BERNARDO, Vol. I – pág. 268)

1. Adotar os valores de Pvr e b, porexemplo Pvr = 0,7 m e b = 0,5 m.

2. Calcular a altura crítica 32

2

gbQ

yc =

(m)3. Verificar se o vertedor pode ser

utilizado como medidor de vazão: Pvr/yc>3.Caso não seja verificada essa relação,alterar os valores de Pvr e b (não adotarvalores muito altos). Se for verificada arelação, dar continuidade aos cálculos. Aperda de energia (En-E1)/yc na queda livre

cresce com o aumento da relação Pvr/yc,razão pela qual esta é mantida dentro decertos limites, porém, não inferior a 3, se overtedor também é usado como medidor devazão. Assim, o uso de vertedor retangularpara promover a mistura rápida érecomendável somente para instalaçõesrelativamente pequenas, nas quais nãoocorrem variações substanciais de vazãoafluente.4. Alturas do sobressalto


120

c

vrc

yPy

y

+=

56,2

414,11 . Com o valor de y1,

calcular U1=Q/(b.y1) (m/s)U1: velocidade média de escoamento no

iníciodo ressalto (m/s)5. Calcular o número de Froude

1

1

.yg

UFr =

e da relação ( )18121 2

1

2 −+= Fryy

, obter

y2 (m) e em seguida U2 (m/s).U2: velocidade média de escoamento no

finaldo ressalto (m/s)6. Calcular a perda de energia En= E1-E2 =

(y1+U12/2g) - (y2+U2

2/2g) = 21

312

4)(

yyyy −

7. Calcular o comprimento do ressalto: Lr= 4 a 6 (y2-y1) (m).

Adotar, por exemplo o valor médio entre 4 e 6.

8. Calcular o comprimento Lm (m)(distância entre a base do vertedor e o pontode aplicação do coagulante, pensando navazão escoada que pode retornar apóspassar pelo vertedor):

54,0

.45,1 ��

�

�=

vr

vrvrm H

PHL . O valor de Hvr é

obtido da equação do vertedorQ=1,84.b.Hvr

3/2.9. Calcular o tempo médio de mistura

2/)( 21 UUL

UL

T r

méd

rmr +

== (s)

10. Calcular o gradiente de velocidademédio

mr

nnmr T

EV

QEVP

Gµγ

µγ

µ=== (s-1), sendo

µ=0,001N.s.m-2 e γ=9800N/m3 a 20o C.

INJETOR

Injetor - (DI BERNARDO, Vol. I – págs. 266 e 305)

Calcular a velocidade de escoamento (Ve) e a relação develocidades (Rj)

tubulação

e AQ

V = (m/s) e 5≥=e

jj V

VR . Adotar,

por exemplo, Vj=7,5 m/s e Dtub = 1000 mm(tubulação onde se realizará a mistura

rápida) Vj: velocidade de injeção1. Calcular o diâmetro dos orifícios

distribuidores (dj) Xjs=3,64.dj.Rj (m). Fazendo Xjs=0,5.Dtub,calcula-se dj. Xjs: coordenada X superior do jato Dtub: diâmetro da tubulação

2. Calcular as coordenadas do jato:abertrua do jato (∆Xj), alcance do jato (Zjm),borda inferior do jato (Xji) ∆Xj=1,77.dj.Rj (m) Zjm=3,2.dj.Rj (m)

Xji=1,87.dj.Rm (m)3. Calcular a área recoberta pela solução

do coagulante

Aj 100)4/.( 2

xA

XNúm

tubulação

jorif ∆=

π (%)

4. Analisar os resultados. Se necessário,melhorar a distribuição da solução decoagulante pela introdução de outra fileira deorifícios5. Melhoria da distribuição de

coagulante: Faz-se cálculos idênticos aos da


121

3a e 4a etapas, fazendo Xjs da segunda fileiracoincidir com Xji da primeira fileira.Calcula-se a área total recoberta pela soluçãode coagulatne considerando as duas fileiras.Caso o resultado for insatisfatório, pode-seobter maior recobrimento mediante aumentodo número de orifícios em cada fileira, desdeque o diâmetro dos orifícios não sejainferiores a 3mm. Pode-se tambémintroduzir malhas para melhorar a mistura.6. Calcular a perda de carga nos

orifícios: ho≅Vj2/2g (m)

7. Calcular a vazão da solução decoagulante (qcoag)

jor

oror

or Vd

Nd

N �

��

�+=

4.

.4

..

22

2

21

1

ππ

8. Calcular o alcance da mistura:Zm≅3Zjm1

9. Calcular o tempo de mistura:

coag

mtubulaçãomr qQ

ZAt

+=

.

10. Calcular o gradiente de velocidade:

mr

omr t

hG

.

.µγ

= ,

peso específico da água (γ) = 9789 N/m3 a20o C e viscosidade absoluta da água (µ)=0,001 Ns/m2 a 20o C.

MALHA

Malha de fios e Malha de tubos - (DI BERNARDO, Vol. I –págs. 266 e 296)

1. Calcular a distância à jusante da malhaem que é verificada a mistura (x)

mrtub

mre TDQ

TVx ..

4.2π

== (m) ;

Adotar, por exemplo, Tmr=1,0s; Dtub = 1000mm (tubulação onde se realizará a misturarápida

2. Adotar o diâmetro dos tubos da malha(dt) e calcular a densidade de orifícios (Nop):

α

α ��

�

�=

tg

g

ópx

dx

C

NC*

*., com αg=5, por

exemplo. (Em orifícios/pol2)

1 orifício/pol2 = 1/6,3 orifícios/cm2.

Extrair α e Cx*/Cg

* das figuras a seguir partindo de x/dt..

3. Número total de orifícios No=(área daseção transversal da tubulação)/(Nop).OBS: Nop é igual a área (m2) para 1 orifício4. Calcular a vazão da solução do

coagulante por orifício (qo) , adotar odiâmetro dos orifícios distribuidores (do) ecalcular a velocidade de escoamento noorifício (vo).

00 N

qq coagulante= (l/s)

Adotar, por exemplo do=2mm e

qcoagulante=0,3 L/s;

4).( 2

00 d

qv o

π= (m/s)

5. Calcular a perda de carga nos tubos queconstituem a malha

2

2

)/()1/(

1t

t

ds

dsS

−−=

2.

)1( 2

2e

m

V

SS

h−

= (m)


122

Adotar, por exemplo, espaçamento entre ostubos (s) = 15 cm6. Calcular o gradiente de velocidade:

mr

mmr T

hG

.

.µγ= (s-1)

peso específico da água (γ) = 9789 N/m3 a20o C e viscosidade absoluta da água (µ)=0,001 Ns/m2 a 20o C.


123

Diminuição da segregação da mistura à jusante de uma malha provida de orifícios - (DI BERNARDO, Vol. I – pág. 295)

Representação gráfica da equação do item 2 para malhas de tubos de diferentes diâmetros(DI BERNARDO, Vol. I – pág. 294)

11.1.2 Dimensionamento hidráulico de unidades de floculação

FLOCULADOR DE CHICANAS COM ESCOAMENTO VERTICAL

Floculador de chicanas com escoamento vertical – Corte

1. Definir o número de canais (nc): usualmenteadotado acima de 3

2. Definir as dimensões dos canais (função doarranjo e profundidade das demais unidadesda ETA)

a) Profundidade total (Hi e Hf)


124

b) Comprimento de cada canal (L)c) Largura de cada canal (bL)d) Espessura da divisória (e): em função do

material a ser adotado (concreto, madeira,etc.)3. Definir o gradiente de velocidade médio e o

tempo médio de detenção (através de ensaiosde laboratório)

a) Gradiente de velocidade médio em cadacanal (Gmf ): ideal que sejam decrescentes do1° para o último canal, podendo também serconstantes.

b) Tempo médio de detenção em cada canal (Td):Td = Td total / nc4. Definir o número de compartimentos em cada

canal (N): sempre decrescente do 1° para oúltimo canal

n: número de divisórias5. Calcular os espaçamentos entre as chicanas de

cada canal (aL): n = N -1aL=(L-n.e)/N (m)6. Calcular a velocidade média de escoamento

entre chicanas (Ve1) e velocidade média deescoamento nas voltas (Ve2) para cada canal

LL abQ

Ve.1 = (m/s) e 12 .

32

VeVe = (m/s)

Q: vazão (m3/s)7. Calcular a extensão média percorrida pela

água (Lt) e raio hidráulico de cada canal (Rh)

dt TVeL ..60 1= (m) e )(2

.

LL

LLh ba

baR

+= (m)

8. Calcular as perdas de carga por mudança dedireção do escoamento, ao largamento e àcontração da seção de escoamento nas voltas(hp1), a perda de carga por atrito (hp2) e aperda de carga total (hpt) de cada canal:

gVNVN

h eieip 2

)1( 22

21

1

−+= (m)

3/4

21

2

)(

h

tmetp R

LnVJLh == (m)

hpt=hp1+hp2 (m)J: gradiente hidráulico; nm: número de Manning(0,013 para concreto e 0,011 para madeira)9. Calcular o gradiente de velocidade médio em

cada canal:

d

ptptmf T

h

V

Qh

VP

Gµγ

µγ

µ=== (s-1)

em que:γ: peso específico da água (9800N/m3 a 20°C),µ: viscosidade absoluta (0,001Nm/s2a 20°C)10. Calcular a altura das passgens inferiores (hif)em cada canal:hi f= 1,5.aL (para garantir a relação de valoresde velocidade entre Ve1 e Ve2).11. Colocação de malhas nas passagens

inferiores e superiores.a) Definir as características da malha:

espaçamento entre fios de plástico (ef) = 5,0cm, diâmetro dos fios de plástico (df) = 4,8mm (exemplo)

b) Calcular a perda de carga (hm) e o gradientede velocidade médio (Gm) para cada canal

ff

Lf de

bn

+=

gVe

hm 21

55,022

2

2

��

�

� −=ε

ε (m)

��

�

� −=2

232 1

855,0

εε

µγ

fm eg

VeG (s-1)

ε = (1-nf1df1) (1-nf2df2).No caso de malha quadrada, ε = (1-nfdf)2

Deve ser atendida a seguinte condição: Gmi≤Gmfi.12. ComentáriosO item 8 pode resultar em alturas hif daspassagens inferiores iguais ou muito próximas àsdas passagens superiores, com pequenorecobrimento das chicanas vizinhas, favorecendoa ocorrência de curto-circuitos hidráulicos. Nessecaso, para adequar-se a unidade projetada, oespaçamento entre chicanas deve ser diminuído,aumentada a largura dos canais e, possivelmente,diminuído para quatro o número de canais.

• Exemplo: Calcular um floculador de chicanascom escoamento vertical utilizando os dadosabaixo:

Q = 0,25 m3/s; nc = 5; Hi = 4,0 m; Hf = 4,15 m; L= 15,0 m; bL = 1,0 m; e = 2,5 cm; Td total = 20 min;


125

Gmf1= 50 s-1, Gmf2= 45 s-1, Gmf3= 40 s-1, Gmf4= 35s-1 e Gmf5= 30 s-1, e N1=15, N2=14, N3=13, N4=12,

N5=11, para o 1o, 2o, 3o, 4o e 5o canais,respectivamente.

FLOCULADOR DE CHICANAS COM ESCOAMENTO HORIZONTAL

Floculador de chicanas com escoamento horizontal - Planta

1. Definir o número de canais (nc): usualmenteadotado acima de 3

2. Definir as dimensões dos canais (definidospelo projetista)

a) Definir o material e as dimensões daschicanas

b) Altura da lâmina líquida (hNA)c) Comprimento dos canais (L): 6 m3. Fixar a velocidade média de escoamento entre

chicanas (Ve1) e calcular a velocidade médiade escoamento nas voltas (Ve2) para cadacanal

Ve1: fixada entre 0,10 e 0,30 m/s(decrescente na série de canais)

12 .32

VeVe = (m/s)

Q: vazão (m3/s)4. Calcular o tempo médio de detenção em cada

canal (Td): Td total / nc5. Calcular os espaçamentos entre chicanas (aL),

os espaçamento entre a extremidade daschicanas e a parede oposta (sL) e a largura decada canal (bL)

1. eNAL Vh

Qa = (m) e

2. eNAL Vh

Qs = (m)

bL=comprimento da placa + sL (m)6. Calcular o número de chicanas (n) e o número

de compartimentos (N) para cada canal:e.n + (n+1).aL = L e N = n + 1e: espessura da placa (m)

7. Calcular a extensão média percorrida pelaágua (Lt), perda de carga nas voltas (hp1),perda de carga por atrito (hp2) e perda de cargatotal (hpt) em cada canal:

dt TVeL ..60 1= (m) e )(2

.

LL

LLh ba

baR

+= (m)

gVNVN

h eieip 2

)1( 22

21

1

−+= (m)

3/4

21

2

)(

h

tmetp R

LnVJLh == (m)

hpt=hp1+hp2 (m)J: gradiente hidráulico; nm: número de Manning(0,013 para concreto e 0,011 para madeira)8. Calcular o gradiente de velocidade médio

para cada canal:

d

ptptmf T

h

V

Qh

VP

Gµγ

µγ

µ=== (s-1)

• Exemplo: Calcular um floculador de chicanascom escoamento horizontal utilizando os dadosabaixo:

Q = 0,25 m3/s; nc = 3; hNA = 1,1 m; L = 6 m; Td total = 21 min; Ve1=0,30 m/s, 0,24 m/s e 0,18m/s para o 1º, 2º e 3º canal respectivamente.Chicanas de placas planas de cimento amiantocom 2400x1220x15 mm..

• OBSERVAÇÃO IMPORTANTE:

Richter e Azevedo Netto apresentam um métododireto e rápido de cálculo dos floculadores do tipochicana, em função dos gradientes de velocidade

desejados, substituindo o processo de aproximaçõessucessivas, como normalmente têm sido calculadosestes floculadores. Segundo os autores, a perda de


126

carga devido a mudança de direção, nos floculadoresde chicanas, pode ser calculada pela fórmula

gnVeVen

h2

)1( 22

21 ++

= , em que: n é o número de

canais formados pelas chicanas, V1 é a velocidade deescoamento entre as chicanas, V2 é a velocidade deescoamento nas voltas e g a aceleração da gravidade.Considerando que as perdas de carga devidas aosgiros de 180o ao longo do floculador predominamsobre as perdas de carga contínuas no canal, Richter eAzevedo Netto apresentam as seguintes equações:

3

2

045,0 tQ

HLGN ��

�

�

�= (para floculadores de chicanas

de escoamento horizontal)

3

2

045,0 tQ

aLGN ��

�

�

�= (para floculadores de chicanas

de escoamento vertical)

onde: n: número de compartimentos entre chicanas,H: profundidade da água no canal (m), L:comprimento do canal ou trecho considerado (m), G:gradiente de velocidade médio (s-1), Q vazão (m3/s), ttempo de floculação (min), a largura do canal (m).

Richter e Azevedo Netto comentam que paraETAs de pequena capacidade (<40 L/s) osfloculadores de chicanas não são indicados, porresultarem com um espaçamento entre chicanasmuito pequeno, o que traz problemas construtivos eoperacionais. Nesse caso, soluções simplificadascomo os floculadores de fluxo helicoidal, o tipoAlabama e os floculadores em meio poroso sãoalternativas adequadas.

• Exemplo: Refazer os exemplos anterioresutilizando as equações apresentadas por Richter eAzevedo Netto. Considerar, para os 2 exemplos,Gmf entre 50 e 30 s-1.

FLOCULADOR EM MEIO GRANULAR

Floculador em meio granular

1. Definir as características do meio granular(pedregulho) a ser utilizado:

a) Forma dos grãosb) Tamanho2. Definir as características do tanquea) Forma- parte inferior: tronco de pirâmide(A x A por B x B e H1)- parte superior: prisma de base quadrada(B x B x H2)b) Volume- volume útil do tanque vazio (sem pedregulho)

[(A2+B2)/2] x H1+ B2x H2 (m3)

- volume útil considerando a porosidade (εo )(com pedregulho)

εo x volume útil do tanque vazio (m3)3. Calcular o tempo total de detenção (Td)Td = volume útil/Q4. Calcular a velocidade de aproximaçãoa) No início do troco de pirâmide(seção inferior): Vap= Q/A (m/s)b) No final do troco de pirâmide(seção superior): Vap= Q/A (m/s)5. Calcular a perda de carga unitária nas bases

inferior (Jmgi) e superior (Jmgs) do troco depirâmide


127

mgeo

apo

mgeo

apomg DCg

V

DCg

VJ

3

2

223

2 )1(75,1)1(150

εε

εεν −

+−

=

em que:Jmg: perda de carga unitária (m/m),ν: viscosidade cinemática(0,000.000.1 m2/s a 20ºC),εo: porosidade do meio granular limpo,Vap: velocidade de aproximação (m/s),g: aceleração da gravidade (m/s2),Ce: coeficiente de esfericidade,Dmg: tamanho médio dos grãos (m):Dmg = (Dmáx +Dmín)/26. Calcular o gradiente de velocidade médio na

base inferior (Gmfi) e superior (Gmfs)do troncode pirâmide:

o

mgapmf

JVG

µεγ

=

em que:γ: peso específico da água (9800N/m3 a 20°C),µ: viscosidade absoluta (0,001Nm/s2a 20°C)7. Calcular o tempo de detenção e o número de

Camp no prisma (base quadrada):

Td = volume útil do prisma/QNúmero de Camp = Td .x Gmfs

8. Calcular parâmetros para a seção média dotronco de pirâmide:

a) Volume útil (V): [(A + B)/2] . H1

b) Tempo de detenção (Td ): V / Qc) Velocidade de aproximação (Vap):

Q / {[(A + B) / 2]2}d) Perda de carga unitária (J)

mgeo

apo

mgeo

apomg DCg

V

DCg

VJ

3

2

223

2 )1(75,1)1(150

εε

εεν −

+−

=

e) Gradiente de velocidade médio (Gmf)

o

mgapmf

JVG

µεγ

=

• Exemplo: Calcular um floculador de meiogranular utilizando os dados abaixo:

Forma e tamanho dos grãos = angular, entre 6,4 a19,0 mm, Ce = 0,75 (tabela);Q = 0,05 m3/s; A = 0,3 m, B = 0,8 m; H1 = 0,8 m; H2

= 3,0 m; εo = 0,43.

