23º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental

I-102 - ESTUDO DA VIABILIDADE DA IMPLANTAÇÃO DE UMA CORTINA DE AR COMO MÉTODO FÍSICO DE CONTENÇÃO DE FLORAÇÕES DE

CIANOBACTÉRIAS NO MANANCIAL Lenora Nunes Ludolf Gomes (1)

Bióloga (UFMG), Mestre em Ciências Biológicas, ênfase - Microbiologia (UFMG) e Doutoranda do Programa de Pós-graduação em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos da UFMG. Flávia Alves Nascimento Estudante de Graduação em Engenharia Civil (UFMG), Bolsista IC do CNPq. Filipe Dias Firpo Estudante de Graduação em Ciências Biológicas (UFMG), Bolsista IC do CNPq. Eduardo von Sperling Engenheiro Civil e Sanitarista (UFMG), Mestre em Engenharia Sanitária e Ambiental (UFMG), Doutor em Limnologia (Universidade Técnica de Berlim) e Professor Titular do Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental da Escola de Engenharia da UFMG. Valter Lúcio de Pádua Engenheiro Civil (UFMG), Mestre e Doutor em Hidráulica e Saneamento (EESC-USP) e Professor Adjunto do Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental da Escola de Engenharia da UFMG. Endereço(1): Rua Pedra Bonita, 1076 – Bairro: Barroca - Belo Horizonte - MG – CEP: 30.430-390 - Brasil - Telefones: (31) 3332-1502 / (31) 9109-7548 - e-mail: leludolf@hotmail.com RESUMO

A deterioração dos recursos hídricos pelas múltiplas atividades humanas vem alterando a qualidade da água de lagos, rios e reservatórios. Este processo de eutrofização artificial produz mudanças na qualidade da água, incluindo a ocorrência de florações de cianobactérias. Atenção especial tem sido dada às águas destinadas ao consumo humano pelo fato de as cianobactéiras serem potencias produtoras de toxinas. Formas de prevenção da afluência de cianobactérias nas captações de água destinada ao abastecimento público, vêm sendo estudadas e dentre elas, o uso de uma cortina de ar como barreira física da contenção de florações de cianobactérias, surge como uma alternativa promissora. Sendo assim, esse estudo busca avaliar a viabilidade da utilização dessa tecnologia, na redução da afluência de células de cianobactérias às estações de tratamento. Testes realizados em escala de bancada e piloto demonstraram alguns resultados satisfatórios, porém não conclusivos. Acredita-se que o maior desenvolvimento da metodologia e a realização de maior número de ensaios poderão demonstrar o potencial da utilização dessa técnica como mais uma etapa na garantia da qualidade da água distribuída à população. PALAVRAS-CHAVE: Cianobactérias, algas, cortina de ar, tratamento de água, Prosab. INTRODUÇÃO

Os crescentes impactos antrópicos nos corpos d’água, ocasionando a degradação do ecossistema aquático e mudanças na qualidade da água, têm sido considerados como a principal causa da ocorrência de florações de cianobactérias, cuja presença em águas destinadas ao consumo humano tem recebido atenção especial devido ao risco potencial à saúde pela presença de toxinas produzidas por esses organismos. Os efeitos das cianotoxinas são diversos, sendo largamente descritos na literatura. O tratamento de águas contendo cianobactérias/cianotoxinas representa um desafio que envolve a remoção de substâncias orgânicas tanto na forma solúvel (cianotoxinas) quanto particulada (células + toxina). As tecnologias de tratamento aplicadas devem levar em conta a capacidade de remoção das células viáveis, evitando a lise celular e liberação das toxinas solúveis na água, o que dificultaria o tratamento e aumentaria o risco sanitário da água. Os problemas ocasionados pela presença das cianobactérias nas estações de tratamento incluem: presença de toxinas, produção de sabor e odor; aumento nos gastos com reagentes químicos, dificuldade de coagulação e floculação, redução das carreiras de filtração e a formação de subprodutos indesejados da cloração.

