Profa Márcia Maria Rios Ribeiro Estagiários-docentes (Programa de Pós-Graduação em Eng. Civil e Ambiental) José Augusto de Souza Marcondes Loureiro Batista UFCG - Unidade Acadêmica de Engenharia Civil Período - 2009.2

Poluição das Águas

Crescimento populacional; Alto grau de urbanização O QUE É POLUIÇÃO HÍDRICA? “É qualquer alteração nas características físicas, químicas e/ou biológicas das águas, que possa constituir prejuízo à saúde, à segurança e ao bem estar da população e, ainda, possa comprometer a fauna ictiológica e a utilização das águas para fins recreativos, comerciais, industriais e de geração de energia” (CONAMA). O QUE CAUSA A POLUIÇÃO HÍDRICA? Crescimento populacional; Alto grau de urbanização Desenvolvimento da indústria e seus despejos complexos; Aumento da produção agrícola, que resulta numa carga mais pesada de pesticidas e fertilizantes no ambiente.

O que está sendo feito com os corpos hídricos?

Distribuição Espacial da Água na Terra

DISTRIBUIÇÃO DA ÁGUA NO PLANETA

Distribuição do consumo de água no planeta Fonte: WRI (1998).

Águas no Brasil LEI Nº 9433, DE 8 DE JANEIRO DE 1997 (DOU 09.01.1997) Institui a Política Nacional de Recursos Hídricos, cria o Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos Art. 1º A Política Nacional de Recursos Hídricos baseia-se nos seguintes fundamentos: I - a água é um bem de domínio público; II - a água é um recurso natural limitado, dotado de valor econômico; III - em situações de escassez, o uso prioritário dos recursos hídricos é o consumo humano e a dessedentação de animais; IV - a gestão dos recursos hídricos deve sempre proporcionar o uso múltiplo das águas; V - a bacia hidrográfica e a unidade territorial para implementação da Política Nacional de Recursos Hídricos e atuação do Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos; e VI - a gestão dos recursos hídricos deve ser descentralizada e contar com a participação do Poder Público, dos usuários e das comunidades.

Usos da água Não consuntivos Consuntivos geração de energia elétrica recreação/lazer harmonia paisagística conservação da flora e fauna navegação pesca diluição de despejos Consuntivos abastecimento humano dessedentação de animais indústria irrigação

CLASSIFICAÇÃO DA ÁGUAS RESOLUÇÃO CONAMA nº 357, de 17 de março de 2005; Esta nova resolução substitui a 020/86 e apresenta 38 definições de corpos de águas, suas classificações qualitativas, composições e usos múltiplos. Art.3º As águas doces, salobras e salinas do Território Nacional são classificadas, segundo a qualidade requerida para os seus usos preponderantes, em treze classes de qualidade. As águas doces são classificadas segundo sua qualidade em treze classes:

Fontes poluidoras Águas superficiais: Esgoto doméstico; Águas subterrâneas: Infiltração de: esgotos a partir de sumidouros ou valas de infiltração (fossas sépticas); esgotos depositados em lagoas de estabilização ou em outros sistemas de tratamento usando disposição no solo; esgotos aplicados no solo em sistemas de irrigação; águas contendo pesticidas, fertilizantes, detergentes e poluentes atmosféricos depositados no solo; outras impurezas presentes no solo; águas superficiais poluídas; Vazamento de tubulações ou depósitos subterrâneos; Percolação do chorume resultante de depósitos de lixo no solo; Resíduos de outras fontes: cemitérios, minas, depósitos de materiais radioativos. Águas superficiais: Esgoto doméstico; Efluentes industriais; Águas pluviais, carreando impurezas do solo ou contendo esgotos lançados nas galerias; Resíduos sólidos (lixo); Pesticidas; Fertilizantes; Detergentes; Precipitação de poluentes atmosféricos (sobre o solo ou a água); Alteração nas margens dos mananciais, provocando carreamento do solo, como conseqüências da erosão.

Fontes poluidoras Pontual Descarga de efluentes a partir de indústrias e de estações de tratamento de esgoto São bem localizadas, fáceis de identificar e de monitorar Difusa Escoamento superficial urbano, escoamento superficial de áreas agrícolas e deposição atmosférica Espalham-se por toda a cidade, são difíceis de identificar e tratar ou

CLASSIFICAÇÃO DA POLUIÇÃO HÍDRICA Bacteriana -> Contato com dejetos humanos portadores de organismos patogênicos, por via direta e por esgotos sanitários; Orgânica -> Recebimento de grande quantidade de matéria orgânica, proveniente de esgotos domésticos ou industriais; Química -> Presença de substâncias provenientes de processos industriais, uso de pesticidas e de fertilizantes; Térmica -> Elevação da temperatura da água aos receber despejos com temperatura elevada provenientes de destilarias, usinas atômica, etc; Radioativa -> Recebimento de descargas radioisótopos de usinas nucleares.