FLOCULADOR TIPO ALABAMA

SISTEMAS MECANIZADOS DE FLOCULAÇÃO

FLOCULADOR DE AGITAÇÃO COM EIXO VERTICAL, TIPO TURBINA AXIAL

Floculador tipo turbina axial

1. Definir o número de linhas de floculação (nlf)e o número de câmaras em série (ncs)

2. Definir as características das câmarasa) Tempo de detenção (Td ) em uma câmara:Td = Tf / n (min)n é o número de câmaras em sérieb) Volume de 1 câmara (V)V = Q` x (Td ) x 60s (m3 )onde: Q’=Q/ nlf (m3/s)

c) Seção da câmara em planta: quadradad) Profundidade útil (Pf)e) Lado da câmara (Lf)3. Definir as características do equipamento

(catálogo do fabricante)a) Tipo de equipamento: (catálogo) de

escoamento axialb) Tipo de rotor: (catálogo) paletas inclinadas a

45o


128

c) Diâmetro do rotor (Dr): (catálogo)d) Distância do rotor ao fundo da câmara (hf)

(catálogo)4. Relações geométricas a serem obedecidas

(para unidades mecanizadas com equipamentodo tipo turbina de escoamento axial para quese tenha mistura completa)

6,60,2 ≤≤r

f

D

L9,37,2 ≤≤

r

f

D

P

1,19,0 ≤≤r

f

D

h

5. Calcular a potência útil e a rotaçãoDefinir os gradientes de velocidade mínimo(Gmin) e máximo (Gmax) (obtidos em instalação-piloto)Pu = µVG2

Pumá x= µVG2min

(Nm/s)(considerando temperatura a 20o C)

Pumin = µVG2max

(Nm/s)(considerando temperatura a 20o C)µ: viscosidade absoluta (0,001Nm/s2a 20°C)V: Volume de 1 câmaraPu = KtbρaDf

5Nr3

Pumáx = KtbρaDf5Nrmáx

3

Pumín = KtbρaDf5Nrmín

3

ρa = 998,2 kg/m3 a 20o C,Nrmáx e Nrmin em rps (transformar em rpm)

• Exemplo: Calcular um floculador de agitação comeixo vertical utilizando os dados abaixo:

Q = 1,0 m3/s; nl f = 2; ncs = 4; Tf = 30 min; Pf = 3,0m; Lf = 7,5 m (máximo para o tipo de rotorconsiderado neste exemplo); Ktb≅1,4; Df = 1,0m; hf =1,1 m; Gmin = 10 s-1; Gmax = 70 s-1

FLOCULADOR COM PALETAS GIRATÓRIAS PARALELAS AO EIXO

Considerações sobre critérios de projeto e geometria- Velocidade de uma paleta situada a uma

distância igual a 2/3 do diâmetro do rotor, apartir do eixo central: 0,2≤V2/3≤0,6m/s

- Potência do motor igual a cerca de 2 vezes apotência útil

- Distância entre paletas dp≥0,1 m- Profundidade útil Pf≤5 m- Comprimento da paleta bp≤4 m- Relação entre o diâmetro do rotor e o lado da

câmara com agitador de eixo vertical:0,8 L≤Dr≤0,9L

- Relação entre o diâmetro do rotor e aprofundidade e o lado de uma câmara comagitador de eixo horizontal:

0,7L≤Dr≤0,8L e 0,7Pf≤Dr≤0,8Pf

- Distância entre conjuntos de braços doequipamento de eixo horizontal: 0,5≤dc≤1,0 m

- Distância entre o nível de água ou o fundo dacâmara e a extremidade superior ou inferiordas paletas no equipamento de eixo verticalou da paleta mais distante no equipamento deeixo horizontal: 0,5≤Ss ou Si≤0,50 m

- Largura das paletas: 0,1 ≤hp≤0,3 m


129

FLOCULADOR COM PALETAS GIRATÓRIAS PARALELAS AO EIXO, DE EIXO VERTICAL

Floculador com paletas giratórias

1. Definir dimensões da câmara de floculação a) Lado (l) b) Profundidade útil (H) 2. Definir as características do equipamento (catálogo do fabricante) a) Número de braços (NB) b) Números de paletas (np) 3. Calcular a potência dissipada por um braçoP1b=1,462Nr

3

4. Calcular a potência total dissipada pelo agitador(considerar a tabela reproduzida a seguir para definir a relação desejada)

Tipo de agitador-ReferênciaAgitador com 1 braço e 1 paleta por braço (P11)Agitador com 1 braço e 2 paletas por braço (P12)Agitador com 1 braço e 3 paletas por braço (P13)Agitador com 1 braço e 4 paletas por braço (P14)

RelaçãoP21/P11=2,00±0,25 P41/P11=3,0±0,30P22/P12=1,80±0,18 P42/P12=2,60±0,30P23/P13=1,70±0,27 P43/P13=2,40±0,35P24/P14=1,60±0,28 P44/P14=2,00±0,36

Ptmáx= valor máx. da relação x P1b

Ptmin= valor mín. da relação x P1b

5. Calcular a potência dissipada a partir do gradiente de velocidade médioPt = µVcGmf

2 (Nm/s)onde Vc: volume da câmara: Vc = l2 x H6. Calcular a rotação do agitadorSe considerarmos Ptmáx = Ptmín = Pt, obteremos Nrmin e Nrmáx, respectivamente (em rpm).

• Exemplo: Calcular um floculador com paletas giratórias paralelas ao eixo, de eixo verticalutilizando os dados abaixo:

Q = 1,0 m3/s; l = 4,0 m; H = 3,4 m; NB = 4; np = 4; µ = 0,001Nm/s2 a 20°C; Gmf=30s-1


130

11.1.3 Dimensionamento hidráulico de decantadores

DECANTADORES CONVENCIONAIS COM ESCOAMENTO HORIZONTAL

Decantador Convencional - (DI BERNARDO – Vol. I – págs. 361 e 397)

1. Estabelecer o número de decantadores (nomínimo 2)

2. Adotar uma taxa de aplicação superficial(TAS) entre 15 e 60 m3.m-2.d-1 (valorescomumente adotados na prática). Segundo aNBR 12216, na ausência de dadosexperimentais deve-se adotar valores entre 20e 40 m3.m-2.d-1.

3. Adotar uma altura útil (H) adequada ao relevodo terreno onde será implantada a estação detratamento. Geralmente a altura útil dos decantadores(H) é da ordem de 4,0 m.

4. Determinar a área em planta do decantador apartir da vazão e dos dados acima.

Aplanta = (Q x 86.400) / TAS (m2) Adotar a seguinte relação entre o comprimento

(C) e a largura (L) do decantador: 2 ≤ C/L ≤ 5e, a partir da área em planta, calcular C e L.Verifcar também a relação: 2 ≤ L/H ≤ 25.

5. Verificar se a velocidade de escoamentohorizontal [Ve=Q/(HxL)] resultou menor ouigual a 18 vezes a taxa de escoamentosuperficial [Tes=Q/(CxL)].

6. Projetar o canal de distribuição de águafloculada, utilizando o Programa MANI.Adotar a velocidade no canal (Vcanal),usualmente entre 0,1 e 0,2 m/s, e a velocidadenas comportas (Vcomp), geralmente entre 0,2 e0,6 m/s. Adotar, por exemplo, valores entre0,2 e 0,4 m/s. Para estimar a dimensão dasseções iniciais (Ai) e finais (Af) do canal dedistribuição de água floculada, fazer osseguintes cálculos:

canali V

QA = e

nVQ

Acanal

f ×=

onde n: nº de comportas existente no canal Q: vazão na entrada do canal.

7. Após rodar o programa MANI, verificar se éatendida a condição de variação máxima de

vazão admitida de 20%. Além disso, ogradiente de velocidade nas comportas deveser menor ou igual ao gradiente develocidade da última câmara da unidade defloculação. As instruções para uso doprograma são apresentadas ao final desteroteiro.

8. A cortina de distribuição pode ser demadeira, alvenaria ou concreto, devendo-seobedecer as seguintes recomendações deprojeto que constam na NBR 12216:• Área total dos orifícios menor ou igual a

½ da área da seção transversal dodecantador;

• Distância entre centros de orifícios(Dcentros) menor ou igual a 0,5 m;

O número de orifícios por linha (Nor linha) édado por: Nor linha= L / Dcentro

O número de linhas (N linhas)é dado por:N linhas = H / Dcentros

Logo a área total dos orifícios (Aor) será:Aor = Nor linha z N linhas x � x Ror

2

• Distância da cortina à comportade entrada (Dc): Dc = 1,5 x H x Aor / At,em que:

H: altura útil do decantador (m), Aor: áreatotal dos orifícios (m2), At: área da seçãotransversal do decantador (H x L) (m2)OBS: caso Dc resulte menor que 0,7 m,adotar 0,7 m.

• Gradiente de velocidade nos orifícios

circulares: od

e

o

oo XC

VSd

G 2

3

8νπ= , em que:

Go: gradiente de velocidade (s-1), do:diâmetro do orifiício, So: espaçamento entrecentros de orifícios (m), Ve: velocidade deescoamento nos orifícios (Q/AOR) (m/s), Cd:coeficiente de descarga (~0,60), Xo: alcance


131

dos jatos (m), ν: viscosidade cinemática daágua (0,897x10-6 m2/s a 25o C).

Para estabelecer o alcance dos jatos, utilizara figura a seguir, calculando R por meio daequação R = (Ve . do)/ν .

Variação de Xo/So em função do número de Reynolds - (DI BERNARDO - Vol. I – pág. 389)

10. Coleta de água decantada: definir formatoda calha (figura abaixo) e calcular a vazãoescoada por ela. As calhas podem ser colocadasno sentido transversal ou longitudinal dodecantador. No segundo caso, cada calha nãodeve ocupar mais do que 20% do comprimentoda unidade de decantação. Para calhas comdescarga livre, a vazão pode ser calculada pelafórmula Q=1,38.b.h1,5, em que h: altura da

lâmina de água e b: largura da calha. Para esteexemplo, adotar calha com fundo plano(formato de U), descarga livre e considerar quea vazão máxima por metro linear de vertedor dacalha é de 1,8 L/(s.m). A largura da calha podeser fixada em cerca de 0,40 m. À alturacalculada pela equação, acrescentar 0,10 m,para que haja uma certa folga.

Equivalências de seções de calhas coletoras - (DI BERNARDO - Vol. I – pág. 393)

Para calhas com descarga afogada, a vazãopode ser calculada pela fórmula

( ) ( )[ ]2

222ssm hbghh

Q×××−= , em que hm:

altura máxima da lâmina de água, hs: altura dalâmina de água na saída, b: largura da calha e g:aceleração da gravidade. Usualmente não sãoprojetadas calhas para trabalharem afogadas.

10. Finalmente, dimensionar a comporta dedescarga do lodo. A área da comporta écalculada pela equação:

Ht

AA

desc

pd

c .4850= , em que: Ac: área da

comporta (m2), Apd: área em planta dodecantador (m2), H: altura útil do decantador,


132

tdesc: tempo para descarga do decantador (h). Otempo para descarga (tdesc) deve ser inferior a 6h, sendo que na prática a comporta éusualmente projetada para permitir a descargaem menos de 2 h.

11. Exemplo: Dimensionar um decantadorconvencional com escoamento horizontal,considerando os seguintes dados:Q=0,25m3/s; TAS=40m3.m-2.d-1; H=4m;Vcanal=0,2m/s; Vcomp=0,4m/s; Ror=10cm; Dcentros

=50cm; tdesc=2h.

DECANTADORES DE ALTA TAXA DE ESCOAMENTO HORIZONTAL

Decantadores de placas paralelas

Decantador de placas paralelas - (RICHTER e AZEVEDO NETTO – pág. 162)

1. Calcular o comprimento útil do elementotubular (lu) (compreendido entre dois planosperpendiculares ao fluxo nas extremidades deduas placas consecutivas)

lu = l – 10 cos θ (cm) l: Comprimento total do elemento tubular θ: Inclinação do elemento tubular

2. Calcular o comprimento relativo mínimo(L)

12≥=dl

L u

d = 10 x senθ - e (cm) d: Distância entre as placas e: espessura da placa

3. Calcular a área superficial útil (A)

csVFQ

A×

= (m2)

onde:

S

LsensenF

)cos( θθθ ×+=

Vcs : Velocidade de sedimentação F: Fator de área (adimensional)

S: Fator de eficiência (1,0 para placas planas,4/3 para tubos circulares e 11/8 para tubosquadrados – adimensional)4. Calcular o número de canais formados entre

as placas (N)

dasenA

N×

×= θ

a = ns x lp (m) onde: a: Largura total do decantador ns: Nº de secções do decantador

lp: largura de cada placa5. Calcular o comprimento total do decantador

(C)

θθ

seneNdN

lC×++×+×= )1(

cos (m)

6. Calcular a velocidade longitudinal nointerior dos elementos tubulares (V0)

θsenAQ

V×

=0 (cm/s)

7. Calcular o Número de Reynolds para 20ºC(NR)


133

vVR

N HR

04 ×=

onde:

( )dada

RH +×=

2 (cm)

RH: Raio hidráulico ν: viscosidade cinemática (0,01 cm2/s)8. Calcular a velocidade longitudinal máxima

(V0máx)

csR

máx VN

V ×��

�

�=5,0

0 8 (cm/s) (p/ NR�2000)

Comparar V0 e V0máx. Se os valores forempróximos entre si, pode-se concluir que odecantador está bem dimensionado.9. Exemplo: Dimensionar um decantador de

placas paralelas considerando os dadosabaixo:

Q = 0,10 m3/s; l =120 cm; θ = 60º; S = 1;Vcs =2,0 cm/min � 3,3 x 10-4 m/s � 0,033 cm/s;ns = 2; lp = 2,40 m; e = 0,008 m.

Decantadores tubulares

Decantador tubular de fluxo horizontal e Decantador com módulos tubulares - (DI BERNARDO – Vol. I – págs. 440 e 441)

1. Definir o comprimento e a largura dodecantador2. Calcular a velocidade de sedimentação

das partículas (Vcs)

AQ

Vcs = (cm/s) (� 0,35cm/s)

A: Área superficial útil (comp. x larg.)3. Calcular o comprimento relativo mínimo(Li)

csi V

VSL 0×=

S: Fator de eficiência (1,0 para placas planas,4/3 para tubos circulares e 11/8 para tubosquadrados – adimensional)V0 : Velocidade longitudinal no interior doselementos tubulares4. Calcular o comprimento do elemento tubular(l)l = Lf x d x tg � (m)Considerar Lf = 2Li (coef. de segurança)d: Distância entre as placas�: Ângulo de inclinação das lâminas paralelas5. Calcular o Número de Reynolds (NR)

vsendV

NR

α×××= 02

ν: viscosidade cinemática (0,01 cm2/s)6. Verificar a velocidade longitudinal máxima(V0máx)

csR

máx VN

V ×��

�

�=5,0

0 8 (cm/s) (p/ NR�2000)

Comparar V0 e V0máx. Se os valores forempróximos entre si, pode-se concluir que odecantador está bem dimensionado.7. Exemplo: Dimensionar um decantador

tubular considerando os dados abaixo:Q = 0,10 m3/s; Larg.= 10,0 m; Comp.= 30,0 m;V0 = 0,5 cm/s; S = 1; d = 0,20 m; � = 60º.


134

11.1.4 Dimensionamento hidráulico de unidades de filtração

• A título de exemplo, na tabela a seguir são apresentados o número e a dimensão dos filtros de algumasETAs.

Tabela – Informaçãoe sobre filtros de algumas ETAs brasileirasETA Filtros Vazão

(m3/s)Tipo defiltro

Dimensão(m)

Araras 6 0,4 simples 3,0 x 6,4São Carlos 7 0,5 duplo 2 x (8 x 2,6)Campinas 16 2,1 simples 4,4 x 14,2Guaraú-SP 48 33 duplo 2 x (4 x 22)

• Como orientação, recomenda-se seguir as seguintes etapas para o ante-projeto das unidades de filtração:1. Definir se os filtros serão de uma camada (areia) ou duas camadas (areia e antracito). Prevalecem hoje os

filtros de duas camadas.2. Fixar a taxa nominal de filtração: De acordo com as condições locais (qualidade da água, habilidade de

operação, etc.), as características do meio filtrante (material e granulometria) e a carga hidráulica.- Filtros de uma camada: 120 a 360 m3/m2.dia- Filtros de camada dupla: 240 a 600 m3/m2.dia

3. Estabelecer o número de filtros: De acordo com o tamanho da ETA, as taxas de filtração, o número deetapas de implantação (na 1ª , pelo menos 3 filtros), fatores econômicos, o arranjo geral, a disponibilidadee o destino da água. Além de 3, adota-se número par. Se considerada a autolavagem, o número mínimo(N) é dado por: N ≥ (TL/TF); onde TL: taxa de lavagem e TF: taxa de filtração

4. Verificar a conveniência de adotar filtros duplos: A divisão de filtros grandes em duas câmaras reduz avazão de lavagem, o diâmetro das tubulações e válvulas, e o número de aparelhos de controle.Geralmente, os filtros simples têm área inferior a 70 m2 e os filtros duplos, área superior a 40m2.

5. Calcular a área de cada filtro: AF = Q`/TF (m2); onde Q`= Q/N6. Adotar o tipo de fundo de filtro (fundos falsos com bocais simples e especiais ou com vigas em V) e

dimensioná-lo:- bocais simples: cerca de 20cm entre si (20 a 25 unid/m2)- bocais especiais: de 10 a 15cm entre si (50 a 60 unid/m2)- vigas em V (Californianas): dispostas lado a lado, sem afastamento entre si

A altura do fundo falso deve ser maior ou igual a D+0,25 m; onde D: diâmetro da tubulação de água para lavagem. Recomenda-se adotar altura mínima de 0,50 m.

A seguir são mostrados os bocais simples (esquerda, acima), os bocais especiais (direita, acima) e as vigascalifornianas (esquerda, abaixo.)


135

7. Estabelecer as dimensões do filtro em planta considerando o dimensionamento do fundo, o tipo delavagem auxiliar, as calhas para água de lavagem. A relação mais econômica é: B/L = (n + 1) / 2n; ondeB: largura de uma câmara; L: comprimento de uma câmara; n: número de câmaras

8. Estabelecer as dimensões do filtro em corteHtotal = Hff + Hlf + Hslf + Ha

a) Altura do fundo falso (Hff): Mínima ≥ Dtl + 0,25 ou ≥ 0,50m onde Dtl: diâmetro da tubulação de água de lavagemb) Altura do leito filtrante (Hlf): - camada única: 0,60 a 0,80m de areia

- camada dupla: 0,15 a 0,30m de areia e 0,45 a 0,70m de antracito:c) Altura de água sobre o leito filtrante (Hslf): - camada única: 1,40 a 1,80m - camada dupla: 1,80 a 2,40md) Altura adicional (Ha): 0,25 a 0,40 m (maior quanto menor o número de filtros).

9. Especificar a granulometria dos materiais filtrantes através da definição do tamanho efetivo (Tef =d10) edo coeficiente de uniformidade (U = d60/d10), onde d10 e d60: tamanhos dos grãos abaixo do qual ficaretido 10% e 60% da massa total do material granular, respectivamente.- camada única: Tef: 0,4 a 0,6 mm; U: < 1,6- camada dupla: Areia: Tef: 0,3 a 0,5 mm; U < 1,6 Antracito: Tef: 0,7 a 1,3 mm; U < 1,8

10. Especificar a camada suporte (se existir)A camada de pedregulho geralmente é formada por 5 subcamadas, com altura total de 0,45 a 0,55m. Podemser dotados os seguintes tamanhos e espessura para as subcamadas (Richter e Azevedo Netto, pág. 204):


136

Sub-camada Tamanhos dos pedregulhos Espessura1 4,8 – 2,4 mm (3/16 – 3/32”) 7,5 cm2 12,5 – 4,8 mm (1/2 – 3/16”) 7,5 cm3 19,0 – 12,5 mm (3/4 – 1/2") 10,0 cm4 38,0 – 19,0 mm (1 1/2 – 3/4") 10,0 cm5 63,0 – 38,0 mm (2 1/2 – 1 1/2") 15,0 cm

11. Estabelecer a expansão desejada para o meio filtrante: Geralmente entre 25 e 50%.12. Determinar a velocidade ascencional (Va) da água de lavagem: Geralmente entre 0,6 e 0,9 m/min.13. Calcular a vazão de água para lavagem (Qlav) para cada câmara: Qlav = Va x Acâmara (m3/min)14. Fixar o tempo nominal de lavagem (tlav): Geralmente tlav = 6,5 min15. Dimensionar as tubulações imediatas dos filtros: tabelas baseadas em regras estabelecidas pela

experiência (Richter e Azevedo Netto, pág.s 211 e 212).

