SANEAMENTO BÁSICO

1. SANEAMENTO BÁSICO Sistema de Abastecimento de Agua:Aspectos de Qualidade das Aguas de Abastecimento TURMAS de 7 e 8º SEMESTRE ENGENHARIA CIVIL –UNIP 2013

2. Legislação e Normas • Resolução no 20 do Conselho Nacional de Meio Ambiente – CONAMA, revogada pela Resolução nº 357 de março de 2005 que “Dispõe sobre a classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes, e dá outras providências“. • Ministério de Estado da Saúde-Portaria Nº 2.914, de 12 de dezembro de 2011 (Qualidade da Água p/ Consumo Humano)

3. Retomando: • Objetivos do Saneamento Básico • Abastecimento de água • Coleta e disposição de águas residuárias: • esgotos sanitários e pluviais • Tratamento de resíduos sólidos • Controle da poluição ambiental (solo, água e ar) • Controle de artrópodes e roedores • Saneamento da habitação e locais de trabalho, recreação, hospitais, meios de transporte e situações de emergência • Aspectos diversos: cemitérios, aeroportos, ventilação, iluminação, insolação, etc.

4. Itens Doenças Transmitidas pela água e medidas de proteção Propriedades da água Poluição das águas Indicadores de qualidade das águas Classificação das águas Padrões de potabilidade

5. Doenças Transmitidas pela água e medidas de proteção • Modos de transmissão de doenças: desenho • Doenças transmitidas pela água: • De veiculação hídrica: devida a agentes microbianos patogênicos • De origem hídrica: devida a agentes químicos

6. Doenças Transmitidas pela água e medidas de proteção Doenças de veiculação hídrica Do aparelho intestinal, causada por organismos parasitas do intestino humano e de outros animais, eliminados pelas fezes e que atingem os cursos d’água (dejetos- lançamento de esgotos) Indicadores: coliformes, de identificação mais fácil (coliformes fecais), que estão relacionados com o número de organismos patogênicos por estatística; de sobrevivência + ou – igual à de outros microorganismos (ex.: Escherichia coli) Nota: os padrões de potabilidade impõem ausência total na contagem do número de coliformes

7. Doenças Transmitidas pela água e medidas de proteção Doenças de veiculação hídrica transmitidas por organismos patogênicos

8. Doenças Transmitidas pela água e medidas de proteção • Doenças de origem hídrica São devidas a 6 tipos de contaminantes tóxicos: • Contaminantes naturais de águas que tiveram contato com formações minerais venenosas (flúor; selênio;arsênico; boro) • Contaminantes naturais de uma água na qual se desenvolveram microorganismos venenosos (ex: algas cianofíceas => cianobactérias) • Contaminantes introduzidos na água por obras ou tratamento de água inadequados (água corrosiva; saturnismo (chumbo); cobre, zinco, ferro

9. Doenças Transmitidas pela água e medidas de proteção • Contaminantes introduzidos por certos despejos industriais (todas as variedades de contaminantes tóxicos: mercúrio; cromo;chumbo;ferro,manganês,etc • Contaminantes introduzidos na água em consequencia das atividades agrícolas (pesticidas; organoclorados) • Contaminantes introduzidos nos cursos e corpos d’água devidos à poluição do solo por lixo e chorume, e à poluição do ar (chuvas ácidas, causando aumento da solubilidade de alumínio e metais pesados, com redução ou eliminação da vida aquática)

10. Doenças Transmitidas pela água e medidas de proteção • MEDIDAS DE PROTEÇÃO RELACIONADAS ÀS DOENÇAS INFECCIOSAS INTESTINAIS: • Proteção dos mananciais e de sua poluição • Tratamento adequado da água, com operação satisfatória • SAA bem projetado e operado com pressões adequadas • Controle permanente da qualidade bacteriológica e química das águas na saída das ETAs, na rede de distribuição e na torneira do consumidor • Solução para os dejetos humanos e para os esgotos sanitários: coleta, tratamento e disposição adequada nos cursos d’água dentro dos padrões de lançamento; • Tratamento adequado do lixo urbano • Atendimento adequado a pequenas comunidades