Poluente Origem Efeito Indicador de Poluição Método de Análise Matéria Orgânica Esgotos domésticos E alguns efluentes industriais (alimentos, papel, têxtil, etc.) Reduz oxigênio dissolvido. Causa mudanças na fauna e flora. DBO, DQO (mg O2/l) Teste de DBO, OD e DQO. Óleos Vazamentos de tanques de estocagem, efluentes de postos e oficinas. Impede a absorção de oxigênio. É tóxico pra animais e plantas. Óleos e graxas (mg/l) Técnica do infravermelho. Sólidos (em Suspensão e Sedimentável) Esgotos domésticos e alguns efluentes industriais (argila, carvão etc.) Aumento da turbidez, diminuição da penetração da luz. Causam assoreamento. SS – sólidos em suspensão. RS – Resíduo sedimetável Método da turbidemétrico, gravimétrico (SS).

POLUIÇÃO ORGÂNICA Os esgotos domésticos, muitos tipos de resíduos industriais, os dejetos agrícolas e especialmente os pecuários, são constituídos preponderantemente de matéria orgânica, elemento que serve de alimento aos seres aquáticos, sejam peixes, sejam bentos, plâncton, bactérias, etc. quanto maior o volume de matéria orgânica – esgotos – for lançado em um corpo d’água, maior será o consumo (demanda) de oxigênio usado na respiração dos seres aquáticos (em especial, das bactérias decompositoras). Quando todo o oxigênio se extingue, as bactérias e outros seres que dependem do oxigênio para a respiração também são extintos e em seu lugar surgem outros seres microscópicos capazes de se alimentar e “respirar” na ausência do oxigênio.

CARGA POLUIDORA A carga poluidora de um efluente gasoso ou líquido é a expressão da quantidade de poluente lançada pela fonte. Para as águas, é freqüentemente expressa em DBO ou DQO.

DBO (DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXIGÊNIO) DBO é um consumo de oxigênio, através de reações biológicas e químicas. DBO520 (DBO5 ou DBO) Teste padrão  Medida a 5 dias (20º C) Dia 0 Dia 5 OD = 7 mg/L OD = 3 mg/L DBO = 7 – 3 = 4 mg/L Finalidades do teste Visualização da taxa de degradação do despejo ao longo do tempo Visualização da taxa de consumo de oxigênio ao longo do tempo Critério para dimensionamento da maioria dos sistemas de tratamento de esgotos e legislação ambiental são baseados nesse parâmetro

DQO (DEMANDA QUÍMICA DE OXIGÊNIO) Índice que dá a quantidade necessária de Oxigênio, fornecido por um agente oxidante, para oxidar totalmente a matéria orgânica presente num meio (água ou efluente). Algumas vantagens do teste: teste é realizado em 2 a 3 horas teste não afetado pela nitrificação Algumas limitações do teste: refere-se a matéria orgânica biodegradável + inerte não é possível visualizar a degradação do despejo ao longo do tempo constituintes inorgânicos podem ser oxidados e interferir no resultado

RELAÇÃO ENTRE DQO E DBO DQO/DBO  varia com o tipo de efluente e à medida que o esgoto passa pelas diversas unidades da ETE DQO/ DBO elevada  fração inerte elevada baixa  fração biodegradável elevada Esgotos domésticos brutos  DQO/DBO entre 1,7 a 2,4

EQUIVALENTE POPULACIONAL É comum relacionar a poluição orgânica em função da quantidade média de detritos produzidos diariamente por uma pessoa Essa ordem de grandeza é e chamada de EQUIVALENTE POPULACIONAL (EP)

Quantidade produzida ou processada /dia EP (hab) Cervejaria EQUIVALENTE POPULACIONAL PARA VÁRIOS TIPOS DE INDÚSTRIAS Tipo de Indústria Quantidade produzida ou processada /dia EP (hab) Cervejaria 1.000 litros de cerveja 1.500 Curtume 1 Tonelada de peles 2.500 Matadouro 1 Tonelada de peso em pé 300 Celulose 1 Tonelada de Celulose 5.000 Usina de Álcool 1 Tonelada de cana (65 litros de álcool) 400 Granja de Galinhas 10 aves abatidas 2 Laticínios 1000 litros de leite 200 Lavanderia 1 Tonelada de roupas 700 Fonte: Manual de Tratamento de Águas Residuárias

AUTODEPURAÇÃO DAS ÁGUAS Diluição Sedimentação Estabilização bioquímica

Características das zonas de autodepuração Zona de Degradação: Início  ponto de lançamento dos despejos; Água turva (cor acinzentada); Precipitação de partículas  lodo no leito do corpo d’água; Proliferação de bactérias (consumo de matéria orgânica); Redução da concentração de oxigênio dissolvido; Limite da 1ª zona  concentração de oxigênio atinge 40% da concentração inicial; Não há odor; Presença de oxigênio não permita a decomposição aneróbia.