Reguladores de vazão para água lavagemTamanho (mm) (pol.) Vazão (L/s)150 – 6 50200 – 8 88250 – 10 151300 – 12 221350 – 14 296400 – 16 391450 – 18 491500 – 20 606600 – 24 882750 – 30 1348

Apostila (a ser revisada) Tratamento de águas deabastecimento

137

Tubulações imediatas – Filtros simples (em mm e polegadas)Taxa de filtração m3 / m2 . d120 240 360 480

Atotalfiltro(m2)

Águaparalavagem

Descargaágua delavagem

Dreno deesgoto

afluente efluente afluente efluente afluente efluente afluente efluente2,5 125–5” 200– 8” 40-1½” 100-4” 75-3” 125-5” 100-4” 150-6” 125-5” 200-8” 125-5”5 200–8” 250–10” 50-2” 125-5” 100-4” 200-8” 125-5” 250-10” 150-6” 250-10” 200-8”7,5 200–8” 300–12” 50-2” 150-6” 125-5” 250-10” 150-6” 300-12” 200-8” 300-12” 250-10”10 250-10” 350–14” 60-2½” 200-8” 125-5” 250-10” 200-8” 300-12” 250-10” 350-14” 250-10”15 300–12” 400–16” 75-3” 250-10” 150-6” 300-12” 250-10” 400-16” 250-10” 450-18” 300-12”20 350–14” 500–20” 100-4” 250-10” 200-8” 350-14” 250-10” 450-18” 300-12” 500-20” 350-14”25 400–16” 550–22” 100-4” 300-12” 200-8” 400-16” 300-12” 500-20” 350-14” 550-22” 400-16”30 400–16” 600–24” 125-5” 300-12” 250-10” 450-18” 300-12” 550-22” 400-16” 700-28” 450-18”35 450–18” 700–28” 125-5” 350-14” 250-10” 450-18” 350-14” 550-22” 400-16” 700-28” 450-18”40 500–20” 700–28” 125-5” 350-14” 250-10” 500-20” 350-14” 600-24” 450-18” 700-28” 500-20”45 500–20” 700–28” 125-5” 400-16” 300-12” 550-22” 400-16” 700-28” 450-18” 750-30” 550-22”50 550–22” 800–32” 125-5” 400-16” 300-12” 550-22” 400-16” 700-28” 500-20” 800-32” 600-24”60 600–24” 800–32” 150-6” 450-18” 300-12” 600-24” 450-18” 750-30” 550-22” 900-36” 600-24”70 700–28” 900–36” 150-6” 450-18” 350-14” 700-28” 450-18” 800-32” 550-22” 900-36” 700-28”80 700-28” 1000-40” 200-8” 500-20” 350-14” 700-28” 500-20” 900-36” 600-24” 1000-40” 750-30”

Tubulações imediatas – Filtros duplos (em mm e polegadas)Taxa de filtração m3 / m2 . d120 240 360 480

Átotalfiltro(m2)

Águaparalavagem

Descargaágua delavagem

Dreno deesgoto

afluente efluente afluente efluente afluente efluente afluente efluente40 350-14” 500-20” 125-5” 350-14” 250-10” 500-20” 350-14” 600-24” 450-18” 700-28” 500-20”50 400-16” 550-22” 125-5” 400-16” 300-12” 550-22” 400-16” 700-28” 500-20” 800-32” 550-22”60 400-16” 600-24” 150-6” 450-18” 300-12” 600-24” 450-18” 750-30” 550-22” 900-36” 600-24”70 450-18” 700-28” 150-6” 450-18” 350-14” 700-28” 450-18” 800-32” 550-22” 900-36” 700-28”80 500-20” 700-28” 200-8” 500-20” 350-14” 750-30” 500-20” 900-36” 600-24” 1000-40” 750-30”90 500-20” 700-28” 200-8” 550-22” 400-16” 750-30” 550-22” 900-36” 700-28” 900x900 750-30”100 550-22” 750-30” 200-8” 550-22” 400-16” 800-32” 550-22” 1000-40” 700-28” 1000x1000 750-30”110 550-22” 800-32” 200-8” 600-24” 400-16” 800-32” 600-24” 1000-40” 750-30” 1000x1000 800-32”120 600-24” 800-32” 200-8” 600-24” 450-18” 900-36” 600-24” 900x900 750-30” 1000x1200 900-36”130 600-24” 900-36” 200-8” 700-28” 450-18” 900-36” 700-28 1000x1000 750-30” 1000x1200 900-36”140 700-28” 900-36” 250-10” 700-28” 450-18” 900-36” 700-28” 1000x1000 800-32” 1000x1400 900-36”150 700-28” 900-36” 250-10” 700-28” 500-20” 1000-40” 700-28” 1000x1000 800-32” 1000x1400 1000-40”160 700-28” 1000-40” 250-10” 700-28” 500-20” 1000-40” 750-30” 1000x1200 900-36” 1000x1400 1000-40”

16. Calcular o volume de água para lavagem (Valav) de um filtro: Valav = Qlav x tlav

17. Locar e dimensionar as calhas coletoras de água de lavagem:Espaçamento máximo: 2,10m entre bordos das calhas 1,05m entre bordos das calhas extremas e as paredes dos filtros ≥ 0,50m da superfície da areia (extremidade inferior da calha)As calhas podem ter seção retangular, semicirculares, em U, em V, etc., dimensionadaspela fórmulaQ = 1,3 . b . H1,5

Onde Q: vazão em cada calha (m3/s); b: largura útil (m); H: altura máx. de água (m).

Nota: Em um projeto completo há outras etapas a seguir.

1. Calcular a perda de carga no meio granular: Pode ser calculada pela equação deErgun, que é válida para Número de Reynolds (NRe = (ρa.V∞.Deq)/µ) de 1 a 2000.


138

O regime de escoamento é considerado laminar quando se tem NRe < 6 ou < 3 (hácontrovérsia entre autores diferentes).

( )�� ∞∞ −

+−

=eqi

i

eeqi

i

eaf

f

DX

gC

V

D

X

Cg

VL

H3

2

223

2 )1(75,11150

εε

ερεµ

(equação de Ergun)

Porosidades do leito expandido (DI BERNARDO – Vol II – pág.s 48 e 49)

A expansão do meio filtrante durante a lavagem pode ser calculada por meio da equaçãoproposta por Dharmarajah & Cleasby em trabalho publicado em 1986:

+ �

��

�

−+ �

��

�

−+=

�

�

��

�

−

− 2

223

333

)1(6log17979,0

)1(6log09348,156543,0

)1(6

)(log

µερ

µερ

µερρρε eqeaaeqeaaeqeasa DCVDCVDgC

Para efetuar o cálculo deve-se seguir a seguinte seqüência:a) estabelecer a velocidade ascensional (Va) para a lavagem dos filtros;b) determinar o Deq de cada subcamada (curva de distribuição granulométrica);c) calcular o número de Reynolds (Re) e o número de Galileu (Ga) para a Va fixada

4

2

)1(6log00392,0][log5,1

�

��

�

−−+

µερ eqeaa

e

DCVC


139

µρ eqaa

e

DVR = e

2

3 )(

µρρρ gD

G asaeqa

−=

d) calcular a porosidade das subcamadas expandidas (εei), graficamente ou utilizando aequação de Dharmarajah & Cleasby;

e) calcular a porosidade total do meio granular expandido (εe) pela equação

�= −

=−n

i ei

iarmeiogranule X

1 )1(

1)1(

ε

ε ;

f) calcular a expansão do meio granular pela expressão )1()1( efeofo LL εε −=− . A

expansão, em porcentagem, será igual a 100xL

LL

fo

fofe −

As equações para cálculo do Número de Reynolds e do número de Galileu são asseguintes:

Nota: a perda de carga em um meio completamente fluidificado é dada por

a

as

fo

fe

L

H

ρρρε ))(1( 0 −−

=


140

11.2 Formulário para descrição de ETA

IdentificaçãoNome da ETARua/Av.:Bairro:Cidade:Telefone de contato:Nome e cargo do funcionário que acompanhou a visita:Nome e cargdo do principal responsável pela ETA:

Informações geraisNome do manancial:Área de proteção na captação: � Sim � NãoNúmero de horas diárias de funcionamento do sistema produtor (captação):Importância da ETA para o sistema de abastecimento local (em porcentagem):Existem outras ETAs na cidade: � Sim (especificar quantas) � NãoParte da cidade é abastecida por água subterrânea: � Sim � NãoCondições climáticas no dia da visita:Presença de habitações próximo à ETA: � Sim � NãoOperador do sistema: � Copasa � Serviço Municipal � Serviço PrivadoExiste registro de reclamações dos consumidores sobre a qualidade da água: � Sim � NãoExiste registro de reclamações dos consumidores sobre a qualidade da água: � Sim � NãoPrincipais reclamações dos usuários sobre a qualidade da água: � Cor avermelhada � Cor esbranquiçada Sabor e odor � Falta de água � Outro (Especificar )

Informações operacionais e de projetoTipo de tratamento: � Convencional � Dupla filtração � Filração lenta � Filtração direta descendente � Filtração direta ascendente

� Flotação � Filtração em membranas (especificar qual)Existência de área para ampliação da ETA: � Sim � NãoVazão nominal (L/s):População abastecida pela ETA:Número de horas diárias de funcionamento da ETA:O projeto está disponível na ETA: � Sim � NãoExistência de manual de operação da ETA: � Sim � NãoAno de inauguração da ETA:Reforma ou ampliação ou mudança de produtos químicos após a inauguração: � Sim � NãoRegime de trabalho dos operadores (horas por dia):O pessoal técnico recebe treinamento e cursos de atualização regulares: � Sim � Não

Qualidade das águas bruta e tratada (variação anual)Cor aparente (uH) Água bruta: Água tratada:Turbidez (uT) Água bruta: Água tratada:Existência de formulários de controle operacional: � Sim � NãoOs dados de controle operacional são arquivados em computador: � Sim � Não

Produtos químicos utilizados no tratamento


141

Pré-oxidação: � Sim (Especificar ) � NãoAdsorção: � Sim (Especificar ) � NãoAjuste do pH de coagulação: � Sim (Especificar ) � NãoCoagulante: � Sim (Especificar ) � NãoFluoretação: � Sim (Especificar ) � NãoCorreção do pH final: � Sim (Especificar ) � NãoEstabilização química: � Sim (Especificar ) � Não

Mistura rápidaTipo de unidade: � Hidráulica (Especificar*: ) � MecanizadaMaterial de construção: � Fibra � Concreto � OutroDimensões principais da unidade (m):Especificação da placa do equipamento (se for mecanizado):Tempo estimado de percurso da água até o floculador (min):Estado de conservação: � Bom � Regular � Ruim

FloculadoresTipo de unidade: � Hidráulica (Especificar: ) � Mecanizada (Especificar: )

Material de construção: � Fibra � Concreto � Madeira � OutroDimensões principais da unidade (m):Entradas e saídas defasadas: � Verticalmente � HorizontalmenteEspecificação da placa do equipamento (se for mecanizado):Gradiente de velocidade variável: � Sim � NãoSistema de descarga: � Sim � NãoPossui boa parte da superfície livre exposta para inspeção visual: � Sim � NãoEstado de conservação: � Bom � Regular � Ruim

DecantadoresTipo de unidade: � Convencional � Alta taxaNúmero de decantadores:Dimensões (largura, comprimento e altura em metros)Taxa de escoamento superficial (m3m-2d-1):Velocidade de escoamento horizontal (m/s):Velocidade nas comportas (m/s):Gradiente de velocidade nas comportas (s-1):Material da cortina de distribuição: � Madeira � Concreto � Alvenaria � OutroDistância entre os centros dos orifícios da cortina de distribuição (m):Distância da comporta de entrada até a corttina de distribuição (m):Coleta de água decantada: � Tubulação perfurada � Calha � OutroÁrea da comporta de descarga do lodo (m2):Tempo gasto para promover a descarga do lodo (min):Frequência de limpeza de cada decantador (dias):Forma de limpeza do decantador: � Manual � Hidráulica � MecanizadaEstado de conservação: � Bom � Regular � Ruim

FiltraçãoNúmero de unidades:Meio filtrante: � Areia � Areia e antracito


142

Especificação do material filtrante:- Tamanho do maior e do menor grão (mm)- Coeficiente de desuniformidade:- Tamanho efetivo (mm):- Espessura (m):

Especificação da camada suporte- Espessura das subcamadas- Tamanho dos grãos das subcamadas:

Fundo do filtro: � Tubo perfurado � Bocais � Viga � Bloco Leopold � OutroTaxa de filtração (m3m-2d-1):Taxa de filtração: � Constante � VariávelSempre há uma lâmina de água sobre a superfície do meio filtrante: � Sim � NãoDimensão em planta de um filtro (comprimento e largura ou diâmetro):Estado de conservação: � Bom � Regular � Ruim

Lavagem dos filtros� Reservatório elevado � Bombeamento direto � Filtros remanescentesVelocidade da água durante a lavagem do filtro (m/min):Duração da lavagem (min):Duração média da carreira de filtração (h):Existência de lavagem auxiliar superficial com água: � Sim � NãoExistência de lavagem superficial com ar: � Sim � NãoDestino da água de lavagem: � Meio ambiente sem tratamento

� Recirculação � Tratamento prévio (Especificar )

Dispositivo para medida da perda de carga: � Sim � NãoMedidor de vazão: � Sim � NãoTomada individual na saída de cada filtro para avaliar a qualidade da água: � Sim � NãoTipo de material e diâmetro das tubulações adjacentes aos filtros:

Casa de químicaDepósito de produtos químicos interno à Casa de Química: � Sim � NãoDepósito de produtos químicos próximos aos locais de preparo: � Sim � NãoProdutos químicos armazenados adequdamente: � Sim � NãoFacilidade de preparo e dosagem dos produtos químicos: � Sim � NãoCondições gerais de segurança adequadas: � Sim � NãoAcessibilidade adequada entre as pilhas de sacarias: � Sim � NãoPiso situado na cota da área de estacionamento: � Sim � NãoVentilação conveniente: � Sim � NãoAlutra máxima das pilhas:Portas com abertura para o exterior: � Sim � NãoLargura das portas:Movimentação das cargas: � Manual � Empilhadeira mecânicaExistência de monta-cargas: � Sim � NãoEstado de conservação: � Bom � Regular � Ruim


143

Áreas destinadas aos operadoresInstalação sanitária com: � Lavatório � Chuveiro � Vaso sanitárioVestuário com armários: � Sim � NãoCopa com: � Pia � Armários � Mesa � CadeirasTodas as instalações elétricas e sanitárias funcionando: � Sim � NãoEstado geral de conservação e higiene das áreas: � Bom � Regular � Ruim

Áreas destinadas aos equipamentos eletromecânicosProtegidas contra poeira excessiva: � Sim � NãoProtegidas contra umidade excessiva: � Sim � NãoProtegidas contra inundação: � Sim � NãoVentilação adequada: � Sim � NãoExistência de área destinada a manutenção de equipamentos: � Sim � NãoEstado geral de conservação e limpeza das áreas: � Bom � Regular � Ruim

Tubulações, conexões e acessóriosExistência de vazamentos: � Sim � NãoPintura para identificar os produtos químicos: � Sim � NãoMaterial adequado: � Sim � Não

Laboratório e instalação-pilotoExiste instalação-piloto na ETA e são realizados ensaios regulares: � Sim � NãoExiste jarteste na ETA e são realizados ensaios regulares: � Sim � NãoAnálises e exames de rotina realizados no laboratório:� Cor aparente � Turbidez � Cloro residual � Ferro� Coliformes � Fluoreto � Outros (Especificar: )Envio de amostras a outros laboratórios para caracterização complementar da água tratada: � Sim (Especificarquais análises/exames) � Não

Aspecto geral do laboratório (ventilação, iluminação, limpeza, organização, estado de conservaçaõ dasvidrarias e equipamentos): � Bom � Regular � Ruim

Para os itens a seguir, atribuir notas de 0 a 3 seguindo o seguinte critério:O (não aplicável) 1 (ruim)2 (regular) 3(bom)

Adequação do espaço físicoItem considerado Nota ObservaçõesÁrea total da ETAÁrea da casa de químicaÁrea do laboratórioÁrea dos depósitosIluminação interna/externaPontos de energia, água e telefoneÁrea e altura das bancadas do laboratórioEstado de conservação internoEstado de conservação externoHarmonia do espaço internoHarmonia do espaço externoCondições de acesso à ETACondiçoes de circulação externaCondições de circulação internaCondições das válvulas e tubulações


144

Condições de limpezaItem considerado Nota ObservaçõesExtintor da edificaçãoInterior da edificaçãoEquipamentosVidrarias

Condições de segurança*Item considerado Nota ObservaçõesExtintor de incêndio**Óculos de segurançaLuvasSistemas de exaustãoChuveiro de segurançaLavadores de olhosCaixa de primeiros socorrosCobertoresManual de primeiros socorrosFichas de segurança dos produtosSinalização de advertênciaCondições de higieneControle de entrada de pessoasVacinação dos funcionáriosAterrametnos nos equipamentosGuarda-corpo nas áreas pertinentesEscadas e rampas de acessoPisos isentos de obstáculos* levar em consideração a quantidade, estado de conservação e acessibilidade dos itens considerados.** Verificar o prazo de validade da carga do extintor de incêndio.

Incluir registros fotográficos da ETA


145

11.3 Exercícios

(01) Na tabela a seguir são apresentados os dados relativos à composição granulométrica daareia de uma ETA que possui 10 filtros com 40 m2 cada. Com base nos dados da tabela esabendo-se que µ=1,005x10-3 Ns/m2 e ρa=998,2 kg/m3 a 20o C; Ce=0,80; ρs=2.650 kg/m3;ε=0,40; Lf=0,80m e g=9,8 m/s2, pede-se:a) calcular a massa de areia que necessita ser comprada para os 10 filtros;b) desenhar a curva granulométrica da areia e determinar o tamanho efetivo (TE) e

ocoeficiente de desuniformidade (CD);c) calcular a perda de carga na areia, diferenciando a perda de carga laminar da turbulenta

para as taxas de filtração de 120 e 240 m/d;d) comentar sobre a finalidade do cálculo da perda de carga na areia dos filtros.

Tabela – Dados relativos à curva granulométrica da areiaSubcamada Tamanho dos

grãos (mm)Xi

1 0,42 a 0,59 0,102 0,59 a 0,71 0,103 0,71 a 0,84 0,104 0,84 a 1,00 0,405 1,00 a 1,19 0,256 1,19 a 1,41 0,05

(02) Na Tabela seguinte tem-se as características de diferentes meios granulares, aquelesdesignados por C1 e C2 correspondem a um leito de camada dupla (areia + antracito). Apartir dos dados que constam na tabela, pede-se:a) identificar qual dos meios granulares (A ou B) corresponde à areia mais uniforme.

Justificar a resposta;b) identificar, entre C1 e C2, qual refere-se ao antracito. Justificar a resposta;c) fazer a representação esquemática mostrando a posição relativa do antracito e da areia

no interior do filtro.Tabela – Características dos meios granulares

Parâmetros A B C1 C2

Lf (m) 0,6 a 0,8 ≥ 1,0 0,20 a 0,30 0,45 a 0,60CD ≤ 1,6 ≤ 1,2 ≤ 1,6 ≤ 1,6Dg (mm) 0,42 a 1,41 0,84 a 1,68 0,42 a 1,41 0,59 a 2,00TE (mm) 0,45 a 0,55 0,9 a1,3 0,40 a 0,60 0,90 a 1,10

EquaçõesA perda de carga no meio granular pode ser calcula pela equação de Ergun, que é válida para Número deReynolds (NRe = (ρa.V∞.Deq)/µ) de 1 a 2000. O regime de escoamento é considerado laminar quando se temNRe < 6 ou < 3 (há controvérsia entre autores diferentes). Para estes exercícios, desconsiderar a perda decarga na camada suporte.