11. Propriedades das Águas • Peso específico: peso/volume; permite a vida de espécies na água • Tensão superficial: mantém alguns organismos sobre a água; permite a reprodução de insetos; animais de pequeno peso; (sabões diminuem a tensão superficial) • Calor específico e temperatura: a temperatura influi na viscosidade, densidade e no oxigênio dissolvido (OD) • Aumento da temperatura da água: diminuição de O.D., diminuição da densidade e da viscosidade

12. Propriedades das Águas • OD (Oxigênio dissolvido) • Relacionando à sobrevivência dos organismos aeróbios e da vida aquática na água; provém do ar e da atividade fotossintética dos vegetais aquáticos • Águas correntes e turbulentas: > OD ; • Águas paradas: importante a transparência (pois permite a fotossíntese e a produção de O2 • Impactos pelo lançamento de dejetos e esgotos: aumento de nutrientes e maior consumo de O.D. pelas bactérias aeróbias, com efeitos negativos na vida aquática • Teor de saturação na água: depende da temperatura e da altitude (tabela)

13. Propriedades das Águas • Fonte: Introdução à Engenharia Ambiental, Suetônio Mota

14. Propriedades das Águas • Transparência: penetração de raios solares e atividade fotossíntética; elevação de cor e turbidez diminuem transparência, reduzindo fotossíntese e OD, com impactos sobre os organismos aeróbios • Gás carbônico: provém da respiração de animais aquáticos, do ar atmosférico e da decomposição da matéria orgânica • Sais minerais: contendo N, P e K (nutrientes), importantes nas atividades fotossintéticas das algas e outros vegetais. Atividades humanas podem gerar impactos, pelo lançamento de grandes quantidades de N, P e K, causando eutrofização das águas

15. Propriedades das Águas • Matéria orgânica: fonte de CO2 e nutrientes para os autótrofos, após decomposição bacteriana e alimento para os heterótrofos; origem: fotossíntese e restos de folhas e animais carreados, e da decomposição de matéria vegetal (ácidos húmicos). Atividades humanas geram impactos (lançamento de esgotos)

16. Poluição das Águas • Potabilidade de uma água implica em: • Impressionar bem os sentidos; • Limpidez, sem cor e turbidez • Ausência de sabor e odor • Temperatura refrescante

17. Poluição das Águas Para isso, as águas potáveis deverão atender aos padrões de qualidade das águas destinadas ao abastecimento público. Denominados de Padrões de Potabilidade, são quantidades limitestoleráveis dos indicadores de qualidade nas águas de abastecimento, para que não haja prejuízo aos usuários consumidores e às suas atividades. Os padrões de potabilidade são fixados por leis, decretos e portarias governamentais. (Portaria 2914, de dezembro de 2011).

18. Poluição das Águas • FORMAS E TIPOS DE IMPUREZAS (OU POLUIÇÃO) NAS ÁGUAS: • Em suspensão: • Algas e Protozoários: sabor, cor, odor e turbidez • Areia, silte e argila: turbidez • Resíduos industriais e domésticos • Em estado coloidal: • Bactérias e virus • Substâncias de origem vegetal (cor,acidez, sabor) • Sílica e argilas: turbidez • Dissolvidas: • Substâncias de origem mineral (sais de cálcio e magnésio) • Compostos orgânicos e gases

19. Poluição das Águas Fonte: Di Bernardo, 1993

20. Indicadores de Qualidade das Águas Indicadores físicos ou organolépticos • Cor • Turbidez • Temperatura • Sabor e Odor