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23º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental Devido aos problemas oriundos da presença das cianobactérias na água destinada ao abastecimento público, o Brasil tornou-se o primeiro país a editar uma portaria (Portaria no. 518 do Ministério da Saúde) contemplando, como parâmetro de controle de qualidade da água potável, as análises de cianobactérias e cianotoxinas. A necessidade crescente da busca de tecnologias que minimizem tais problemas nos mananciais inclui a aplicação de medidas preventivas que vêm sendo recomendadas pela Organização Mundial de Saúde nas captações de água destinada ao abastecimento público (CHORUS & BARTRAM, 1999). O manejo do ponto de captação, a retirada de fontes difusas de nutrientes, assim como o uso de métodos físicos de contenção das florações no manancial podem ser importantes ferramentas para a prevenção dos problemas causados pelas cianobactérias. Os métodos utilizados em derramamentos de óleo como as barreiras de contenção e as cortinas de ar, tornam-se tecnologias promissoras para a contenção das florações e redução do número de células afluente às estações de tratamento. O uso dessa tecnologia vem ao encontro com o conceito de múltiplas barreiras preconizado na Portaria no. 518/04 do Ministério da Saúde, onde devem ser utilizadas todas as medidas possíveis para a garantia da qualidade da água. Desta forma, o objetivo deste trabalho é avaliar a eficiência do uso do método físico da cortina de ar na remoção de cianobactérias e algas, visando sua aplicação em mananciais para abastecimento de água cuja captação é do tipo superficial, com barragem de acumulação. MATERIAIS E MÉTODOS

Inicialmente foram realizados testes em batelada, utilizando um reator de bancada de polietileno de 34x10 cm. Possuindo uma mangueira de silicone, presa internamente, contendo orifícios igualmente espaçados e distribuídos em duas fileiras de 45o e 90o, para a saída do ar proveniente de uma bomba compressora de aquário, de modo a formar uma “cortina de ar”. Para os testes foi utilizada água da represa de Vargem das Flores, Betim/MG, contendo colônias de Microcystis spp. Para avaliar a eficiência, foram coletadas amostras de água antes e após a cortina de ar, sendo então realizadas as contagens do fitoplâncton. O passo seguinte constituiu-se na construção de uma caixa de acrílico, contendo o aparato para a formação da cortina de ar, sendo a estrutura alocada próximo ao reservatório de Vargem das Flores para a realização dos testes com a água do próprio manancial através de escoamento contínuo (Figura 1). Para a efetiva formação da cortina de ar no interior da caixa acrílica foi utilizada uma estrutura de PVC contendo duas fileiras de orifícios dispostas no sentido ascendente em ângulos de 45o e 90o. Os orifícios possuíam 0,4mm de diâmetro e foram distribuídos com um intervalo de 5mm entre eles. Utilizando-se um compressor e um rotâmetro, injetou-se o ar ao sistema com uma pressão de 6kg/cm2 e uma vazão de 420NL/h.

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23º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental Figura 1: Croqui da caixa de acrílico para os ensaios piloto.

Para os testes da eficiência da aplicação da cortina de ar como barreira física na contenção de algas e cianobactérias, optou-se por uma vazão em torno de 0,26L/s, obtida pelo emprego de uma caixa reguladora de vazão. Uma vez que o período de realização dos ensaios iniciais compreendeu a estação chuvosa, não favorecendo o desenvolvimento da comunidade fitoplanctônica, não foi detectada a presença de cianobactérias na água do reservatório. Assim, tornou-se necessária a produção de uma água sintética. Para tanto, foram utilizados cerca de 8 litros de uma cultura de células do gênero Microcystis, cedida pelo banco de cultivos do laboratório de Hidrobiologia da Copasa, dosada continuamente na água do manancial afluente à caixa acrílica. Desta forma, estabeleceu-se a realização dos testes em batelada, com as amostras sendo coletadas antes da cortina e nas saídas posteriores. As saídas foram enumeradas de baixo para cima, onde a saída-1 representou a porção mais profunda da caixa e a saída quatro a mais superficial, funcionando como um extravasor. A eficiência do método foi avaliada através da identificação e contagem do fitoplâncton na água antes e após a aplicação deste processo mecânico de retenção. RESULTADOS

Os resultados obtidos nos ensaios preliminares utilizando-se o reator de bancada estão apresentados na figura 2. Foram encontrados alguns resultados satisfatórios para a remoção de células de cianobactérias, porém a cortina de ar não possibilitou a reprodutibilidade desejada. Isto pode ter ocorrido devido às dimensões reduzidas do reator, assim como por se tratar de um recipiente fechado, onde as células se mantiveram presas na porção anterior à cortina. Analisando-se os resultados na figura 2, observa-se que por vezes a contagem das algas pertencentes às classes Bacillaryophyceae e Chlorophyceae, apresentou valores superiores após a cortina de ar. É possível que pelo fato dessas algas apresentarem uma tendência maior à sedimentação, diferentemente das cianobactérias, podem ter se acumulado no fundo e posteriormente atravessado a cortina.

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23º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental Figura 2: Resultados dos testes da cortina de ar em reator de bancada, valores da contagem do fitoplâncton na água do manancial de Vargem das Flores/MG antes e após a cortina de ar.