( )�� ∞∞ −

+−

=eqi

i

eeqi

i

eaf

f

DX

gC

V

D

X

Cg

VL

H3

2

223

2 )1(75,11150

εε

ερεµ

(equação de Ergun)


146

(03) Uma ETA com vazão nominal de 600 L/s possui 6 filtros é operada segundo oprincípio da taxa declinante. Cada filtro possui câmara única de filtração com 4 m delargura e 10 m de comprimento, sabendo-se que:

a) o fundo do filtro possui vigas em V com orifícios de 15,9 mm, totalizando 2004orifícios por filtro;

a) a comporta de entrada aos filtros possui 40 cm de diâmetro;b) a tubulação de saída dos filtros possui 400 mm de diâmetro, 50 m de

comprimento equivalente e C=100;c) o vertedor de saída de água filtrada com caixa individual possui 1,0 m;d) o filtro é constituído de areia com grãos de 0,42 a 1,41 mm; CD=1,4; d10=0,6;

coeficiente de esfericidade 0,80, porosidade 0,40 e espessura total de 0,80 m.Pede-se:i) descrever o significado de se ter “câmara única de filtração”ii) montar as equações de perdas de carga envolvidas na unidade de filtração de taxa

declinante (à exceção da perda de carga no meio granular, já calculada em aula anterior).

Equações

� Perda de carga nos orifícios da viga e na comporta de entrada dos filtros: g

Vkh

2

2

= , considerar k=1 no

caso dos orifícios da viga e k=1,67 para a comporta.

� Vazão no vertedor retangular: 2/3..84,1 hLQ = , sendo Q em m3/s, L: largura do vertedor (m) e h: alturada lâmina de água (m)

Curva de distribuição granulométrica a ser considerada

(04) Tendo como base o roteiro que consta nas páginas finais da apostila e as equaçõesapresentadas a seguir, pede-se:

i) dimensionar as calhas de coleta de água de água de lavagem dos filtros eapresentar o esquema de sua seção tranversal, indicando as cotas;ii) calcular a perda de carga considerando o meio filtrante completamentefluidificado e mencionar a finalidade deste cálculo;


147

iii) calcular a velocidade mínima de fluidificação e a velocidade de fluidificaçãototal da areia;i) avaliar se a velocidade ascensional de 0,5 m/min é adequada para a lavagem dofiltro mencionado no exercício da aula anterior (comparar esta velocidadeascensional com as velocidades mínima de fluidificação e de fluidificação total daareia e calcular a expansão do meio filtrante para a velocidade ascensional de 0,5m/min);iv) calcular o gradiente de velocidade resultante da lavagem do filtro considerando-o completamente fluidificado

(05) Fazer o esquema (em corte) de uma unidade de filtração com taxa declinante eexplicar seu princípio de funcionamento.

Equações

� Vazão numa calha com seção transversal retangular 2/3..3,1 hbQ = , sendo b: largura da calha (m); h:altura da calha (m). Para o exercício, considerar b=0,5 m.

� Velocidade mínima de fluidificação [ ]1,180192,01,18 2 −+= aeqa

mf GD

Vρ

µ

� Velocidade de fluidificação total [ ]240546,024 2 −+= aeqa

ft GD

Vρ

µ

� Para o cálculo das veocidades de fluidificação, considerar Deq=d90 ou

�=

ieq

ieq

DX

D1

para meio

filtrante praticamente uniforme ou estratificado, respectivamente.

� Gradiente de velocidade no meio filtrante expandidofee

feaame L

HgVG

µερ

=

� Obs.: ττττ=µµµµ.Gm, sendo ττττ a força de cisalhamento

(06) Qualquer dispositivo que utilize a energia hidráulica dissipada em forma de perda decarga no fluxo da água através de um tanque, canal ou canalização, pode ser utilizado comoum floculador hidráulico. Assim, por exemplo, caso após a coagulação a água passe poruma tubulação com 600 m de extensão e 250 mm de diâmetro que veicula 20 L/s, pede-seavaliar a possibilidade da mesma ser utilizada como floculador. (Baseado no livro Richter eAzevedo Netto, pág.101 a 103). Considerar µ=0,001 N.s.m-2 e γ=9789 N.m-3 (a 20o C).

(07) Na NBR-12216 é estabelecido que não sendo possível proceder a ensaios delaboratório, as velocidades de sedimentação para o cálculo das taxas de aplicação nosdecantadores devem ser as seguintes: a) 1,74 cm/min para estações com capacidade de até1.000 m3/dia; b) 2,43 cm/min para estações com capacidade entre 1.000 e 10.000 m3/dia,em que é possível garantir bom controle operacional; caso contrário, 1,74 cm/min; c) 2,80cm/min para estações com capacidade superior a 10.000 m3/dia. Para fim de comparaçãopede-se calcular a área dos decantadores de uma ETA para as condições (a), (b) e (c) para avazão de 100 L/s. Supondo a existência de três decantadores e sabendo-se que em geral arelação entre comprimento e largura dos decantadores está compreendida na faixa 2 ≤ C/L


148

≤ 5, em que C é a largura e L o comprimento, determinar as dimensões em planta dosdecantadores.

(08) Levando em consideração que na NBR-12216 é mencionado que “(...) não sendopossível proceder a ensaios de laboratório, a vazão nos vertedores ou nos tubos perfuradosde coleta deve ser igual ou inferior a 1,8 L/s por metro”, determinar, para as condições doexercício 02, o comprimento das calhas de coleta de coleta de água decantada, caso ela sejafeita por meio de vertedores.

(09) Uma ETA com vazão nominal de 500 L/s possui 6 filtros com 24 m2 cada que sãooperados segundo o princípio da taxa decliante. Desejando-se avaliar a vazão afluente emcada unidade foi medida a perda de carga nas comportas de entrada submersa, tendo-seobtido h1=0,035 m; h2=0,05 m; h3=0,06 m; h4=0,025 m; h5=0,03 m e h6=0,08 m. Com basenestes dados pede-se para indicar o filtro mais sujo e o mais limpo da bateria e para calculara vazão afluente às seis unidades de filtração. (Baseado no livro do Luiz Di Bernardo, vol.2)


149

11.4 Padrão de potabilidade de água para consumo humano

Portaria n º 518, de 25 de março de 2004 (DOU. de 26/03/2004)

Estabelece os procedimentos e responsabilidades relativos ao controle e vigilância da qualidade da água paraconsumo humano e seu padrão de potabilidade, e dá outras providências.O MINISTRO DE ESTADO DA SAÚDE, INTERINO, no uso de suas atribuições e considerando o dispostono Art. 2º do Decreto nº 79.367, de 9 de março de 1977, resolve:Art. 1º Aprovar a Norma de Qualidade da Água para Consumo Humano, na forma do Anexo desta Portaria,de uso obrigatório em todo território nacional.Art. 2º Fica estabelecido o prazo máximo de 12 meses, contados a partir da publicação desta Portaria, paraque as instituições ou órgãos aos quais esta Norma se aplica, promovam as adequações necessárias a seucumprimento, no que se refere ao tratamento por filtração de água para consumo humano suprida pormanancial superficial e distribuída por meio de canalização e da obrigação do monitoramento decianobactérias e cianotoxinas.Art. 3º É de responsabilidade da União, dos Estados, dos Municípios e do Distrito Federal a adoção dasmedidas necessárias para o fiel cumprimento desta Portaria.Art. 4º O Ministério da Saúde promoverá, por intermédio da Secretaria de Vigilância em Saúde - SVS, arevisão da Norma de Qualidade da Água para Consumo Humano estabelecida nesta Portaria, no prazo de 5anos ou a qualquer tempo, mediante solicitação devidamente justificada de órgãos governamentais ou nãogovernamentais de reconhecida capacidade técnica nos setores objeto desta regulamentação.Art. 5º Fica delegada competência ao Secretário de Vigilância em Saúde para editar, quando necessário,normas regulamentadoras desta Portaria.Art. 6º Esta Portaria entra em vigor na data de sua publicação.Art. 7º Fica revogada a Portaria nº 1469, de 29 de dezembro de 2000, publicada no DOU nº 1-E de 2 dejaneiro de 2001 Seção 1, página nº 19.GASTÃO WAGNER DE SOUSA CAMPOS

ANEXO - NORMA DE QUALIDADE DA ÁGUA PARA CONSUMO HUMANO

CAPÍTULO I - DAS DISPOSIÇÕES PRELIMINARESArt. 1º Esta Norma dispõe sobre procedimentos e responsabilidades inerentes ao controle e à vigilância daqualidade da água para consumo humano e estabelece seu padrão de potabilidade e dá outras providências.Art. 2º Toda a água destinada ao consumo humano deve obedecer ao padrão de potabilidade e está sujeita àvigilância da qualidade da água.Art. 3º Esta Norma não se aplica às águas envasadas e a outras, cujos usos e padrões de qualidade sãoestabelecidos em legislação específica.

CAPÍTULO II - DAS DEFINIÇÕESArt. 4º Para os fins a que se destina esta Norma, são adotadas as seguintes definições:I. água potável água para consumo humano cujos parâmetros microbiológicos, físicos, químicos e radioativosatendam ao padrão de potabilidade e que não ofereça riscos à saúde;II. sistema de abastecimento de água para consumo humano instalação composta por conjunto de obras civis,materiais e equipamentos, destinada à produção e à distribuição canalizada de água potável para populações,sob a responsabilidade do poder público, mesmo que administrada em regime de concessão ou permissão;III. solução alternativa de abastecimento de água para consumo humano toda modalidade de abastecimentocoletivo de água distinta do sistema de abastecimento de água, incluindo, entre outras, fonte, poçocomunitário, distribuição por veículo transportador, instalações condominiais horizontal e vertical;IV. controle da qualidade da água para consumo humano conjunto de atividades, exercidas de forma contínuapelo(s) responsável(is) pela operação de sistema ou solução alternativa de abastecimento de água, destinadas averificar se a água fornecida à população é potável, assegurando a manutenção desta condição;V. vigilância da qualidade da água para consumo humano conjunto de ações adotadas continuamente pelaautoridade de saúde pública para verificar se a água consumida pela população atende à esta Norma e paraavaliar os riscos que os sistemas e as soluções alternativas de abastecimento de água representam para a saúdehumana;


150

VI. coliformes totais (bactérias do grupo coliforme) - bacilos gram-negativos, aeróbios ou anaeróbiosfacultativos, não formadores de esporos, oxidase-negativos, capazes de desenvolver na presença de saisbiliares ou agentes tensoativos que fermentam a lactose com produção de ácido, gás e aldeído a 35,0 ± 0,5 oCem 24-48 horas, e que podem apresentar atividade da enzima ß -galactosidase. A maioria das bactérias dogrupo coliforme pertence aos gêneros Escherichia, Citrobacter, Klebsiella e Enterobacter, embora váriosoutros gêneros e espécies pertençam ao grupo;VII. coliformes termotolerantes - subgrupo das bactérias do grupo coliforme que fermentam a lactose a 44,5 ±0,2oC em 24 horas; tendo como principal representante a Escherichia coli, de origem exclusivamente fecal;VIII. Escherichia Coli - bactéria do grupo coliforme que fermenta a lactose e manitol, com produção de ácidoe gás a 44,5 ± 0,2oC em 24 horas, produz indol a partir do triptofano, oxidase negativa, não hidroliza a uréia eapresenta atividade das enzimas ß galactosidase e ß glucoronidase, sendo considerada o mais específicoindicador de contaminação fecal recente e de eventual presença de organismos patogênicos;IX. contagem de bactérias heterotróficas - determinação da densidade de bactérias que são capazes deproduzir unidades formadoras de colônias (UFC), na presença de compostos orgânicos contidos em meio decultura apropriada, sob condições pré-estabelecidas de incubação: 35,0, ± 0,5oC por 48 horas;X.cianobactérias - microorganismos procarióticos autotróficos, também denominados como cianofíceas (algasazuis), capazes de ocorrer em qualquer manancial superficial especialmente naqueles com elevados níveis denutrientes (nitrogênio e fósforo), podendo produzir toxinas com efeitos adversos à saúde; eXI. cianotoxinas - toxinas produzidas por cianobactérias que apresentam efeitos adversos à saúde por ingestãooral, incluindo:a)microcistinas - hepatotoxinas heptapeptídicas cíclicas produzidas por cianobactérias, com efeito potente deinibição de proteínas fosfatases dos tipos 1 e 2A e promotoras de tumores;b)cilindrospermopsina - alcalóide guanidínico cíclico produzido por cianobactérias, inibidor de sínteseprotéica, predominantemente hepatotóxico, apresentando também efeitos citotóxicos nos rins, baço, coração eoutros órgãos; ec)saxitoxinas - grupo de alcalóides carbamatos neurotóxicos produzido por cianobactérias, não sulfatados(saxitoxinas) ou sulfatados (goniautoxinas e C-toxinas) e derivados decarbamil, apresentando efeitos deinibição da condução nervosa por bloqueio dos canais de sódio.

CAPÍTULO III - DOS DEVERES E DAS RESPONSABILIDADES

Seção I - Do Nível FederalArt. 5º São deveres e obrigações do Ministério da Saúde, por intermédio da FUNASA:I-promover e acompanhar a vigilância da qualidade da água, em articulação com as Secretarias de Saúde dosEstados e do Distrito Federal e com os responsáveis pelo controle de qualidade da água, nos termos dalegislação que regulamenta o SUS;II-estabelecer as referências laboratoriais nacionais e regionais, para dar suporte às ações de maiorcomplexidade na vigilância da qualidade da água para consumo humano;III-aprovar e registrar as metodologias não contempladas nas referências citadas no artigo 16 deste Anexo;IV-definir diretrizes específicas para o estabelecimento de um plano de amostragem a ser implementado pelosEstados, Distrito Federal ou Municípios, no exercício das atividades de vigilância da qualidade da água, noâmbito do Sistema Único de Saúde SUS; eexecutar ações de vigilância da qualidade da água, de forma complementar, em caráter excepcional, quandoconstatada, tecnicamente, insuficiência da ação estadual, nos termos da regulamentação do SUS.

Seção II - Do Nível Estadual e Distrito FederalArt. 6º São deveres e obrigações das Secretarias de Saúde dos Estados e do Distrito Federal:I-promover e acompanhar a vigilância da qualidade da água em sua área de competência, em articulação como nível municipal e os responsáveis pelo controle de qualidade da água, nos termos da legislação queregulamenta o SUS;II-garantir, nas atividades de vigilância da qualidade da água, a implementação de um plano de amostragempelos municípios, observadas as diretrizes específicas a serem elaboradas pela FUNASA;III-estabelecer as referências laboratoriais estaduais e do Distrito Federal para dar suporte às ações devigilância da qualidade da água para consumo humano; eIV.executar ações de vigilância da qualidade da água, de forma complementar, em caráter excepcional,quando constatada, tecnicamente, insuficiência da ação municipal, nos termos da regulamentação do SUS.


151

Seção III - Do Nível MunicipalArt. 7º São deveres e obrigações das Secretarias Municipais de Saúde:I.exercer a vigilância da qualidade da água em sua área de competência, em articulação com os responsáveispelo controle de qualidade da água, de acordo com as diretrizes do SUS;II. sistematizar e interpretar os dados gerados pelo responsável pela operação do sistema ou soluçãoalternativa de abastecimento de água, assim como, pelos órgãos ambientais e gestores de recursos hídricos,em relação às características da água nos mananciais, sob a perspectiva da vulnerabilidade do abastecimentode água quanto aos riscos à saúde da população;III.estabelecer as referências laboratoriais municipais para dar suporte às ações de vigilância da qualidade daágua para consumo humano;IV.efetuar, sistemática e permanentemente, avaliação de risco à saúde humana de cada sistema deabastecimento ou solução alternativa, por meio de informações sobre:a)a ocupação da bacia contribuinte ao manancial e o histórico das características de suas águas;b)as características físicas dos sistemas, práticas operacionais e de controle da qualidade da água;c)o histórico da qualidade da água produzida e distribuída; ed) a associação entre agravos à saúde e situações de vulnerabilidade do sistema.V.auditar o controle da qualidade da água produzida e distribuída e as práticas operacionais adotadas;VI.garantir à população informações sobre a qualidade da água e riscos à saúde associados, nos termos doinciso VI do artigo 9 deste Anexo;VII.manter registros atualizados sobre as características da água distribuída, sistematizados de formacompreensível à população e disponibilizados para pronto acesso e consulta pública;VIII.manter mecanismos para recebimento de queixas referentes às características da água e para a adoção dasprovidências pertinentes;IX.informar ao responsável pelo fornecimento de água para consumo humano sobre anomalias e nãoconformidades detectadas, exigindo as providências para as correções que se fizerem necessárias;X. aprovar o plano de amostragem apresentado pelos responsáveis pelo controle da qualidade da água desistema ou solução alternativa de abastecimento de água, que deve respeitar os planos mínimos deamostragem expressos nas Tabelas 6, 7, 8 e 9;XI.implementar um plano próprio de amostragem de vigilância da qualidade da água, consoante diretrizesespecíficas elaboradas pela FUNASA; eXII.definir o responsável pelo controle da qualidade da água de solução alternativa.

Seção IV - Do Responsável pela Operação de Sistema e/ou Solução AlternativaArt. 8º Cabe ao(s) responsável(is) pela operação de sistema ou solução alternativa de abastecimento de águaexercer o controle da qualidade da água.Parágrafo único. Em caso de administração, em regime de concessão ou permissão, do sistema deabastecimento de água, é a concessionária ou a permissionária a responsável pelo controle da qualidade daágua.Art. 9º Ao(s) responsável(is) pela operação de sistema de abastecimento de água incumbe:I.operar e manter sistema de abastecimento de água potável para a população consumidora em conformidadecom as normas técnicas aplicáveis publicadas pela ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas e comoutras normas e legislações pertinentes;II.manter e controlar a qualidade da água produzida e distribuída, por meio de:a)controle operacional das unidades de captação, adução, tratamento, reservação e distribuição;b)exigência do controle de qualidade, por parte dos fabricantes de produtos químicos utilizados no tratamentoda água e de materiais empregados na produção e distribuição que tenham contato com a água;c)capacitação e atualização técnica dos profissionais encarregados da operação do sistema e do controle daqualidade da água; ed)análises laboratoriais da água, em amostras provenientes das diversas partes que compõem o sistema deabastecimento.III. manter avaliação sistemática do sistema de abastecimento de água, sob a perspectiva dos riscos à saúde,com base na ocupação da bacia contribuinte ao manancial, no histórico das características de suas águas, nascaracterísticas físicas do sistema, nas práticas operacionais e na qualidade da água distribuída;IV. encaminhar à autoridade de saúde pública, para fins de comprovação do atendimento a esta Norma,relatórios mensais com informações sobre o controle da qualidade da água, segundo modelo estabelecido pelareferida autoridade;


152

V. promover, em conjunto com os órgãos ambientais e gestores de recursos hídricos, as ações cabíveis para aproteção do manancial de abastecimento e de sua bacia contribuinte, assim como efetuar controle dascaracterísticas das suas águas, nos termos do artigo 19 deste Anexo, notificando imediatamente a autoridadede saúde pública sempre que houver indícios de risco à saúde ou sempre que amostras coletadas apresentaremresultados em desacordo com os limites ou condições da respectiva classe de enquadramento, conformedefinido na legislação específica vigente;VI. fornecer a todos os consumidores, nos termos do Código de Defesa do Consumidor, informações sobre aqualidade da água distribuída, mediante envio de relatório, dentre outros mecanismos, com periodicidademínima anual e contendo, pelo menos as seguintes informações:a)descrição dos mananciais de abastecimento, incluindo informações sobre sua proteção, disponibilidade equalidade da água;b)estatística descritiva dos valores de parâmetros de qualidade detectados na água, seu significado, origem eefeitos sobre a saúde; ec)ocorrência de não conformidades com o padrão de potabilidade e as medidas corretivas providenciadas.VII. manter registros atualizados sobre as características da água distribuída, sistematizados de formacompreensível aos consumidores e disponibilizados para pronto acesso e consulta pública;VIII. comunicar, imediatamente, à autoridade de saúde pública e informar, adequadamente, à população adetecção de qualquer anomalia operacional no sistema ou não conformidade na qualidade da água tratada,identificada como de risco à saúde, adotando-se as medidas previstas no artigo 29 deste Anexo; eIX. manter mecanismos para recebimento de queixas referentes às características da água e para a adoção dasprovidências pertinentes.Art. 10. Ao responsável por solução alternativa de abastecimento de água, nos termos do inciso XIII do artigo7 deste Anexo, incumbe:I. requerer, junto à autoridade de saúde pública, autorização para o fornecimento de água apresentando laudosobre a análise da água a ser fornecida, incluindo os parâmetros de qualidade previstos nesta Portaria,definidos por critério da referida autoridade;II. operar e manter solução alternativa que forneça água potável em conformidade com as normas técnicasaplicáveis, publicadas pela ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas, e com outras normas elegislações pertinentes;III. manter e controlar a qualidade da água produzida e distribuída, por meio de análises laboratoriais, nostermos desta Portaria e, a critério da autoridade de saúde pública, de outras medidas conforme inciso II doartigo anterior;IV. encaminhar à autoridade de saúde pública, para fins de comprovação, relatórios com informações sobre ocontrole da qualidade da água, segundo modelo e periodicidade estabelecidos pela referida autoridade, sendono mínimo trimestral;V. efetuar controle das características da água da fonte de abastecimento, nos termos do artigo 19 desteAnexo, notificando, imediatamente, à autoridade de saúde pública sempre que houver indícios de risco àsaúde ou sempre que amostras coletadas apresentarem resultados em desacordo com os limites ou condiçõesda respectiva classe de enquadramento, conforme definido na legislação específica vigente;VI. manter registros atualizados sobre as características da água distribuída, sistematizados de formacompreensível aos consumidores e disponibilizados para pronto acesso e consulta pública;VII. comunicar, imediatamente, à autoridade de saúde pública competente e informar, adequadamente, àpopulação a detecção de qualquer anomalia identificada como de risco à saúde, adotando-se as medidasprevistas no artigo 29; eVIII. manter mecanismos para recebimento de queixas referentes às características da água e para a adoçãodas providências pertinentes.