21. Indicadores de Qualidade das Águas Indicadores físicos ou organolépticos • Cor (Fe, Mn ou outras substâncias em solução, decomposição de matéria orgânica, algas) • Turbidez (materiais em suspensão:areia, silte, argila, substâncias orgânicas finamente divididas) • Temperatura • Sabor e Odor (algas, vegetação em decomposição, bactérias, fungos, gás sulfídrico, sulfatos e cloretos; esgotos)

22. Indicadores de Qualidade das Águas Indicadores de qualidade químicos: • pH • Alcalinidade • Dureza • Cloretos • Ferro e Manganês Nitrogênio • Fósforo • Fluoretos • Oxigênio dissolvido

23. Indicadores de Qualidade das Águas Indicadores de qualidade químicos: • Matéria Orgânica • DBO (demanda bioquímica de oxigênio) • DQO (demanda química de oxigênio) • Componentes inorgânicos • Componentes orgânicos

24. Indicadores de Qualidade das Águas Indicadores de qualidade químicos: • pH (acidez, neutralidade ou alcalinidade das águas) • Alcalinidade (presença de sais alcalinos de sódio e cálcio; influi no tratamento da água) • Dureza (presença de sais alcalinos terrosos, ou de cálcio e magnésio e outros metais bivalentes; efeitos laxativos; incrustações) • Cloretos (dissolução de minerais, intrusão salina ou dos esgotos; efeitos laxativos e sabor salgado) • Ferro e Manganês (dissolução de compostos no solo ou despejos industriais;causam cor, gosto e odor característicos; bactérias ferruginosas; incrustações)

25. Indicadores de Qualidade das Águas Indicadores de qualidade químicos: • Nitrogênio (na forma molecular, de amônia, nitrito, nitrato; nutriente, e em excesso causa eutrofização; aumentos devidos a esgotos domésticos ou industriais) • Fósforo (provém da dissolução de compostos e rochas do solo. Na forma de polifosfato ou fósforo orgânico; também é um nutriente) • Fluoretos (ação benéfica à dentição; em excesso, causa fluorose; dissolução de minerais) • Oxigênio dissolvido (já comentado)

26. Indicadores de Qualidade das Águas Indicadores de qualidade químicos: • Matéria Orgânica (necessária aos seres heterótrofos na nutrição e aos autrótofos como fonte de sais minerais e nutrientes; em em excesso, cor, odor, turbidez, aumento do consumo de OD) • DBO (demanda bioquímica de oxigênio: quantidade de oxigênio necessária à oxidação da matéria orgânica por ação das bactérias aeróbias. Determinada em laboratório em 5 dias) • DQO (demanda química de oxigênio: quantidade de oxigênio necessária à oxidação da matéria orgânica por um agente químico. Determinada em laboratório)

27. Indicadores de Qualidade das Águas Indicadores de qualidade químicos: • Componentes inorgânicos (metais pesados: arsênio,cádmio,cromo, chumbo,mercúrio, prata, cobre e zinco;cianetos. Fontes: esgotos industriais, atividades agrícolas, garimpo e mineração) • Componentes orgânicos (entre outros estão os pesticidas e os detergentes, resistentes à degradação biológica e tóxicos ao homem)

28. Indicadores de Qualidade das Águas Indicadores de qualidade biológicos: • Coliformes (indicadores de organismos patogênicos na água, advindos de esgotos domésticos) • Algas (importantes no ambiente aquático – fotossíntese- e produção de OD do meio; em execsso, incovenientes: gosto, cheiro, toxidez; cor; diminuição do OD na decomposição; interferem no tratamento nas ETAs)

29. Indicadores de Qualidade das Águas Nos slides a seguir apresentam-se Informações mais detalhadas sobre os indicadores de qualidade das águas para estudo

30. Indicadores de Qualidade das Águas • Indicadores físicos Importantes na escolha da tecnologia de tratamento • Turbidez: devida à presença de partículas em estado coloidal, em suspensão, matéria orgânica e inorgânica, plâncton e organismos microscópicos.