Zona de Decomposição Ativa: Início  oxigênio atinge valores inferiores a 40% da concentração de saturação; Água  cor cinza-escura, quase negra; Bancos de lodos no fundo em ativa decomposição anaeróbia; Desprendimento de gases mal cheirosos (amônia, gás sulfídrico, etc); Oxigênio dissolvido  pode zerar ou “ficar negativo”; Biota aeróbia é substituída por outra anaeróbia; Ambiente fétido e escuro; Oxigênio passa a ser reposto  ar atmosférico ou fotossíntese; População de bactérias  decresce; Água começa a ficar mais clara (ainda impróprio p/ os peixes); Fim da 2ª zona  oxigênio elevar-se a 40% da conc. de saturação.

Zona de Recuperação: Início  40% de oxigênio de saturação; Término  água saturada de oxigênio; Água  mais clara e límpida; Proliferação de algas que reoxigenam o meio; Amônia  oxidada a nitritos e nitratos (+ fosfatos fertilizam o meio, favorecendo a proliferação de algas); Cor esverdeada intensa (alimento p/ crustáceos, larvas de insetos, vermes, etc., que servem de alimentos p/ os peixes); Diversificação da biocenose.

Zona de Águas Limpas: Água  características diferentes das águas poluídas; Água encontra-se “eutrófica”; Não é limpa, devido a presença das algas (cor verde); Água  recuperou-se, melhorou suas capacidade de produzir alimento protéico (piorou no quesito de potabilidade); Péssimo aspecto estético; Grande assoreamento nas margens; Invasão de plantas aquáticas indesejáveis.

EUTROFIZAÇÃO A eutrófização é o crescimento excessivo das plantas aquáticas, tanto planctônicas quanto aderidas, a níveis tais que sejam considerados como causadores de interferências com os usos desejáveis do corpo d’água (Thomann e Mueller, 1987). O principal fator de estímulo é um nível excessivo de nutrientes no corpo d’água, principalmente nitrogênio e fósforo. O nível de eutrófização está usualmente associado ao uso e ocupação do solo predominante na bacia hidrográfica.

Freqüentes florações das águas Problemas estéticos e recreacionais. Diminuição do uso da água para recreação, balneabilidade e redução geral na atração turística devido a: Freqüentes florações das águas Crescimento excessivo da vegetação Distúrbios com mosquitos e insetos Eventuais maus odores Eventuais mortandades de peixes

APLICAÇÃO DE UMA LEGISLAÇÃO Cabe aos órgãos ambientais dos estados, territórios e Distrito Federal efetuar, não só o enquadramento dos corpos de água no âmbito das classes preconizadas pela Resolução CONAMA n0. 357/05, como exercer atividade orientadora, fiscalizadora e punitiva junto às fontes de poluição que possam alterar os valores dos padrões de qualidade das águas da classe estabelecida para o corpo d’água receptor.

Tratamento Primário O tratamento primário do despejo consiste de: - Gradeamento dos despejos, por meio de uma grade com espaçamento entre barra de 12 mm visando a separação de sólidos grosseiros, que por sua natureza ou tamanho, criariam problemas como desgastes de bombas ou obstruções em tubulações nas etapas posteriores. - Caixa de areia, que tem como função remover os sólidos de natureza sedimentáveis de alta capacidade de decantação. - Caixa retentora de óleo das águas residuárias, visando a remoção de óleos e graxas.

- Tratamento Secundário Toda vazão de efluente passará pelo processo anaeróbio. O tratamento de despejo, visando a remoção de matéria orgânica, é fundamentado no processo biológico metanogênico realizado em Reator Anaeróbio de Fluxo Ascendente com Leito de Lodo com Recirculação Interna (IC), complementado por unidades de pré-condicionamento da água residuária, armazenagem de lodo biológico excedente, coleta/queima de gás. No Tanque de Equalização/Acidificação será feita a correção do pH com hidróxido de sódio ou acido clorídrico e dosagem de nutrientes (uréia e acido fosfórico).

- Tratamento terciário O tratamento terciário do efluente do tratamento secundário é constituído por: - Tanques de aeração, para polimento complementar do efluente por meio de aeradores superficiais. O processo aeróbio será de lodos ativados com aeração prolongada, onde a flora microbiana aeróbia metabolizará a matéria orgânica biodegradável disponível convertendo-a em lodo biológico + CO2 + H2O. A mistura do despejo tratado com o lodo biológico gerado deixará o tanque de aeração por gravidade e será encaminhado para o decantador secundário. - Decantador secundário, que tem por objetivo a remoção de sólidos em suspensão de natureza sedimentar, é fundamentado na operação unitária de sedimentação, complementado por unidades de coleta, adensamento e armazenamento de sólidos removidos. O lodo biológico sedimentado acumulado no fundo do decantador secundário será encaminhado à elevatória de lodo e com auxílio de bomba submersível será reciclado continuamente ao tanque de aeração podendo também ser parcialmente descartado do processo passando pelas etapas de adensamento e desaguamento. O despejo clarificado passará por medição de vazão em calha Parshall e seguirá para o corpo receptor (rio):