CAPÍTULO IV - DO PADRÃO DE POTABILIDADEArt.11. A água potável deve estar em conformidade com o padrão microbiológico conforme Tabela 1, aseguir:

Tabela 1 - Padrão microbiológico de potabilidade da água para consumo humanoPARÂMETRO VMP(1)

Água para consumo humano(2)

Escherichia coli ou coliformestermotolerantes(3)

Ausência em 100ml


153

Água na saída do tratamentoColiformes totais Ausência em 100ml

Água tratada no sistema de distribuição (reservatórios e rede)Escherichia coli ou coliformestermotolerantes(3)

Ausência em 100ml

Coliformes totais Sistemas que analisam até 40 amostraspor mês:Ausência em 100ml em 95% dasamostras examinadas no mês;Sistemas que analisam mais de 40amostras por mês:Apenas uma amostra poderá apresentarmensalmente resultado positivo em100ml

NOTAS: (1) Valor Máximo Permitido.(2) água para consumo humano em toda e qualquer situação, incluindo fontes individuais como poços, minas,nascentes, dentre outras.(3) a detecção de Escherichia coli deve ser preferencialmente adotada.§ 1º No controle da qualidade da água, quando forem detectadas amostras com resultado positivo paracoliformes totais, mesmo em ensaios presuntivos, novas amostras devem ser coletadas em dias imediatamentesucessivos até que as novas amostras revelem resultado satisfatório. Nos sistemas de distribuição, a recoletadeve incluir, no mínimo, três amostras simultâneas, sendo uma no mesmo ponto e duas outras localizadas amontante e a jusante.§ 2º Amostras com resultados positivos para coliformes totais devem ser analisadas para Escherichia coli e,ou, coliformes termotolerantes, devendo, neste caso, ser efetuada a verificação e confirmação dos resultadospositivos.§ 3º O percentual de amostras com resultado positivo de coliformes totais em relação ao total de amostrascoletadas nos sistemas de distribuição deve ser calculado mensalmente, excluindo as amostras extras(recoleta).§ 4º O resultado negativo para coliformes totais das amostras extras (recoletas) não anula o resultadooriginalmente positivo no cálculo dos percentuais de amostras com resultado positivo.§ 5º Na proporção de amostras com resultado positivo admitidas mensalmente para coliformes totais nosistema de distribuição, expressa na Tabela 1, não são tolerados resultados positivos que ocorram em recoleta,nos termos do § 1º deste artigo.§ 6º Em 20% das amostras mensais para análise de coliformes totais nos sistemas de distribuição, deve serefetuada a contagem de bactérias heterotróficas e, uma vez excedidas 500 unidades formadoras de colônia(UFC) por ml, devem ser providenciadas imediata recoleta, inspeção local e, se constatada irregularidade,outras providências cabíveis.§ 7º Em complementação, recomenda-se a inclusão de pesquisa de organismos patogênicos, com o objetivode atingir, como meta, um padrão de ausência, dentre outros, de enterovírus, cistos de Giardia spp e oocistosde Cryptosporidium sp.§ 8º Em amostras individuais procedentes de poços, fontes, nascentes e outras formas de abastecimento semdistribuição canalizada, tolera-se a presença de coliformes totais, na ausência de Escherichia coli e, ou,coliformes termotolerantes, nesta situação devendo ser investigada a origem da ocorrência, tomadasprovidências imediatas de caráter corretivo e preventivo e realizada nova análise de coliformes.Art. 12. Para a garantia da qualidade microbiológica da água, em complementação às exigências relativas aosindicadores microbiológicos, deve ser observado o padrão de turbidez expresso na Tabela 2, abaixo:

Tabela 2 - Padrão de turbidez para água pós-filtração ou pré-desinfecçãoTRATAMENTO DA ÁGUA VMP(1)

Desinfecção (água subterrânea) 1,0 UT(2) em 95% das amostrasFiltração rápida (tratamento completoou filtração direta)

1,0 UT(2)


154

Filtração lenta 2,0 UT(2) em 95% das amostrasNOTAS: (1) Valor máximo permitido.(2) Unidade de turbidez.§ 1º Dentre os 5% dos valores permitidos de turbidez superiores aos VMP estabelecidos na Tabela 2, o limitemáximo para qualquer amostra pontual deve ser de 5,0 UT, assegurado, simultaneamente, o atendimento aoVMP de 5,0 UT em qualquer ponto da rede no sistema de distribuição.§ 2º Com vistas a assegurar a adequada eficiência de remoção de enterovírus, cistos de Giardia spp e oocistosde Cryptosporidium sp., recomenda-se, enfaticamente, que, para a filtração rápida, se estabeleça como meta aobtenção de efluente filtrado com valores de turbidez inferiores a 0,5 UT em 95% dos dados mensais e nuncasuperiores a 5,0 UT.§ 3º O atendimento ao percentual de aceitação do limite de turbidez, expresso na Tabela 2, deve serverificado, mensalmente, com base em amostras no mínimo diárias para desinfecção ou filtração lenta e acada quatro horas para filtração rápida, preferivelmente, em qualquer caso, no efluente individual de cadaunidade de filtração.Art. 13. Após a desinfecção, a água deve conter um teor mínimo de cloro residual livre de 0,5 mg/L, sendoobrigatória a manutenção de, no mínimo, 0,2 mg/L em qualquer ponto da rede de distribuição, recomendando-se que a cloração seja realizada em pH inferior a 8,0 e tempo de contato mínimo de 30 minutos.Parágrafo único. Admite-se a utilização de outro agente desinfetante ou outra condição de operação doprocesso de desinfecção, desde que fique demonstrado pelo responsável pelo sistema de tratamento umaeficiência de inativação microbiológica equivalente à obtida com a condição definida neste artigo.Art.14. A água potável deve estar em conformidade com o padrão de substâncias químicas que representamrisco para a saúde expresso na Tabela 3, a seguir:

Tabela 3 - Padrão de potabilidade para substâncias químicas que representam risco à saúdePARÂMETRO Unidade VMP(1)

INORGÂNICASAntimônio mg/L 0,005Arsênio mg/L 0,01Bário mg/L 0,7Cádmio mg/L 0,005Cianeto mg/L 0,07Chumbo mg/L 0,01Cobre mg/L 2Cromo mg/L 0,05Fluoreto(2) mg/L 1,5Mercúrio mg/L 0,001Nitrato (como N) mg/L 10Nitrito (como N) mg/L 1Selênio mg/L 0,01

ORGÂNICASAcrilamida µg/L 0,5Benzeno µg/L 5Benzo[a]pireno µg/L 0,7Cloreto de Vinila µg/L 51,2 Dicloroetano µg/L 101,1 Dicloroeteno µg/L 30Diclorometano µg/L 20Estireno µg/L 20Tetracloreto de Carbono µg/L 2Tetracloroeteno µg/L 40Triclorobenzenos µg/L 20Tricloroeteno µg/L 70


155

AGROTÓXICOSAlaclor µg/L 20,0Aldrin e Dieldrin µg/L 0,03Atrazina µg/L 2Bentazona µg/L 300Clordano (isômeros) µg/L 0,22,4 D µg/L 30DDT (isômeros) µg/L 2Endossulfan µg/L 20Endrin µg/L 0,6Glifosato µg/L 500Heptacloro e Heptacloroepóxido

µg/L 0,03

Hexaclorobenzeno µg/L 1Lindano (g-BHC) µg/L 2Metolacloro µg/L 10Metoxicloro µg/L 20Molinato µg/L 6Pendimetalina µg/L 20Pentaclorofenol µg/L 9Permetrina µg/L 20Propanil µg/L 20Simazina µg/L 2Trifluralina µg/L 20

CIANOTOXINASMicrocistinas(3) µg/L 1,0

DESINFETANTES E PRODUTOS SECUNDÁRIOS DA DESINFECÇÃOBromato mg/L 0,025Clorito mg/L 0,2Cloro livre mg/L 5Monocloramina mg/L 32,4,6 Triclorofenol mg/L 0,2Trihalometanos Total mg/L 0,1

NOTAS: (1) Valor Máximo Permitido.(2) Os valores recomendados para a concentração de íon fluoreto devem observar à legislação específicavigente relativa à fluoretação da água, em qualquer caso devendo ser respeitado o VMP desta Tabela.(3) É aceitável a concentração de até 10 µg/L de microcistinas em até 3 (três) amostras, consecutivas ou não,nas análises realizadas nos últimos 12 (doze) meses.(4) Análise exigida de acordo com o desinfetante utilizado.§ 1º Recomenda-se que as análises para cianotoxinas incluam a determinação de cilindrospermopsina esaxitoxinas (STX), observando, respectivamente, os valores limites de 15,0 µg/L e 3,0 µg/L de equivalentesSTX/L.§ 2º Para avaliar a presença dos inseticidas organofosforados e carbamatos na água, recomenda-se adeterminação da atividade da enzima acetilcolinesterase, observando os limites máximos de 15% ou 20% deinibição enzimática, quando a enzima utilizada for proveniente de insetos ou mamíferos, respectivamente.Art. 15. A água potável deve estar em conformidade com o padrão de radioatividade expresso na Tabela 4, aseguir:

Tabela 4 – Padrão de radioatividade para água potávelParâmetro Unidade VMP(1)

Radioatividade alfa global Bq/L 0,1(2)


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Radioatividade beta global Bq/L 1,0(2)

NOTAS: (1) Valor máximo permitido.(2) Se os valores encontrados forem superiores aos VMP, deverá ser feita a identificação dos radionuclídeospresentes e a medida das concentrações respectivas. Nesses casos, deverão ser aplicados, para osradionuclídeos encontrados, os valores estabelecidos pela legislação pertinente da Comissão Nacional deEnergia Nuclear - CNEN, para se concluir sobre a potabilidade da água.Art. 16. A água potável deve estar em conformidade com o padrão de aceitação de consumo expresso naTabela 5, a seguir:

Tabela 5 - Padrão de aceitação para consumo humanoParâmetro Unidade VMP(1)

Alumínio mg/L 0,2Amônia (como NH3) mg/L 1,5Cloreto mg/L 250Cor Aparente uH(2) 15Dureza mg/L 500Etilbenzeno mg/L 0,2Ferro mg/L 0,3Manganês mg/L 0,1Monoclorobenzeno mg/L 0,12Odor - Não objetável(3)

Gosto - Não objetável(3)

Sódio mg/L 200Sólidos dissolvidos totais mg/L 1.000Sulfato mg/L 250Sulfeto de Hidrogênio mg/L 0,05Surfactantes mg/L 0,5Tolueno mg/L 0,17Turbidez UT(4) 5Zinco mg/L 5Xileno mg/L 0,3

NOTAS: (1) Valor máximo permitido.(2) Unidade Hazen (mg PtCo/L).(3) critério de referência(4) Unidade de turbidez.§ 1º Recomenda-se que, no sistema de distribuição, o pH da água seja mantido na faixa de 6,0 a 9,5.§ 2º Recomenda-se que o teor máximo de cloro residual livre, em qualquer ponto do sistema deabastecimento, seja de 2,0 mg/L.§ 3º Recomenda-se a realização de testes para detecção de odor e gosto em amostras de água coletadas nasaída do tratamento e na rede de distribuição de acordo com o plano mínimo de amostragem estabelecido paracor e turbidez nas Tabelas 6 e 7.Art. 17. As metodologias analíticas para determinação dos parâmetros físicos, químicos, microbiológicos e deradioatividade devem atender às especificações das normas nacionais que disciplinem a matéria, da ediçãomais recente da publicação Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, de autoria dasinstituições American Public Health Association (APHA), American Water Works Association (AWWA) eWater Environment Federation (WEF), ou das normas publicadas pela ISO (International StandartizationOrganization).§ 1º Para análise de cianobactérias e cianotoxinas e comprovação de toxicidade por bioensaios emcamundongos, até o estabelecimento de especificações em normas nacionais ou internacionais quedisciplinem a matéria, devem ser adotadas as metodologias propostas pela Organização Mundial da Saúde(OMS) em sua publicação Toxic cyanobacteria in water: a guide to their public health consequences,monitoring and management.§ 2º Metodologias não contempladas nas referências citadas no § 1º e "caput" deste artigo, aplicáveis aosparâmetros estabelecidos nesta Norma, devem, para ter validade, receber aprovação e registro pela FUNASA.


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§ 3º As análises laboratoriais para o controle e a vigilância da qualidade da água podem ser realizadas emlaboratório próprio ou não que, em qualquer caso, deve manter programa de controle de qualidade interna ouexterna ou ainda ser acreditado ou certificado por órgãos competentes para esse fim.CAPÍTULO V - DOS PLANOS DE AMOSTRAGEMArt. 18. Os responsáveis pelo controle da qualidade da água de sistema ou solução alternativa deabastecimento de água devem elaborar e aprovar, junto à autoridade de saúde pública, o plano de amostragemde cada sistema, respeitando os planos mínimos de amostragem expressos nas Tabelas 6, 7, 8 e 9.

Tabela 6 - Número mínimo de amostras para o controle da qualidade da água de sistema deabastecimento, para fins de análises físicas, químicas e de radioatividade, em função do ponto deamostragem, da população abastecida e do tipo de manancial

SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO(RESERVATÓRIOS E REDE)População abastecidaPARÂMETRO TIPO DE

MANANCIAL

SAÍDA DOTRATAMENTO(NÚMERO DEAMOSTRAS PORUNIDADE DETRATAMENTO)

< 50.000 hab. 50.000 a250.000 hab.

> 250.000 hab.

CorTurbidezpH

Superficial 1 10 1 para cada5.000 hab.

40 + (1 para cada25.000 hab.)

Subterrâneo 1 5 1 para cada10.000 hab.

20 + (1 para cada50.000 hab.)

CRL(1) Superficial 1Subterrâneo 1

(Conforme § 3º do artigo 18)

Fluoreto Superficial ouSubterrêneo 1 5 1 para cada

10.000 hab.20 + (1 para cada50.000 hab.)-

Cianotoxinas Superficial (Conforme § 5º do artigo18) - - -

Trihalometanos Superficial 1 1(2) 4(2) 4(2)Subterrâneo - 1(2) 1(2) 1(2)

Demais parâmetros(2) Superficial ouSubterrâneo 1 1(4) 1(4) 1(4)

NOTAS: (1) Cloro residual livre.(2) As amostras devem ser coletadas, preferencialmente, em pontos de maior tempo de detenção da água nosistema de distribuição.(3) Apenas será exigida obrigatoriedade de investigação dos parâmetros radioativos quando da evidência decausas de radiação natural ou artificial.(4) Dispensada análise na rede de distribuição quando o parâmetro não for detectado na saída do tratamento e,ou, no manancial, à exceção de substâncias que potencialmente possam ser introduzidas no sistema ao longoda distribuição.

Tabela 7 - Freqüência mínima de amostragem para o controle da qualidade da água de sistema deabastecimento, para fins de análises físicas, químicas e de radioatividade, em função do ponto deamostragem, da população abastecida e do tipo de manancial

SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO(RESERVATÓRIOS E REDE)

PARÂMETRO TIPO DEMANANCIAL

SAÍDA DOTRATAMENTO(FREQUENCIA PORUNIDADE DETRATAMENTO)

População abastecida

<50.000 hab. 50.000 a250.000 hab.

>250.000 hab.

CorTurbidezPHFlúor

Superficial A cada 2 horas Mensal Mensal Mensal

Subterrâneo DiáriaCRL(1) Superficial A cada 2 horas (Conforme § 3º do artigo 18)

Subterrâneo Diária


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Cianotoxinas Superficial Semanal (Conforme § 5º doartigo 18) - - -

Trihalometanos Superficial Trimestral Trimestral Trimestral TrimestralSubterrâneo - Anual Semestral Semestral

Demais parâmetros(2) Superficial ouSubterrâneo Semestral Semestral(3) Semestral(3) Semestral(3)

NOTAS: (1) Cloro residual livre.(2) Apenas será exigida obrigatoriedade de investigação dos parâmetros radioativos quando da evidência decausas de radiação natural ou artificial.(3) Dispensada análise na rede de distribuição quando o parâmetro não for detectado na saída do tratamento e,ou, no manancial, à exceção de substâncias que potencialmente possam ser introduzidas no sistema ao longoda distribuição.

Tabela 8 - Número mínimo de amostras mensais para o controle da qualidade da água de sistema deabastecimento, para fins de análises microbiológicas, em função da população abastecida.

Sistema de distribuição (reservatórios e rede)População abastecidaParâmetro< 5.000 hab. 5.000 a 20.000

hab.20.000 a250.000 hab. > 250.000 hab.

Coliformes totais 10 1 para cada500 hab.

30 + (1 paracada 2.000hab.)

105 + (1 para cada 5.000hab.) Máximo de 1.000

NOTA: na saída de cada unidade de tratamento devem ser coletadas, no mínimo, 2 (duas) amostra semanais,recomendando-se a coleta de, pelo menos, 4 (quatro) amostras semanais.

Tabela 9 - Número mínimo de amostras e freqüência mínima de amostragem para o controle daqualidade da água de solução alternativa, para fins de análises físicas, químicas e microbiológicas, emfunção do tipo de manancial e do ponto de amostragem.


SAÍDA DOTRATAMENtO(para águacanalizada)

Número de amostrasretiradas No ponto deconsumo(1) (para cada500 hab.)