31. Indicadores de Qualidade das Águas • Turbidez: aparência nebulosa, devida à presença de partículas em estado coloidal, em suspensão, matéria orgânica e inorgânica, plâncton e organismos microscópicos. • Fundamentos: Método de Jackson, U.J.T • Como se mede: por meio de Nefelômetros, que permitem medir valores tão baixos como 0,1 UJT. • -Medida da turbidez: U.N.T (unidades Nefelométricas de Turbidez)

32. Indicadores de Qualidade das Águas • Turbidez: padrões laboratoriais (soluções de formazina) para comparação com a água tratada em ETAs: 4, 50, 500 e 4000 UT

33. Indicadores de Qualidade das Águas • Cor Aparente e Cor Verdadeira • Devida à presença de matéria orgânica, que pode vir da decomposição de plantas e animais ou devida a atividades antrópicas. Nas águas naturais, são chamadas de substâncias húmicas. • A cor passou a ser + importante devido à possibilidade das matérias orgânicas serem precursoras da formação de trihalometanos a partir da desinfecção com cloro. • Unidade de Cor: unidade Hazen (uH), obtida pela dissolução de 1mg de cloroplatinato de potássio K2PtCl6 e 0,5mg de cloreto de cobalto (CoCl2) em 1 L de água destilada. • Cor verdadeira: medida da cor feita no sobrenadante da água após centrifugação a 3.500rpm durante 30 minutos. • Com a amostra natural, tem-se a Cor Aparente (influência das partículas coloidais e suspensas)

34. Indicadores de Qualidade das Águas • Cor; padrões de cor: 10 e 100U.C

35. Indicadores de Qualidade das Águas • Sabor e Odor • Devida a matéria excretada por algas e substâncias dissolvidas como gases, fenóis, clorofenóis e de despejos industriais nos copos d’água em alguns casos. A remoção é feita com aeração ou aplicação de oxidante e ou carvão ativado. • Temperatura da Água • Influi nas reações de hidrólise do coagulante, na eficiência da desinfecção, na solubilidade dos gases e no desempenho das unidades de mistura rápida, floculação,decantação e filtração. • Condutividade Elétrica e Condutância Específica • CD e CE estão relacionadas com a quantidade de sólidos totais dissolvidos- STD, que representa a medida dos íons na água.

36. Indicadores de Qualidade das Águas • Condutividade Elétrica e Condutância Específica • Valores elevados de STD favorecem o aumento da solubilidade dos precipitados de alumínio e ferro na coagulação e afetam a formação e precipitação de carbonato de cálcio, favorecendo a corrosão • CE x CD = 10-6 • FI= 1,7 x CE x 10-5 , Força Iônica (mol) • CE=2 X STD , para STD < 1000mg/L • CE=1,1 X STD , para STD > 1000mg/L • STD=Sólidos Totais Dissolvidos, em mg/L • CE= expressa em µMho/cm • FI=relacionada também a STD, devido à presença de sódio, magnésio, cloreto, sulfato,bicarbonato e carbonatos

37. Indicadores de Qualidade das Águas • Indicadores Químicos Influem no desempenho das tecnologias de tratamento. • Inorgânicos • Orgânicos • Radiológicos

38. Indicadores de Qualidade das Águas • INORGÂNICOS Alcalinidade, Acidez e pH Dureza Cloretos e Sulfatos Nitratos e Nitritos Ferro e Manganês Oxigênio Dissolvido DBO e DQO Sólidos Totais Dissolvidos Gases Diversos Flúor • ORGÂNICOS Compostos Orgânicos Voláteis Agrotóxicos Subprodutos da Desinfecção, no tratamento de água Compostos Orgânicos Sintéticos • RADIOLÓGICOS