Teste / data Espécie Antes da cortina Depois da cortina % remoção

1 Microcystis spp 275.884 céls/mL 175.000 céls/mL 36

24/08/04 Bacillariophyceae 884 org/mL 1.688 org/mL -

Chlorophyceae 4.421 org/mL 5.064 org/mL -

2 Microcystis spp 34.027 céls/mL 4.635 céls/mL 86

17/09/04 Bacillariophyceae 2.460 org/mL 1.839 org/mL 25

Chlorophyceae 5.602 org/mL 7.798 org/mL -

Os testes preliminares realizados na estrutura piloto (caixa acrílica) não apresentaram resultados conclusivos. Apesar de alguns resultados terem sido satisfatórios (Figuras 3 e 4), a variação na concentração do número de células de cianobactéria na água antes da cortina de ar, não possibilitou uma avaliação efetiva de sua eficiência. Outro fator que pode ter contribuído na discrepância dos resultados, foi a utilização de um cultivo onde a espécie Microcystis, naturalmente colonial, encontrava-se na forma unicelular devido à manutenção dessa cepa por longo período em cultura. Desta forma, as “partículas” a serem retidas pela cortina, continham um diâmetro médio de 8 micrômetros, representando uma situação extrema que diminui a eficiência da retenção pela cortina de ar. Figura 3: Resultados preliminares dos 4 testes com água sintética em escala piloto, apresentando a contagem das células de Microcystis antes e depois da cortina de ar. (Saída – 2).

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AntesDepois

Uma avaliação dos resultados encontrados até o momento, tanto no reator de bancada quanto na caixa acrílica, parece indicar a existência de diferenças na eficiência do método de retenção, dependente da morfologia da espécie presente na água em estudo. Sendo assim, faz-se necessário não só otimizar a metodologia, como também realizar ensaios com diferentes espécies de cianobactérias e algas, para que se possa efetivamente avaliar a eficiência e aplicação da cortina de ar.

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23º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental Figura 4: Resultados preliminares dos 4 testes com água sintética em escala piloto, apresentando a contagem das células de Microcystis antes e depois da cortina de ar. (Saída – 3).

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AntesDepois

A existência de experiências anteriores com o uso de uma cortina de ar como método de retenção de florações de cianobactérias em manancial é desconhecida. Contudo a aplicação da injeção de ar na captação já foi realizada com sucesso pela Copasa nas cidades de Pitangui e Alfenas (JARDIM e VIANA, 2003; JARDIM et al., 2001) com redução considerável no número de células aduzidas à estação de tratamento. Sendo assim, acredita-se no potencial da técnica proposta nesse estudo como uma barreira a mais na garantia da qualidade da água distribuída. CONCLUSÕES

Em função dos resultados preliminares, fica clara a necessidade de aprofundamento no desenvolvimento da metodologia de teste, devendo-se realizar maior número de ensaios para uma avaliação conclusiva. Contudo, acredita-se que o uso da cortina de ar como barreira física na contenção de florações de cianobactérias, pode vir a tornar-se uma medida preventiva, com resultados satisfatórios, podendo ser aplicada nas estações de tratamento que convivem com os problemas provenientes da presença de florações de cianobactérias. Além disso, o aprimoramento da estrutura de teste da cortina, poderá também indicar os parâmetros que auxiliem os projetos de utilização dessa técnica, que funcionará como um pré-tratamento da água bruta aduzida à estação. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. BRASIL. Ministério da Saúde. Portaria n. 518, de 23 de março de 2004. Estabelece os procedimentos e responsabilidades relativas ao controle e vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade, e dá outras providências. Disponível em: <http://www.funasa.gov.br/sitefunasa/legis/pdfs/portarias_m/pm1518_2004.pdf>. Acesso em 25 out. 2004.

2. CHORUS, I., BARTRAM, J. Toxic cyanobacteria in water: a guide to public health consequences, monitoring and management. World Health Organization. London and New York, 416 p, 1999.

3. JARDIM, F.A.; FONSECA, Y.M.F.; VIANNA, L.N.L.; AZEVEDO, S.M.F.O.; CISCOTTO, P.H.C. Primeira ocorrência de cianobactérias tóxicas em um reservatório da COPASA – Minas Gerais – Brasil. Revista Bios - Cadernos do Departamento de Ciências Biológicas – PUC Minas, v.9, n. 9, p. 83-91, 2001.

4. JARDIM, F.A.; VIANA, T.H. Análise de algas, cianobactérias e cianotoxinas como parâmetro de controle do tratamento da água para abastecimento. In: 22O. CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL,2003, Joinville, SC. Anais... Joinville, 2003.

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