Freqüência de Amostragem

Cor, turbidez, pH ecoliformes totais(2)

Superficial 1 1 Semanal

Subterrâneo 1 1 MensalCRL(2) (3) Superficial ou

Subterrâneo1 1 Diário

NOTAS: (1) Devem ser retiradas amostras em, no mínimo, 3 pontos de consumo de água.(2) Para veículos transportadores de água para consumo humano, deve ser realizada 1 (uma) análise de CRLem cada carga e 1 (uma) análise, na fonte de fornecimento, de cor, turbidez, PH e coliformes totais comfreqüência mensal, ou outra amostragem determinada pela autoridade de saúde pública.(3) Cloro residual livre.§ 1º A amostragem deve obedecer aos seguintes requisitos:I.distribuição uniforme das coletas ao longo do período; eII. representatividade dos pontos de coleta no sistema de distribuição (reservatórios e rede), combinandocritérios de abrangência espacial e pontos estratégicos, entendidos como aqueles próximos a grandecirculação de pessoas (terminais rodoviários, terminais ferroviários, etc.) ou edifícios que alberguem grupospopulacionais de risco (hospitais, creches, asilos, etc.), aqueles localizados em trechos vulneráveis do sistemade distribuição (pontas de rede, pontos de queda de pressão, locais afetados por manobras, sujeitos àintermitência de abastecimento, reservatórios, etc.) e locais com sistemáticas notificações de agravos à saúdetendo como possíveis causas agentes de veiculação hídrica.§ 2º No número mínimo de amostras coletadas na rede de distribuição, previsto na Tabela 8, não se incluemas amostras extras (recoletas).


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§ 3º Em todas as amostras coletadas para análises microbiológicas deve ser efetuada, no momento da coleta,medição de cloro residual livre ou de outro composto residual ativo, caso o agente desinfetante utilizado nãoseja o cloro.§ 4º Para uma melhor avaliação da qualidade da água distribuída, recomenda-se que, em todas as amostrasreferidas no § 3º deste artigo, seja efetuada a determinação de turbidez.§ 5º Sempre que o número de cianobactérias na água do manancial, no ponto de captação, exceder 20.000células/ml (2mm3/L de biovolume), durante o monitoramento que trata o § 3º do artigo 19, será exigida aanálise semanal de cianotoxinas na água na saída do tratamento e nas entradas (hidrômetros) das clínicas dehemodiálise e indústrias de injetáveis, sendo que esta análise pode ser dispensada quando não houvercomprovação de toxicidade na água bruta por meio da realização semanal de bioensaios em camundongos.Art. 19. Os responsáveis pelo controle da qualidade da água de sistemas e de soluções alternativas deabastecimento supridos por manancial superficial devem coletar amostras semestrais da água bruta, junto doponto de captação, para análise de acordo com os parâmetros exigidos na legislação vigente de classificação eenquadramento de águas superficiais, avaliando a compatibilidade entre as características da água bruta e otipo de tratamento existente.§ 1º O monitoramento de cianobactérias na água do manancial, no ponto de captação, deve obedecerfreqüência mensal, quando o número de cianobactérias não exceder 10.000 células/ml (ou 1mm3/L debiovolume), e semanal, quando o número de cianobactérias exceder este valor.§ 2º É vedado o uso de algicidas para o controle do crescimento de cianobactérias ou qualquer intervenção nomanancial que provoque a lise das células desses microrganismos, quando a densidade das cianobactériasexceder 20.000 células/ml (ou 2mm3/L de biovolume), sob pena de comprometimento da avaliação de riscosà saúde associados às cianotoxinas.Art. 20. A autoridade de saúde pública, no exercício das atividades de vigilância da qualidade da água, deveimplementar um plano próprio de amostragem, consoante diretrizes específicas elaboradas no âmbito doSistema Único de Saúde - SUS.

CAPÍTULO VI - DAS EXIGÊNCIAS APLICÁVEIS AOS SISTEMAS E SOLUÇÕESALTERNATIVAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUAArt. 21. O sistema de abastecimento de água deve contar com responsável técnico, profissionalmentehabilitado.Art. 22. Toda água fornecida coletivamente deve ser submetida a processo de desinfecção, concebido eoperado de forma a garantir o atendimento ao padrão microbiológico desta Norma.Art. 23. Toda água para consumo humano suprida por manancial superficial e distribuída por meio decanalização deve incluir tratamento por filtração.Art. 24. Em todos os momentos e em toda sua extensão, a rede de distribuição de água deve ser operada compressão superior à atmosférica.§ 1º Caso esta situação não seja observada, fica o responsável pela operação do serviço de abastecimento deágua obrigado a notificar a autoridade de saúde pública e informar à população, identificando períodos elocais de ocorrência de pressão inferior à atmosférica.§ 2º Excepcionalmente, caso o serviço de abastecimento de água necessite realizar programa de manobras narede de distribuição, que possa submeter trechos a pressão inferior à atmosférica, o referido programa deveser previamente comunicado à autoridade de saúde pública.Art. 25. O responsável pelo fornecimento de água por meio de veículos deve:I-garantir o uso exclusivo do veículo para este fim;II-manter registro com dados atualizados sobre o fornecedor e, ou, sobre a fonte de água; eIII-manter registro atualizado das análises de controle da qualidade da água.§ 1º A água fornecida para consumo humano por meio de veículos deve conter um teor mínimo de clororesidual livre de 0,5 mg/L.§ 2º O veículo utilizado para fornecimento de água deve conter, de forma visível, em sua carroceria, ainscrição: "ÁGUA POTÁVEL".

CAPÍTULO VII - DAS PENALIDADESArt. 26. Serão aplicadas as sanções administrativas cabíveis, aos responsáveis pela operação dos sistemas ousoluções alternativas de abastecimento de água, que não observarem as determinações constantes destaPortaria.


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Art. 27. As Secretarias de Saúde dos Estados, do Distrito Federal e dos municípios estarão sujeitas asuspensão de repasse de recursos do Ministério da Saúde e órgãos ligados, diante da inobservância do contidonesta Portaria.Art. 28. Cabe ao Ministério da Saúde, por intermédio da FUNASA, e às autoridades de saúde pública dosEstados, do Distrito Federal e dos Municípios, representadas pelas respectivas Secretarias de Saúde ou órgãosequivalentes, fazer observar o fiel cumprimento desta Norma, nos termos da legislação que regulamenta oSistema Único de Saúde SUS.

CAPÍTULO VIII - DAS DISPOSIÇÕES FINAISArt. 29. Sempre que forem identificadas situações de risco à saúde, o responsável pela operação do sistema ousolução alternativa de abastecimento de água e as autoridades de saúde pública devem estabelecerentendimentos para a elaboração de um plano de ação e tomada das medidas cabíveis, incluindo a eficazcomunicação à população, sem prejuízo das providências imediatas para a correção da anormalidade.Art. 30. O responsável pela operação do sistema ou solução alternativa de abastecimento de água podesolicitar à autoridade de saúde pública a alteração na freqüência mínima de amostragem de determinadosparâmetros estabelecidos nesta Norma.Parágrafo único. Após avaliação criteriosa, fundamentada em inspeções sanitárias e, ou, em histórico mínimode dois anos do controle e da vigilância da qualidade da água, a autoridade de saúde pública decidirá quantoao deferimento da solicitação, mediante emissão de documento específico.Art. 31. Em função de características não conformes com o padrão de potabilidade da água ou de outrosfatores de risco, a autoridade de saúde pública competente, com fundamento em relatório técnico, determinaráao responsável pela operação do sistema ou solução alternativa de abastecimento de água que amplie onúmero mínimo de amostras, aumente a freqüência de amostragem ou realize análises laboratoriais deparâmetros adicionais ao estabelecido na presente Norma.Art. 32. Quando não existir na estrutura administrativa do estado a unidade da Secretaria de Saúde, os deverese responsabilidades previstos no artigo 6º deste Anexo serão cumpridos pelo órgão equivalente.


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11.5 Exemplo de diagnóstico de ETA

INTRODUÇÃOO diagnóstico apresentado neste trabalho tem como base informações obtidas com olaboratorista da ETA de Xxx, Xxxxx Xxxxxxx Xxxxxxx, relatórios fornecidos pelo SAAElocal e observações in loco feitas durante a visita técnica. Deve-se mencionar a dificuldadede avaliação do sistema decorrente da ausência de registro histórico regular da qualidadedas águas bruta e tratada e da falta de desenhos detalhados referentes ao projeto da ETA.

DESCRIÇÃO DO SISTEMA DE TRATAMENTOA cidade de Xxx localiza-se na região sudeste do Xxxxx, a cerca de 400 km de Xxxxxxxxxpela BR-116. A ETA, inaugurada em 1982, foi projetada e construída pela antiga Fundaçãode Serviços de Saúde Pública (SESP). Atualmente administrado pelo SAAE, o sistema detratamento é do tipo filtração direta ascendente, constituindo-se basicamente de umaunidade de mistura rápida hidráulica, quatro filtros com escoamento ascendente e umacâmara de contato com 150 m3. A lavagem dos filtros é feita somente com água no sentidoascensional. O vertedor Parshall para promover a mistura rápida é construído em concreto epossui garganta com comprimento de 15,2 cm. Os filtros possuem seção retangular emplanta, com dimensão 3,28 x 2,98 m. A vazão atualmente tratada na ETA é de 185 m3/h. Oregime de trabalho é contínuo (24 h diárias).

No que se refere às instalações físicas, a ETA de Xxx apresenta estado de conservação elimpeza adequados. Na inspeção visual realizada não foram detectados vazamentos. Àexceção do dosador de cal, que atualmente não está sendo utilizado, os demaisequipamentos estão em boas condições de uso.

CARACTERÍSTICAS DA ÁGUA BRUTAAtualmente, a captação de água para a ETA de Xxx é feita no canal de irrigação doDNOCS, o qual conduz água proveniente do Açude Xxxx Xxxxxx. Na visita realizada noaçude em 22/02/2001, observou-se que a água apresentava coloração esverdeada e o relatodo laboratorista da ETA, de que o pH da água bruta sofre flutuações significativas ao longodo dia, indicam que o açude está em estado eutrófico. Em vista disso, recomenda-se arealização de estudo para determinar as espécies de algas presentes no manancial, bemcomo sua quantificação. Deve-se ressaltar que a nova portaria do Ministério da Saúde,sobre a qualidade de água para consumo humano, inclui o monitoramento de cianobactériase cianotoxinas na saída do sistema de tratamento e nas entradas de clínicas de hemodiálise eindústrias de injetáveis. Especificamente quanto a esse assunto, as instituições ou órgãosresponsáveis pelo fornecimento de água para consumo humano têm 36 meses para seadaptar ao cumprimento do estabelecido na nova portaria. Deve ser dada atenção especial àETA de Xxx caso seja comprovada a presença de cianotoxinas na água bruta, pois em geralos sistemas de tratamento tradicionais não são eficientes na remoção dessas toxinas.

Em relação à turbidez e à cor aparente da água bruta, os registros disponíveis em geralmostram que os valores são inferiores a 20 uT e 50 uH, respectivamente, o que é indicativoda viabilidade do tratamento da água por filtração direta, que é a tecnologia adotada naETA de Xxx. Contudo, em janeiro de 1994 foi registrada turbidez de 240 uT e cor aparente


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de 1280 uH. Valores dessa magnitude podem inviabilizar o tratamento por filtração direta,a menos que correspondam a picos eventuais.

Segundo o laboratorista Xxxxx Xxxxxxx Xxxxxxx, a deterioração da qualidade da água emdeterminados meses de 1994 deveu-se ao abaixamento acentuado do nível do Açude XxxxXxxxxx associado a chuvas ocasionais que promoviam o arrastamento de material para aágua afluente à ETA.

Na Tabela 1 tem-se a valores médios de turbidez e cor aparente da água bruta em diferentesmeses e anos. Os dados foram fornecidos pelo SAAE. Ressalta-se, contudo, que médiasaritméticas mensais desses parâmetros podem não ser representativas. Outros parâmetros deinteresse, tais como potencial zeta, distribuição de tamanho de partículas, contagem dealgas, condutividade elétrica e alcalinidade não estão disponívies ou não foram informadosno material fornecido pelo SAAE.

Tabela 1 – Valores médios de turbidez e cor aparente das águas bruta, filtradae tratada da ETA de Xxx-XX (Fonte: SAAE)

Mês/Ano Cor aparente (uH) Turbidez (uT)AB AF AT AB AF AT

Jan/1994 284 92 83 149 90 90Mar/1994 53 18 11 79 19 21Abr/1994 31 11 1,7 46 3,4 2,8Abr/1998 37 24 12 7,5 1,5 1,6Jun/1999 32 15 8 4,5 1,6 0,7Jun/2000 45 32 11 7,4 2,4 2,1Ago/2000 32 20 11 5,0 1,9 2,3Nov/2000 32 - 12 4,2 - 1,25Dez/2000 32 14 5,5 5,5 2,2 1,1Jan/2001 37 12 4,5 4,1 1,2 1,1

AB: Água Bruta, AF: Água Filtrada, AT: Água Tratada

Para fim de comparação, na Tabela 2 estão representados os valores máximos e mínimos decor aparente e de turbidez observados na ETA de Xxx em alguns meses do ano de 1994 eem fevereiro e maio de 1999. Pode-se observar que no ano de 1994 a água brutaapresentou cor e turbidez muito superiores aos valores registrados em 1999. Tomando-secomo base os dados fornecidos pelo SAAE de Xxx, conclui-se que o ano de 1994 foiatípico.

Tabela 2 – Valores máximos e mínimos de turbidez e cor aparente das águasbruta, filtrada e tratada da ETA de Xxx-XX (Fonte: SAAE)

Mês/Ano Cor aparente (uH) Turbidez (uT)AB AF AT AB AF AT

Jan/1994 55 a 1280 20 a 192 25 a 160 54 a 240 6,6 a 160 24 a 155Set/1994 13 a 25 7 a 20 3 a 15 20 a 64 16 a 50 7,9 a 54Out/1994 32 a 112 20 a 52 20 a 40 77 a 125 46 a 103 46 a 110Dez/1994 40 a 64 32 a 56 28 a 32 79 a 110 65 a 120 64 a 89Fev/1999 28 a 32 3 a 17 4 a 12 2,4 a 4,8 0,47 a 1,6 0,58 a 1,1Maio/1999 28 a 33 12 a 17 4 a 7 3,4 a 6,0 0,54 a 1,6 0,54 a 1,2


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AB: Água Bruta, AF: Água Filtrada, AT: Água Tratada

PRODUTOS QUÍMICOSNa Tabela 3 é apresentada a listagem de produtos químicos utilizados na ETA de Xxx paratratamento da água proveniente do Açude Xxxx Xxxxxx. No dia da visita, estava sendoaplicado 34 mg/L de coagulante e as dosagens de cloro e ácido fluossilícico eramespecificadas de modo a resultar 2,0 mg/L de cloro residual livre na saída da ETA e 0,7mg/L de íon fluoreto. A concentração de íon fluoreto é a recomendada para a temperaturado ar observada em Xxx e, segundo o laboratorista Xxxxx Xxxxxxx Xxxxxxx, a dosagemde cloro é suficiente para assegurar residual mínimo de 0,2 mg/L de cloro livre em todos ospontos do sistema de distribuição, que é o valor mínimo estabelecido na legislaçãobrasileira. A aplicação do ácido fluossilícico é feita por meio de cone de saturação. Oscomentários relativos à dosagem de coagulante estão apresentados no item AspectosOperacionais.

Tabela 3 – Produtos químicos utilizados na ETA de Xxx-XX (Fonte: SAAE-Xxx)Produto Finalidade Forma de recebimentoSulfato de alumínio ferroso Coagulação Sacos com 50 kgÁcido fluossilícico Fluoretação Sacos com 50 kgCloro Desinfecção Cilindros com 900 kg

Há cal armazenada no depósito da ETA, porém esse produto não vem sendo utilizado paraajuste do pH de coagulação e/ou da água distribuída. A cal está guardada em sacos plásticossem rótulo com a especificação do produto. É importante contatar o fornecedor para que elaseja entregue em embalagem apropriada, com número de lote, especificações técnicas, localde fabricação e outras informações essenciais para armazenagem e manuseio seguros eidentificação do lote de fabricação, especialmente caso seja constatado algum problemarelacionado à qualidade do produto. No dia da visita, a cal estava acondicionada em sacosplásticos cujo rótulo, escrito em espanhol, indicava que o conteúdo era trigo.

Segundo laudo do fornecedor, as especificações do sulfato de alumínio ferroso granuladoutilizado como coagulante na ETA são as seguintes: Fe2O3 (1,4%), Al2O3 (14,46%), acidezlivre (0,26%) e insolúveis (5,98%). Após o preparo do coagulante, em dois tanques defibra com capacidade nominal de 1200 L providos de agitadores mecanizados, a suspensãoé transferida para um reservatório de 310 L e dele conduzida por meio de bomba dosadoraaté o ponto de aplicação, localizado no vertedor Parshall. No dia da visita, observou-se apresença de muito material insolúvel no fundo do tanque de dosagem do coagulante. Emvista disso, recomenda-se que o fornecedor seja contatado para novas análises do teor deinsolúveis e de sua composição. Contudo, mesmo que os insolúveis sejam constituídosapenas de material inerte, deve-se avaliar a conveniência de troca do coagulante, uma vezque o excesso de insolúveis é oneroso.

Quanto ao sistema de desinfecção, não há equipamento para medir o consumo do clorocontido nos cilindros, o que precisa ser providenciado para evitar a distribuição de água nãodesinfetada à população. Além disso, deve-se assegurar que exista sempre pelo menos umcilindro reserva instalado, a fim de evitar paralisação da dosagem de cloro quando dasubstituição de um cilindro. Considerando-se que a câmara de contato possui 150 m3 de


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volume útil, o tempo médio de detenção resulta de 49 min para a vazão atual e será de 38min quando ela for aumentada para 240 m3/h, o que é suficiente para garantir a eficiênciado processo de desinfecção, desde que sejam atendidos os outros pré-requisitos, tais comopH adequado e qualidade da água filtrada. De qualquer modo, recomenda-se a construçãode chicanas no interior da câmara de contato e que a água de todas as unidades de filtraçãoentre por um mesmo local dentro dessa câmara.

MEDIÇÃO DE VAZÃO E MISTURA RÁPIDAA mistura rápida e a medição de vazão na ETA de Xxx é feita em um vertedor Parshallconstruído em concreto com garganta de 15,2 cm, o qual pode ser utilizado para medirvazões, com descarga livre, de 1,4 a 110,4 L/s, de modo que o mesmo não necessitará sersubstituído quando a vazão afluente à ETA for aumentada para 240 m3/h. Para este valor, ogradiente de velocidade médio de mistura rápida no vertedor Parshall resulta da ordem de1400 s-1. Atualmente, o ponto de aplicação do coagulante situa-se no trecho divergente dovertedor Parshall. Para melhor eficiência do processo de coagulação, recomenda-se que ocoagulante seja aplicado na garganta do vertedor. É conveniente também a colocação demalha à sua jusante.

UNIDADES DE FILTRAÇÃOA filtração na ETA de Xxx é realizada em 4 unidades de fluxo ascendente. Segundoinformações obtidas no SAAE, o meio granular possui a composição mostrada na Tabela 4.Recentemente foi trocada a areia de dois filtros.

Segundo relatórios arquivados no SAAE, os filtros possuem internamente as dimensões3,28 x 2,98 m, de modo que a taxa média de filtração em cada unidade, para a vazão atualde 185 m3/h, resulta em 114 m3.m-2.d-1. Considerando-se a vazão de ampliação, 240 m3/h,a taxa média será de 147 m3.m-2.d-1.