39. Indicadores de Qualidade das Águas • INORGÂNICOS • ALCALINIDADE E ACIDEZ -Alcalinidade é a capacidade da água de neutralizar ácidos, e a acidez a capacidade de neutralizar bases. Ambas baseiam-se no sistema ácido carbônico. -Em função do pH, tem-se: pH entre 12,3 a 9,4 = alcalinidade devida a hidróxidos e carbonatos (OH- e CO3-2) pH entre 9,4 a 8,3= alcalinidade devida a carbonatos e bicarbonatos (CO3-2 e HCO3-) pH entre 8,3 a 4,4: alcalinidade devida a bicarbonatos -Influi na coagulação química, quando se usa sulfato de alumínio no tratamento de água

40. Indicadores de Qualidade das Águas • ALCALINIDADE E ACIDEZ -Acidez: devida à presença do CO2 entre, pHs entre 8,3 e 4,4; abaixo desses valores, a acidez é devida a ácidos fortes, comumente não presentes nas águas naturais -A acidez tem pouco significado sanitário, mas seu conhecimento é importante para o condicionamento final da água: ás vezes, é necessário diminuir a acidez com um alcalinizante para evitar corrosão das partes do sistema de água, mantendo a estabilidade do carbonato de cálcio. -Tanto a alcalinidade como a acidez são expressas em termos de concentração de carbonato de cálcio, não importando o sal presente que confere a alcalinidade

41. Indicadores de Qualidade das Águas • DUREZA • -Os principais íons metálicos que conferem dureza à água são cálcio (Ca2+) e o magnésio (Mg2+), associados ao íon sulfato, e em menor grau o (Fe2+) e Mn2+ associados ao nitrato • -A dureza está associada à incrustações em sistemas de água quente e fria, e com a incidência de doenças cardio-vasculares e aumento do colesterol. • -Na maioria dos casos, a dureza provêm do cálcio associado ao bicarbonato • -Nas estações de abrandamento podem ser empregadas resinas específicas para troca de cátions ou pode-se elevar o ph utilizando-se cal (CaO) e carbonato de sódio (Na2CO3) e causar a precipitação dos sais ou dos hidróxidos de cálcio e magnésio formados

42. Indicadores de Qualidade das Águas • DUREZA -Com relação aos valores de dureza, expressas em concentração de carbonato de cálcio, as águas podem ser classificadas como: -brandas, quando [CaCO3] <= 50mg/L -moderadas, quando 50<=[CaCO3] <= 150mg/L -duras, quando 150<=[CaCO3] <= 300mg/L -muito duras, quando [CaCO3] >= 300mg/L Conhecida como a capacidade de precipitar sabões.

43. Indicadores de Qualidade das Águas • CLORETOS E SULFATOS -Sais dissolvidos como bicarbonatos, cloretos e sulfatos e outros caracterizam os sólidos totais dissolvidos -A presença desses íons pode indicar formas de poluição (ex.: decomposição da matéria orgânica no ciclo do enxofre) -Concentrações elevadas de cloretos conferem sabor salino à água e podem ser prejudiciais à pessoas com moléstias cardíacas e renais, além de interferir na coagulação (maior valor admitido: 250mg/L) -Não obstante à dureza, sulfatos causam efeitos laxativos mais acentuados que outros sais

44. Indicadores de Qualidade das Águas • NITRITOS E NITRATOS • -Nitratos: uma das maiores fontes de íons naturais, limitado a 10mg/L - N. • -Nitritos não ocorrem em concentrações significativas, sendo limitados a 1mg/l –N • -Presença excessiva de nitratos pode causar a meta-hemoglobinemia, principalmente em crianças e formação de nitrosaminas carcinogênicas. • -Quando de origem orgânica, podem indicar contaminação recente, (nitrogênio orgânico e amoniacal), ou remota, se nitritos e nitratos presentes • -Presença de compostos amoniacais de origem orgânicas podem originar as cloraminas orgânicas, de baixo poder de desinfecção quando se usa cloro como desinfetante (cheiro)