Tabela 4 – Composição do meio granular dos filtros da ETA de Xxx-XX (Fonte: SAAE)Camada suporte Meio filtrante (areia)Tamanho dos grãos (mm) Espessura (m)25,4 a 38,0 0,15 Espessura total : 1,6 m12,7 a 19,0 0,075 Tamanho dos grãos : 0,6 a 2,0 mm6,4 a 12,7 0,075 Tamanho efetivo : 0,80 a 0,85 mm2,4 a 4,8 0,20 Coeficiente de desuniformidade: 1,5 a 1,76,4 a 12,7 0,12512,7 a 19,0 0,075 OBS: Fundo dos filtros constituído de blocos Leopold

Na NBR-12216, norma técnica da ABNT que aborda o projeto de estações de tratamento deágua para abastecimento público, é recomendado que, na falta de ensaios em filtro-piloto,tal como no caso da ETA de Xxx, seja adotada espessura mínima de 2,0 m do meio filtrantede unidades com fluxo ascendente, que os grãos da areia tenham tamanho efetivo de 0,7 a0,8 mm e que o coeficiente de desuniformidade seja menor ou igual a 2. Ainda no caso daausência de ensaios em instalação-piloto, a taxa máxima recomendada em filtros de fluxoascendente é de 120 m3.m-2.d-1. Assim, tomando-se como base a NBR-12216, conclui-seque os filtros da ETA de Xxx não atendem à espessura mínima do meio filtrante e aotamanho efetivo dos grãos de areia. Além disso, o aumento da vazão para 240 m3/h farácom que seja extrapolada a taxa de filtração máxima recomendada. Contudo, há na


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literatura menção à operação de filtros de fluxo ascendente com taxas superiores a 200m3.m-2.d-1 e espessura total da areia inferior a 2,0 m. Em vista disso, antes de se decidir peloaumento do número de filtros existentes na ETA e da espessura do meio filtrante,recomenda-se a realização de testes in loco para avaliar se o aumento da taxa média defiltração não afetará de modo negativo a qualidade da água produzida. Pareceimprescindível que os testes sejam realizados utilizando-se polímero catiônico comoauxiliar de coagulação, pois, no estágio atual, mesmo sem o aumento de vazão, a águaproduzida na ETA com freqüência não tem atendido ao padrão de potabilidade vigente noBrasil.

ASPECTOS OPERACIONAISO desempenho de uma ETA depende não apenas da adequação do projeto e da sua corretaconstrução, mas também do modo como ela é operada. A operação por sua vez estárelacionada com a capacitação dos recursos humanos e com a rotina de trabalho diário.

RECURSOS HUMANOSO laboratorista responsável pela ETA de Xxx possui bom nível de instrução, mas énecessário que seja dado a ele condições para se atualizar sobre técnicas de tratamento deágua e sobre a nova portaria que define o padrão de potabilidade de água para consumohumano (Portaria 1469 de 29/12/2000). É necessário também que seja dado treinamentoespecífico aos operadores, pois alguns não estão capacitados sequer para fazer adeterminação de parâmetros de rotina, tais como pH, turbidez e cor aparente.

LABORATÓRIOO laboratório da ETA de Xxx encontra-se em muito bom estado de conservação e limpezae possui equipamentos para a determinação de parâmetros de rotina. Contudo, faltamvidrarias, tais como pipetas volumétricas e pipetas graduadas de 1, 2, 5 e 20 mL. Éimportante também a aquisição de um potenciômetro para medida de pH, pois ocomparador colorimétrico que está sendo utilizado não permite leitura de pH abaixo de 6.Recomenda-se ainda a compra de um jarteste para que o laboratorista e os operadorespossam determinar as condições apropriadas de coagulação da água bruta.

DOSAGEM DE COAGULANTENo dia 22/02/2001, estava sendo dosado na ETA 34 mg/L de coagulante. No mesmo dia foiobservada a ocorrência de transpasse num dos filtros, cujo valor de turbidez do efluentepassou rapidamente de 1,0 uT para 8,5 uT, enquanto os demais filtros estavam produzindoágua com turbidez em torno de 1,0 uT. Segundo informações obtidas com funcionários, aocorrência de transpasse tem sido relativamente freqüente na ETA. Como esse fenômenocompromete a qualidade da água distribuída, deve-se tomar providências para evitá-lo.

Pelos registros operacionais, observa-se que em geral têm sido utilizadas dosagensrelativamente elevadas de coagulante. Considerando-se que a tecnologia de tratamentoempregada é a da filtração direta, provavelmente o transpasse está ocorrendo devido acoagulação da água bruta estar sendo feita predominantemente no mecanismo da varredura,ao invés da neutralização de cargas, o que conduz à formação de flocos com baixafiltrabilidade, difíceis de serem removidos apenas nas unidades de filtração. Para atenuar oproblema, recomenda-se a realização de testes utilizando polímero como auxiliar de


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coagulação, a fim de avaliar se seu emprego permitirá reduzir a quantidade de sulfato dealumínio ferroso atualmente dosado e evitar a ocorrência de transpasse.

0

10

20

30

40

50

60Ja

n/94

Mar

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99

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g/L)

Figura 1 – Dosagens médias de coagulante na ETA de Xxx-XX (Fonte:SAAE)

Na Figura 1 estão representadas dosagens médias de coagulante na ETA de Xxx emdiferentes meses e anos. É conveniente ressaltar que em geral recomenda-se dosagensinferiores a 10 m g/L em ETAs com filtração direta, a fim de diminuir a possibilidade deocorrência de transpasse e reduzir o volume de sólidos encaminhados aos filtros.

LAVAGEM DOS FILTROSOs filtros da ETA de Xxx são lavados utilizando-se água proveniente de um reservatórioelevado. O tempo de lavagem é de aproximadamente 10 min. Quando a unidade de filtraçãorecém-lavada é colocada em operação, é descartada a água filtrada nos primeiros 15 min.Esse procedimento se justifica, pois no início a qualidade da água produzida não ésatisfatória para ser distribuída à população. Em 22/02/2001, por exemplo, logo que umfiltro começou a ser lavado a turbidez da água de lavagem foi de 110 uT; cerca de 5 mindepois era 64 uT; logo que o filtro foi recolocado em operação a água filtrada apresentava3,7 uT e cerca de 15 min após o valor baixou para 1,1 uT, sendo este o instante que marcouo início da adução da água filtrada para a câmara de contato, pois até então ela eracorretamente descartada. Além da lavagem dos filtros com água no sentido ascensional, sãodadas descargas de fundo intermediárias. O conjunto destas operações de limpeza, segundoo laboratorista da ETA, tem consumido diariamente de 900 a 1300 m3 de água, o quecorresponde a 20 e 29% da quantidade de água total produzida na ETA, valor muitoelevado, uma vez que em geral recomenda-se valores inferiores a 5%. Tal fato aumenta oscustos operacionais e reduz significativamente o volume de água que pode serdisponibilizado à população.

No caso da ETA de Xxx, o volume excessivo de água despendido na operação de limpezados filtros pode estar associado à inadequação do mecanismo de coagulação adotado, queprovoca redução na duração das carreiras de filtração, exigindo lavagens mais freqüentes.Conforme comentado anteriormente, no dia 22/02/2001, estava sendo dosado 34 mg/L desulfato de alumínio ferroso e o pH de coagulação da água era da ordem de 7,5. Esse par devalores configura tipicamente a coagulação no mecanismo da varredura, que é inadequado


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para ETAs que empregam a tecnologia de filtração direta, pois há formação de flocosrelativamente grandes e gera-se maior quantidade de sólidos, os quais não são removidos demodo eficiente nos filtros e pode conduzir ao transpasse. Salienta-se novamente que esseproblema pode vir a ser corrigido empregando-se polímero como auxiliar de coagulação,visando reduzir a dosagem do coagulante primário. A lavagem dos filtros com ar e água,em substituição ao sistema atual em que a lavagem é feita somente com água, também podepossibilitar aumento do volume efetivo de água produzido na ETA.

Durante a visita, observou-se que, após a lavagem de um dos filtros, parte considerável davazão afluente foi encaminhada ao filtro recém-lavado, promovendo o afogamento dascalhas de coleta de água filtrada. Segundo relato do laboratorista Xxxxx XxxxxxxXxxxxxx, tal fato é freqüente e exige que se faça manobras nas válvulas de controle dosfiltros a fim de evitar transbordamento. Mantendo-se a configuração atual da ETA, esseproblema será agravado com o aumento de vazão previsto, de modo que deve ser resolvido.Sugere-se aumentar a seção (ou o número) das calhas de coleta de água filtrada e/ou odiâmetro da tubulação que conduz a água até a câmara de contato.

Por meio de conversa com funcionários da ETA, tomou-se conhecimento de que, quando osfiltros 1 e 2 são lavados, tem acontecido de toda água afluente ser naturalmenteencaminhada a estas duas unidades, ficando os demais filtros praticamente fora deoperação, a menos que sejam feitas manobras nas válvulas que controlam a entrada de águaem cada unidade. Esse fato é indesejado tanto pela dificuldade operacional representadapelas manobras de válvulas quanto pelo fato dessas manobras poderem causar perturbaçãono meio filtrante e deteriorar a qualidade da água. Em vista disso, recomenda-se que osfiltros de um mesmo tramo da ETA não sejam lavados em seqüência. Pode-se adotar aseguinte ordem de limpeza dessas unidades: Filtro 1, Filtro 3, Filtro 2, Filtro 4, Filtro 1,...Um filtro não deve ser lavado imediatamente após o outro, ou seja, deve haver umintervalo regular entre as lavagens. Como a areia de dois dos filtros foi recentementesubstituída, recomenda-se a retirada de amostras do meio filtrante e a realização de ensaiospara averiguar se a areia de todas as unidades de filtração possuem a mesma granulometria,pois o caminho preferencial da água para os dois filtros pode também estar sendoocasionado pela diferença de granulometria dos materiais filtrantes.

QUALIDADE DA ÁGUA DISTRIBUÍDAOs registros históricos de qualidade da água tratada na ETA de Xxx não apresentamregularidade e periodicidade definidas, o que dificulta a interpretação estatística dosresultados. Entretanto, tomando-se como referência dados esparsos fornecidos pelo SAAE,reproduzidos nas Tabelas 1 e 2, observa-se que freqüentemente a água não atende aopadrão de potabilidade definido na legislação brasileira, tal como os valores de turbidez ecor aparente da água coletada na entrada do sistema de distribuição, que devem serinferiores a 1,0 uT e 5 uH, respectivamente. No ano de 1994 especialmente, os valores decor e turbidez da água tratada foram excessivamente elevados, o que a tornava imprópriapara consumo humano. Segundo o laboratorista Xxxxx Xxxxxxx Xxxxxxx, não é comum apresença de coliformes totais e fecais na água distribuída à população e, quando detectada,não há reincidência em amostras consecutivas coletadas no mesmo local. Outrosparâmetros mais específicos sobre a qualidade da água distribuída à população, tais como


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trialometanos, alumínio residual, ferro e outros especificados no padrão brasileiro depotabilidade não faziam parte dos registros arquivados na ETA de Xxx.

Analisando-se os dados das Tabelas 1 e 2, observa-se que em geral a cor aparente da águatratada foi inferior à da água filtrada, fato que pode ser atribuído à ação do cloro. Contudo,é conveniente a realização de estudos para avaliar a potencialidade dos subprodutosresultantes da cloração serem prejudiciais à saúde humana.

Salienta-se mais uma vez que os dados das Tabelas 1 e 2 devem ser analisados levando-seem consideração que médias aritméticas não são apropriadas para representar a variação daqualidade da água. Não há, por exemplo, nenhum motivo para que a turbidez das águasfiltradas e tratadas, no caso da ETA de Xxx, apresentem diferenças significativas, tal comoé observado nos dados referentes a junho de 1999. Mesmo os valores de máximo e mínimomensal, mostrados na Tabela 2, apresentam incoerências, como pode ser observado no mêsde janeiro de 1994, em que a turbidez da água filtrada variou de 6,6 a 160 uT, ao passo quea água tratada apresentou turbidez de 24 a 155 uT. Como parece não haver critério nacoleta de amostras, é provável que o valor 6,6 uT tenha correspondido a uma amostrapontual coletada em um filtro que estava produzindo água de melhor qualidade que osdemais. Assim, recomenda-se que as amostras de água filtrada venham a ser coletadas apósa reunião do efluente de todas as unidades de filtração, ou individualmente para cada filtro.

Com base no exposto, conclui-se que é imprescindível realizar alterações na ETA paragarantir a produção de água que atenda ao padrão de potabilidade brasileiro. A princípio,recomenda-se a realização de testes com polímero ou com outros tipos de coagulante(cloreto férrico e cloreto de polialumínio, por exemplo), em substituição ao sulfato dealumínio ferroso atualmente utilizado. Caso os resultados não se mostrem adequados, seránecessário fazer alterações físicas na ETA, aumentando o número de filtros para 6 ouconstruindo unidades de floculação e decantação (ou flotação). Não devem ser descartadastambém as seguintes opções: substituir o meio filtrante, promover a pré-oxidação da águabruta e alterar o sentido de fluxo das unidades de filtração.

Como atualmente os filtros são de fluxo ascendente, recomenda-se que, para maiorproteção da água produzida, os mesmos sejam cobertos. Recomenda-se enfaticamente queeventuais problemas no tratamento da água sejam imediatamente comunicados à populaçãopor meio da imprensa local ou outra forma de comunicação, para evitar o consumo de águaque não atende ao padrão de potabilidade.

INVESTIGAÇÃO EXPERIMENTALDurante a visita à ETA de Xxx foram realizados ensaios em jarteste com a água brutaproveniente do Açude Xxxx Xxxxxx, a qual apresentou as características mostradas naTabela 5, onde consta também informações relativas à água filtrada e à água tratada emamostras pontuais coletadas em 22/02/2001.

Tabela 5 – Características das águas bruta, filtrada e decantada coletadas em 22/02/2001Caracterísitcas Tipo de água

Bruta Filtrada TratadapH 7,5 7,1 7,0


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Cor aparente (uH) 47 12 3,0Turbidez (uT) 4,9 0,7 0,7Alcalinidade total (mg CaCO3/L) 96 80 74

Nos ensaios em jarteste, foi utilizado como coagulante o mesmo produto empregado naETA (sulfato de alumínio ferroso), o qual foi preparado a 1%. O tempo de mistura rápidafoi de 120 s, mantendo-se o equipamento na rotação máxima, equivalente a 105 s-1. Após amistura rápida, a água era filtrada em papel Reagen 5892 ashless 100 φ 125 mm. Emseguida, determinava-se a turbidez remanescente das amostras filtradas. Foram realizadasduas séries de ensaio, sendo que na primeira (série A) não se fez ajuste do pH decoagulação, ao passo que na série B foi adicionado na água bruta 0,5 mL/L de ácidosulfúrico 1:3. Os resultados estão mostrados na Tabela 6. O período passado na ETA nãopermitiu a realização de um número maior de ensaios. Além disso, não havia instrumentopara medir valores de pH inferiores a 6, o que dificulta sobremaneira a condução de ensaiosde coagulação.

Tabela 6 – Resultados dos ensaios em jarteste realizados com a água do Açude Xxxx XxxxxxDosagem de coagulante Turbidez remanescente (uT)(mg/L) Série A Série B2,0 1,6 1,44,0 1,4 1,66,0 1,4 1,48,0 1,5 1,410 1,7 1,712 1,6 1,8

Nota-se que em todos os ensaios a turbidez remanescente da água filtrada foi superior a 1,0uT, indicando que as dosagens ou o pH de coagulação não eram adequados. Uma amostrade água coagulada na própria ETA e filtrada no mesmo tipo de papel apresentou turbidezremanescente de 0,4 uT. Contudo, como a dosagem correspondente era relativamenteelevada (34 mg/L) e estava conduzindo ao transpasse nas unidades de filtração, optou-sepor reduzir a dosagem de sulfato de alumínio ferroso aplicada na ETA para 8 mg/L, a fimde avaliar o efeito dessa mudança sobre a qualidade da água filtrada. Na Figura 2 tem-se arepresentação gráfica da turbidez das amostras coletadas nos 4 filtros após decorridos 60,90 e 120 min da redução da dosagem de coagulante. Durante esse período, a turbidez daágua bruta esteve compreendida entre 3,2 e 3,4 uT. No gráfico, as barras em azul (0 min)correspondem à turbidez da água filtrada 2 horas antes da alteração da dosagem de sulfatoferroso clorado.

Observa-se na Figura 2 que a redução da dosagem de coagulante conduziu à deterioraçãoda qualidade da água filtrada. Praticamente em todas as amostras a turbidez remanescentefoi superior a 1,0 uT, que é o limite máximo permitido pela legislação brasileira. Como adosagem mais elevada de coagulante tem conduzido ao transpasse nos filtros, essesresultados preliminares vêm reforçar a necessidade da realização de estudos na ETA deXxx visando reduzir a dosagem de coagulante primário utilizado no tratamento, o que podeser conseguido por meio do emprego de polímero ou da substituição do tipo de coagulante.


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00,20,40,60,8

11,21,41,61,8

Filtro 1 Filtro 2 Filtro 3 Filtro 4

Turb

idez

(uT)

0 min 60 min 90 min 120 min

Figura 2 – Turbidez da água filtrada após a redução da dosagem de coagulante de 34 para 8 mg/L

CONCLUSÃONas condições atuais, a ETA de Xxx tem com freqüência produzido água que não atende aopadrão brasileiro de potabilidade. O aumento previsto de vazão de 185 para 240 m3/hagravará ainda mais essa situação, a menos que sejam tomadas algumas providências.Prevê-se que a captação da água diretamente no açude Xxxx Xxxxxx, obra que está em fasede conclusão, permitirá atenuar os picos de turbidez da água bruta que ocorrem nosperíodos de chuva, uma vez que atualmente a captação é feita num canal de irrigação doDNOCS.

Recomenda-se a construção de mais duas unidades de filtração, semelhantes às existentes,ou unidades de floculação e decantação (ou flotação). Considerando-se a vazão final de 240m3/h, a construção de floculadores irá ocupar uma área de aproximadamente 30 m2,enquanto os decantadores irão requerer cerca de 190 m2 ou 50 m2 de área em planta, casoseja feita a opção por decantadores convencionais ou de alta taxa, respectivamente. Doponto de vista prático, é mais indicada a construção das unidades de filtração, mantendo atecnologia de tratamento por filtração direta principalmente no caso de a mudança do localde captação realmente permitir atenuação dos picos de turbidez na água bruta. Contudo,ressalta-se que o desempenho satisfatório da ETA dependerá não apenas da ampliação dasinstalações físicas, mas também de mudanças nos procedimentos operacionais.

Em contato posterior com o laboratorista da ETA de Xxx, Xxxxx Xxxxxxx Xxxxxxx,tomou-se conhecimento que há plantações e uso de defensivos agrícolas no entorno doaçude Xxxx Xxxxxx. Esse fato pode trazer sérios problemas no tratamento de água, demodo que recomenda-se um levantamento sanitário na bacia e o envio de amostras de águaa laboratórios capacitados para fazer a determinação da presença de agrotóxicos.Dependendo dos resultados, pode ser necessária a construção de unidade específica para aremoção destes compostos e/ou a tomada de medidas de proteção sanitária da baciahidrográfica. Ressalta-se que no padrão de potabilidade de água para consumo humanovigente no Brasil é prevista a determinação de diversos parâmetros que não têm sidoavaliados na ETA de Xxx. Os principais parâmetros são: Escherichia coli, coliformestotais, turbidez, cloro residual, antimônio, arsênio, bário, cádmio, cianeto, chumbo, cobre,cromo, fluoreto, mercúrio, nitrato, nitrito, selênio, acrilamida, benzeno, benzo[a]pireno,


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cloreto de vinila, 1,2 dicloroetano, 1,1 dicloroeteno, diclorometano, estireno, tetracloreto decarbono, tetracloroeteno, triclorobenzenos, tricloroeteno, alaclor, aldrin e dieldrin, atrazina,bentazona, clordano (sômetros), 2,4 D, DDT (isômeros), endossulfan, endrin, glifosato,heptacloro e heptacloro epóxido, hexaclorobenzeno, Lindano (γ-BHC), metolacloro,metoxicloro, molinato, pendimetalina, pentaclorofenol, permetrina, propanil, simazina,trifluralina, microsistinas, bromato, clorito, cloro livre, monocloramina, 2,4,6 triclorofenol,trihalometanos total, alumínio, amônia, cloreto, cor aparente, dureza, etilbenzeno, ferro,manganês, monoclorobenzeno, odor, gosto, sódio, sólidos dissolvidos totais, sulfato, sulfetode hidrogênio, surfactantes, tolueno, zinco, xileno. Recomenda-se enfaticamente oatendimento às prescrições da Portaria 1469 de 29/12/2000 e o envio imediato de amostra alaboratório de reconhecida confiabilidade para caracterização completa da água na saída daETA e em pontos do sistema de distribuição. Ressalta-se que é estabelecido o prazomáximo de 24 meses, contados a a partir de 29/12/2000, para que as instituições ou órgãospromovam as adequações necessárias ao cumprimento da referida portaria. Até lá, pode-seseguir o estabelecido na Portaria n.36/GM de 19/01/1990. Embora seja previsto prazo deadaptação de 36 meses no caso da obrigação do monitoramento de cianobactérias ecianotoxinas, recomenda-se a realização de um estudo preliminar para avaliar o estado deeutrofização do açude Xxxx Xxxxxx, acompanhado da quantificação das principaisespécies de algas presentes e, dependendo do resultado, será recomendado o início imediatodo monitoramento de cianobactérias e cianotoxinas. Outras recomendações para possibilitarmelhoria da qualidade da água produzida na ETA de Xxx estão apresentadas nos itensprecedentes.


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11.6 Roteiro para aula prática

Aula prática - Ensaios de coagulação-floculação-sedimentação e coagulação-filtração em jarteste

INTRODUÇÃONas estações em que o tratamento da água é feito com coagulação química, pode-se optarpor duas tecnologias: tratamento (ou ciclo) completo e filtração direta.

Nas estações de ciclo completo, tem-se as unidades de mistura rápida, floculação,decantação (ou flotação) e filtração. Em estações com filtração direta é utilizada a misturarápida e a filtração ou, enventualmente, a mistura rápida seguida da pré-floculação e dafiltração. A definição da tecnologia de tratamento a ser adotada depende da qualidade daágua bruta. O estabelecimento dos parâmetros de projeto das diversas unidades da estaçãode tratamento de água (ETA) também dependem da qualidade da água. É imprescindível arealização de ensaios em laboratório e, sempre que possível, em instalação piloto comescoamento contínuo, para obter informações que possibilitem o projeto adequado de umaETA.

Nesta aula prática, serão realizados ensaios de coagulação, floculação, decantação efiltração em papel de filtro, simulando de modo aproximado uma ETA de ciclo completo, eensaio de coagulação seguido de filtração em papel de filtro, simulando aproximadamente afiltração direta.

A técnica apresentada nesta aula prática é fundamental para determinar parâmetros taiscomo como dosagem e tipo de coagulante, pH de coagulação, tempo e gradiente develocidade médio de mistura rápida, tempo e gradiente de velocidade médio de floculação.No texto a seguir, serão feitos breves comentários sobre a coagulação, floculação edecantação que ocorre nas estações de tratamento de água.

OBJETIVOPretende-se que os alunos sejam capazes de citar os parâmetros de projeto e de operaçãodas unidades de mistura rápida, floculação e de decantação das estações de tratamento deágua e descrever o ensaio utilizado para determinar estes parâmetros. Os alunos tambémdeverão ser capazes de diferenciar os mecanismos de coagulação por neutralização decargas e por varredura, e comentar quando estes mecanismos podem ser recomendados.

CARACTERÍSTICAS DA ÁGUA BRUTAA água de estudo utilizada nesta aula prática foi coletada na Estação de Tratamento deÁgua XXXXXXX no dia XX/XX/XX.

Durante o projeto e operação de uma ETA é fundamental que seja feita a caracterização daágua bruta e realizados ensaios visando obter informações que otimizem o desempenho daestação. Na Tabela 1 são fornecidos alguns dados sobre parâmetros físico-químicos da águautilizada nos ensaios realizados no dia XX/XX/XX. Não se trata da caracterização completa


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da água, mas apenas de alguns parâmetros com os quais os alunos deverão se familiarizarao longo do curso.

Tabela 1 - Caracterização da água bruta em estudopHTurbidez (uT)Cor aparente (uC)Cor verdadeira (uC)Alcalinidade total (mg CaCO3/L)Condutividade elétrica (µS)Potencial zeta (mV)Contagem de partículas (#/mL)

Em geral, as impurezas que causam cor e turbidez na água possuem carga superficialnegativa em meio aquoso. Para estas impurezas serem mais facilmente removidas nasestações de tratamento de água, faz-se uso de coagulantes químicos ou de auxiliares decoagulação, os quais atuam sobre a superfície das impurezas, alterandos suas característicase possibilitando que se agreguem, formando partículas de maior tamanho para seremremovidas por sedimentação (ou flotação) ou partículas que serão retidas de modo maiseficiente no meio granular dos filtros (filtração direta).

Ao comparar o valor do potencial zeta (PZ) da água bruta com o potencial zeta da águacoagulada, o aluno observará que o PZ da água coagulada aproxima-se de zero, o quemostra que o coagulante neutraliza parte das cargas das partículas presentes na água. Naliteratura especializada são descritos vários casos em que se observou que os melhoresresultados são obtidos sem que haja total neutralização de carga das partículas. Este fato éum indicativo de que não apenas a interação eletrostática é importante, mas tambéminterações de ordem química devem ser avaliadas quando se estuda a coagulação realizadanas ETAs.

Outro fator que deve ser frisado, e que será melhor comentado em sala de aula, é aimportância de se conhecer a distribuição dos tamanhos de partículas presentes na água. Aturbidez é um parâmetro indireto para avaliar a presença de matéria suspensa na água,sendo medida por equipamento de custo relativamente baixo. Entretanto, águas com valoresiguais de turbidez podem ter comportamento completamente diferente, devendo-se, sempreque possível, obter dados sobre o número e o tamanho das partículas presentes na água, oque requer equipamento de custo bem superior ao dos turbidímetros.

COAGULAÇÃO QUÍMICA EM ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE ÁGUANas ETAs, a coagulação é realizada na unidade de mistura rápida. Basicamente, nestaunidade é feita a mistura do coagulante na água bruta, para permitir o contato dasimpurezas com os produtos da hidrólise do coagulante, os quais, atuando na superfície dasimpurezas, facilitam a sua remoção nas unidades subseqüentes da ETA.

As unidades das ETAs que empregam coagulação química são dispostas seqüencialmente,de modo que o desempenho de uma afeta a eficiência das subseqüentes. A primeira unidade


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é a de mistura rápida, a qual, quando projetada ou operada insatisfatoriamente,comprometerá o funcionamento das unidades de floculação, decantação e filtração.

Os parâmetros de projeto da unidade de mistura rápida são o gradiente de velocidademédio, o tempo de detenção, o tipo e a dosagem de coagulante e o pH de coagulação.Todos estes parâmetros devem ser determinados por meio de ensaios, pois dependem daqualidade da água a ser tratada. Nas aulas teóricas será feita uma abordagem mais detalhadade cada um destes parâmetros, enfatizando o significado e a importância dos mesmos nodesempenho da unidade de mistura rápida.

O estabelecimento do tempo e do gradiente de velocidade médio de mistura rápida dependedo mecanismo de coagulação, como será comentado em aula teórica. Na literatura sãocitados quatro mecanismos: compressão da camada difusa, adsorção-neutralização decargas, varredura, adosorção-formação de pontes. O predomínio de determinadomecanismo, quando utilizado sais de ferro ou de alumínio como coagulante, depende defatores tais como pH de coagulação, tipo e dosagem do coagulante, características da água.

Para esta aula prática, são de particular interesse os mecanismos da varredura e daadsorção-neutralização de cargas. O primeiro deles é caracterizado por dosagensrelativamente altas de coagulante, sendo adequado em ETAs de ciclo completo, ou seja,que possuem decantadores, pois este mecanismo possibilita a formação de flocos maiores,que sedimentam com velocidade freqüentemente entre 1,0 e 5,0 cm/min. O mecanismo deadsorção-neutralização de cargas é adequado às tecnologias de tratamento que empregam afiltração direta, uma vez que neste caso não é necessária a formação de flocos quesedimentem, mas sim de impurezas com carga neutralizada para serem retidas nos filtros.Neste mecanismo, geralmente a dosagem de coagulante é inferior àquela correspondente àcoagulação realizada no mecanismo da varredura.

A determinação do pH de coagulação e da dosagem de coagulante depende da realização deensaios em que o gradiente de velocidade médio e o tempo de mistura rápida e a velocidadede sedimentação são mantidos fixos para um determinado tipo de coagulante. Ao variar adosagem de coagulante e o pH de coagulação, é possível caracterizar regiões de mesmaeficiência na remoção de cor ou turbidez da água, conforme exemplificado na Figura 3.

Embora hipotética, a Figura 3 é típica de casos observados na prática. Pode-se perceber quetanto com a dosagem de 100 mg/L de coagulante quanto com a dosagem de 70 mg/L éconseguida eficiência superior a 80% na remoção de cor ou turbidez da água bruta. Quandonão é feito ensaio em laboratório, pode acontecer de ser empregada dosagem superior àefetivamente necessária, o que aumenta os gastos operacionais nas ETAs.


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Figura 3 - Diagrama de eficiência de remoção de cor aparente em funçãodo pH de coagulação e da dosagem de coagulante

Deve-se atentar para o fato de que não apenas a dosagem de coagulante, mas também o pHde coagulação tem grande influência nos resultados. Tomando-se como exemplo a Figura 3,observa-se que com dosagem de coagulante igual a 80 mg/L e pH de coagulação em tornode 7,0 a eficiência é superior a 80%, enquanto ao diminuir o pH para valor da ordem de 6,6,a turbidez ou cor aparente remanescente é supeior a 50% do valor inicial. Essa relação entreo pH de coagulação e a dosagem de coagulante é muito importante, e será mais enfatizadanas aulas teóricas, com base nos diagramas de solubilidade do alumínio e do ferro.

FLOCULAÇÃO EM ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE ÁGUANa unidade de floculação não ocorre remoção de matéria suspensa na água. A finalidadedesta unidade é apenas a de condicionar a água que será encaminhada aos decantadores ouaos filtros da estação, aumentando o tamanho das partículas presentes na água.

Os parâmetros de projeto da unidade de floculação são o gradiente de velocidade e o tempode detenção, os quais dependem da qualidade da água a ser tratada, devendo serdeterminados por meio de ensaios em laboratório.

Pela cinética da floculação, sabe-se que quanto maior o gradiente de velocidade, maior seráa chance de ocorrer contato entre as partículas, o que é necessário para possibilitar aagregação dos flocos, visando aumentar-lhes o tamanho. Contudo, gradientes de velocidademaiores também provocam maior ruptura dos flocos já formados. Portanto, na unidade defloculação ocorrem dois fenômenos que se opõem: a agregação e a ruptura dos flocos. Osensaios em laboratório é que permitirão estabelecer qual o gradiente de velocidadeadequado para cada água, em função do tempo de floculação. Na prática, tem-se observadoque o valor do gradiente de velocidade médio ótimo diminui à medida que aumenta otempo de floculação. O estabelecimento do tempo de detenção fica a critério do projetista,com base nos resultados dos ensaios em laboratório.


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Os parâmetros de projeto da unidade de floculação dependem também da tecnologia detratamento de água utilizada. No caso de estações com decantadores, deve-se avaliar asedimentabilidade dos flocos. Quando a tecnologia empregada é a da filtração direta compré-floculação, o importante é avaliar a filtrabilidade dos flocos, além de fatores específicosrelativos à tecnologia, tais como taxa de filtração e tipo de meio filtrante. Pela aula práticaos alunos poderão entender melhor estes conceitos.

DECANTAÇÃO EM ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE ÁGUANormalmente, as impurezas que precisam ser removidas da água bruta são muito pequenas.Deste modo, visando aumentar a eficiência dos decantadores, é de grande importância aetapa de floculação, para que sejam formados flocos que sedimentem com velocidadeapropriada, fato que está diretamente relacionado com o tamanho e com a massa específicados mesmos.

Existem dois tipos de sedimentação: discreta e floculenta. No primeiro deles, as partículasnão sofrem alteração de tamanho ou de forma enquanto sedimentam, ao contrário dasedimentação floculenta, a qual é freqüentemente observada no tratamento de água. Esteassunto, bem como a teoria da sedimentação, serão abordados na aula do dia 09/10/97.

Os tipos de decantadores utilizados nas ETAs e os parâmetros de projeto da unidade dedecantação serão assuntos da aula teórica. Por enquanto, é suficiente saber que quantomaior a velocidade de sedimentação dos flocos formados, maior pode ser a taxa deescoamento superficial (TES) de projeto dos decantadores, o que possibilita reduzir asdimensões das unidades de decantação. Entretanto, a redução no valor da TES possibilitamelhorar a qualidade da água decantada. Esta afirmativa poderá ser comprovada por meiodos ensaios, pela comparação dos resultados das amostras coletadas com velocidade desedimentação igual a 5 cm/min e 2,5 cm/min.

Quando a água bruta apresenta muita matéria em suspensão ou dissolvida, é imprescindívela construção de decantadores nas ETAs, para evitar sobrecarga de sólidos nos filtros. Casocontrário, pode-se prescindir dos decantadores, sendo a água tratada por meio de filtraçãodireta. A filtração direta, comparada ao tratamento realizado em ETAs de ciclo completo,apresenta as vantagens de menor custo de implantação, exigir menor espaço físico eproduzir menor volume de lodo, além de propiciar grande redução no consumo decoagulante, possibilitando reduzir os custos operacionais da estação.

FILTRAÇÃO EM ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE ÁGUAOs filtros são as últimas unidades de tratamento numa ETA, sendo responsável pelaremoção final de impurezas presentes na água. A filtração em ETAs será assunto das aulasteóricas.

ROTEIRO DA REALIZAÇÃO DOS ENSAIOS• Considerações iniciaisPara caracterizar as regiões de maior eficiência na remoção de cor ou de turbidez das águas,é necessária a realização de um grande número de ensaios. Para a aula prática foramrealizados ensaios preliminares para determinar o pH de coagulação e a dosagem de sulfato


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de alumínio correspondente à coagulação da água por neutralização de cargas e porvarredura.

Fixados o pH de coagulação e a dosagem de coagulante, é necessário realizar outra série deensaios para otimizar o tempo e o gradiente de velocidade médio de mistura rápida, bemcomo o tempo e o gradiente de velocidade médio de floculação e verificar a influência davelocidade de sedimentação na eficiência de remoção de turbidez ou de cor. Sabe-se quepara cada tempo de mistura rápida e de floculação existe um gradiente de velocidade queconduz aos melhores resultados. Estabelecer qual gradiente de velocidade é o maisapropriado para cada tempo é tarefa demorada, que exige alguns dias de ensaio. Por meiode uma única aula prática, não será possível acompanhar todas as etapas do ensaio.Pretende-se, contudo, que os alunos tenham em mãos resultados que os permitam discutir ainfluência da velocidade de sedimentação, do gradiente de velocidade médio e do tempo defloculação nos resultados, assim como comparar os mecanismos de neutralização de carga ede varredura para um valor fixo do gradiente de velocidade médio de floculação. Osresultados obtidos permitirão também que seja avaliada a influência do emprego depolímero como auxiliar de floculação.

Os ensaios serão realizados fixando-se o pH de coagulação, a dosagem de coagulante, otempo e o gradiente de velocidade médio de mistura rápida. As amostras de água decantadaserão coletadas para as velocidades de sedimentação de 5,0 e 2,5 cm/min.

• Materiais e MétodosNa realização dos ensaios, serão utilizados os seguintes equipamentos e materiais: soluçãode sulfato de alumínio (Al2(SO4)3.14 a 18H2O), suspensão de cal, cronômetro, turbidímetro,espectrofotômetro, condutivímetro, potenciômetro, contador de partículas, zetâmetro, papelde filtro Whatman 40, reagentes para determinação da dureza e da alcalinidade total evidrarias diversas, tais como funis, provetas e pipetas. Os ensaios serão realizados com aágua na temperatura de 25±1o C. A fixação da temperatura é importante, pois ensaios deuma mesma água sob condições diferentes de temperatura pode conduzir a resultadosbastante diferentes, pois a temperatura influi, por exemplo, na viscosidade da água e naconstante da velocidade de reação das espécies de alumínio ou de ferro. Na Figura 4 estámostrado o esquema do equipamento utilizado nos ensaios (reator estático).

Figura 4 - Esquema do equipamento utilizado nos ensaios

Os ensaios serão realizados na seguinte seqüência:


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a) colocar porções da água bruta em cada um dos frascos, enchendo-os simultaneamente,de modo a assegurar a homogeneidade da água contida em cada um dos frascos, atéobter 2 litros;

b) se necessário ajustar o pH de coagulação, colocar a dosagem pré-estabelecida dealcalinizante;

c) ligar o equipamento de agitação e acertar a rotação correspondente ao gradiente develocidade médio de mistura rápida (Gmr). No caso, Gmr=1000 s-1.

d) adicionar simultaneamente nos seis frascos a dosagem pré-estabelecidada de coagulante.Decorrido o tempo de mistura rápida (Tmr), no caso Tmr=10 s.*

e) diminuir a rotação do equipamento de agitação para o valor correspondente ao gradientede velocidade médio de floculação (Gf). Para estes ensaios, Gf=20 s-1.

f) decorrido o tempo de floculação (Tf=5, 10, 15, 20, 25 e 30 min), retirar as paletas deagitação dos frascos.

g) coletar amostras para as velocidades de sedimentação desejadas. Como o nível de águanos frascos está 7 cm acima do ponto de coleta de amostra, e as velocidades desedimentação estabelecidas para esta aula prática são de 5,0 e de 2,5 cm/min, asamostras deverão ser coletadas após 1,4 e 2,8 min, respectivamente. Antes da coleta,deve ser descartado um pequeno volume de água, para que a amostra não sofrainterferência da água remanescente que fica na mangueira de coleta.

h) filtrar, em papel de filtro, as amostras de água decantada coaguladas na varredura.i) fazer a leitura de turbidez, cor aparente, potencial zeta e contagem de partículas de

algumas amostras coletadas.As tabelas apresentadas a seguir deverão ser preenchidas com os parâmetros dos

ensaios e resultados finais. O relatório da aula prática deverá ser entregue em aula no diaXX/XX/XX.

OBS.: Para a água coagulada na varredura serão realizados ensaios para os gradientes de velocidade médiosde floculação iguais a 20, 30, 40, 50, 60 e 70 s-1 e tempo de floculação igual a 20 min. A menos das etapas (e)e (f), o procedimento de ensaio é idêntico ao descrito anteriormente.

• No ensaio de filtração direta, após o tempo de mistura rápida é iniciada a filtração das amostras em papel

de filtro. As etapas e), f) e g) são realizadas apenas para que os alunos compararem os resultados da águadecantada coagulada no mecanismo da varredura e da água decantada coagulada no mecanismo deneutralização de cargas.

• Nos ensaios com polímero, este será adicionado logo após a tarefa correspondente ao item (d), sendo otempo de mistura igual a 60 segundos e o gradiente de velocidade médio igual a 200 s-1, mantendo-se osmesmos procedimentos correspondentes aos itens (e), (f), (g), (h) e (i).


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