45. Indicadores de Qualidade das Águas • FERRO E MANGANÊS • Ferro: -É importante a forma com que se apresentam as impurezas com ferro -Ferro solúvel nas águas: associado a bicarbonatos e cloretos (águas subterrãneas, sem O2 dissolvido, pH baixo e ricas em CO2) -Em águas superficiais, podem estar associados a matéria orgânica na forma coloidal -Quando oxidado, forma sais que são precipitados em roupas, nos sanitários e favorecem o crescimento da bactéria chrenotrix -A aeração é eficiente para a oxidação do ferro

46. Indicadores de Qualidade das Águas • Ferro, ou impurezas com ferro: • -Provocam sabor “de ferro”, ou adstringente, e muda o sabor das bebidas • -Provocam a acumulação de depósitos no sistema de distribuição, se passarem pelo tratamento s/ remoção • -Interferem nos processos industriais (papel, etc.) • -prejudicam preparação de café e chá • -Em concentrações menores que 0,3mg/L não se manifestam manchas vermelhas e depósitos de óxidos de ferro • -Quantidade nutricional de ferro: 1 a 2mg/dia

47. Indicadores de Qualidade das Águas • MANGANÊS • Mesmos problemas que o ferro • Sua concentração deve ser limitada para prevenir efeitos estéticos e econômicos, e evitar efeitos fisiológicos adversos devido ao consumo excessivo. • É mais difícil de ser removido que o ferro, pois a formação do precipitado (MnO2) ocorre a pH elevados, > 8, o que pode dificultar a coagulação • Dependendo da fonte de água, devem ser analisados outros metais, como cobre, zinco, cádmio, cobalto, chumbo, mercúrio, etc. • Concentrações limites: máxima desejável 0,05mg/L e permissível de 0,5mg/L

48. Indicadores de Qualidade das Águas • OXIGÊNIO DISSOLVIDO • Quantidade na água é pequena, devido à baixa solubilidade (9,1 mg/L a 20oC) • O oxigênio é consumido em função da poluição da água • A presença de oxigênio e CO2 deve ser considerada na prevenção da corrosão de metais ferrosos • GASES DIVERSOS • Dióxido de carbono (CO2); Oxigênio (O2); Sulfeto de hidrogênio (HS); Metano (CH4), raramente encontrado • CO2 e HS: decomposição de matéria orgânica • CH4: decomposição de matéria biológica • O2: contato entre a água bruta e o ar

49. Indicadores de Qualidade das Águas • DEMANDA DE OXIGÊNIO • A matéria orgânica tem uma necessidade de oxigênio para se estabilizar. • DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXIGÊNIO (DBO) • É a medida de quantidade de oxigênio necessária ao metabolismo das bactérias aeróbias que destróem a matéria orgânica O oxigênio é consumido em função da poluição da água. Medida: (mg O2/L) • DEMANDA QUÍMICA DE OXIGÊNIO (DQO) • É a medida de quantidade de oxigênio necessária à total oxidação química dos compostos orgânicos em dióxido de carbono e água. Medida: (mg O2/L) • Permite avaliar a carga de poluição de esgotos domésticos ou industriais em termos de quantidade de O2

50. Indicadores de Qualidade das Águas • FLÚOR • A fluoretação previne 60 a 70% das cáries • Excesso de dosagem causa fluorose dentária e danos aos ossos em crianças • Os íons fluoretos ocorrem em águas alcalinas, peixes, mariscos, arroz, chá e outros • A dosagem deve ser controlada em f(T) • Mancha nos dentes: [F] > 1,5mg/L • Em águas subterrâneas, podem ser encontradas [ ] > 1,5mg/L, sendo necessário tratamento de remoção (caro) ou diluição com águas superficiais • Efeitos tóxicos: [ ] > 230mg/L; dose letal: 4000mg/|L • Concentrações máximas de fluoretos permitidas dependem da temperatura (VMP=1,5 mg/L)