Profa Márcia Maria Rios Ribeiro

Estagiários-docentes (Programa de Pós-Graduação em Eng. Civil e

Ambiental)

José Augusto de SouzaMarcondes Loureiro Batista

UFCG - Unidade Acadêmica de Engenharia Civil

Período - 2009.2

Poluição das Águas

““É qualquer É qualquer alteraçãoalteração nas características físicas, químicas e/ou nas características físicas, químicas e/ou

biológicas das águas, que possa constituir biológicas das águas, que possa constituir prejuízoprejuízo à saúde, à à saúde, à

segurança e ao bem estar da população e, ainda, possa segurança e ao bem estar da população e, ainda, possa

comprometer a fauna ictiológica e a utilização das águas para comprometer a fauna ictiológica e a utilização das águas para

fins recreativos, comerciais, industriais e de geração de energia” fins recreativos, comerciais, industriais e de geração de energia”

(CONAMA).(CONAMA).

O QUE É POLUIÇÃO HÍDRICA?

O QUE CAUSA A POLUIÇÃO HÍDRICA?

• Crescimento populacional; Alto grau de urbanização Crescimento populacional; Alto grau de urbanização

• Desenvolvimento da indústria e seus despejos complexos;Desenvolvimento da indústria e seus despejos complexos;

• Aumento da produção agrícola, que resulta numa carga mais Aumento da produção agrícola, que resulta numa carga mais

pesada de pesticidas e fertilizantes no ambiente.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 planetaDistribuição do consumo de água no planeta

Fonte: WRI (1998).

Águas no BrasilLEI 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 valoreconômico;III - em situações de escassez, o uso prioritário dos recursoshídricos é o consumo humano e a dessedentação de animais;IV - a gestão dos recursos hídricos deve sempre proporcionar ouso múltiplo das águas;V - a bacia hidrográfica e a unidade territorial para implementaçãoda Política Nacional de Recursos Hídricos e atuação do Sistema Nacional deGerenciamento de Recursos Hídricos; eVI - a gestão dos recursos hídricos deve ser descentralizada econtar com a participação do Poder Público, dos usuários e das comunidades.

• Consuntivos

– abastecimento humano

– dessedentação de animais

– indústria

– irrigação

• Não consuntivos

– geração de energia elétrica

– recreação/lazer

– harmonia paisagística

– conservação da flora e fauna

– navegação

– pesca

– diluição de despejos

Usos da águaUsos da água

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 Fontes poluidoraspoluidorasÁguas superficiaisÁguas superficiais::

• Esgoto doméstico;Esgoto doméstico;

• Efluentes industriais;Efluentes industriais;

• Águas pluviais, carreando Águas pluviais, carreando

impurezas do solo ou contendo impurezas do solo ou contendo

esgotos lançados nas galerias;esgotos lançados nas galerias;

• Resíduos sólidos (lixo);Resíduos sólidos (lixo);

• Pesticidas;Pesticidas;

• Fertilizantes;Fertilizantes;

• Detergentes;Detergentes;

• Precipitação de poluentes Precipitação de poluentes

atmosféricos (sobre o solo ou a atmosféricos (sobre o solo ou a

água);água);

• Alteração nas margens dos Alteração nas margens dos

mananciais, provocando mananciais, provocando

carreamento do solo, como carreamento do solo, como

conseqüências da erosão.conseqüências da erosão.

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.

Fontes poluidorasFontes poluidoras

ouPontual

Descarga de efluentes a partirde indústrias e de estaçõesde tratamento de esgoto

São bem localizadas, fáceisde 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

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.

PoluentePoluente OrigemOrigem EfeitoEfeito Indicador de Indicador de PoluiçãoPoluição

Método de AnáliseMétodo de Análise

MatériaMatériaOrgânicaOrgânica

Esgotos domésticosEsgotos domésticosE alguns efluentes E alguns efluentes

industriais (alimentos, industriais (alimentos, papel, têxtil, etc.)papel, têxtil, etc.)

Reduz oxigênio dissolvido. Reduz oxigênio dissolvido. Causa mudanças na fauna Causa mudanças na fauna e flora.e flora.

DBO, DQODBO, DQO(mg O(mg O

22/l)/l)Teste de DBO, OD Teste de DBO, OD

e DQO.e DQO.

Óleos Óleos Vazamentos de tanques de Vazamentos de tanques de estocagem, efluentes estocagem, efluentes de postos e oficinas. de postos e oficinas.

Impede a absorção de Impede a absorção de oxigênio. É tóxico pra oxigênio. É tóxico pra animais e plantas.animais e plantas.

Óleos e graxas Óleos e graxas (mg/l)(mg/l)

Técnica do Técnica do infravermelho.infravermelho.

Sólidos Sólidos (em(emSuspensão eSuspensão eSedimentável)Sedimentável)

Esgotos domésticos e Esgotos domésticos e alguns efluentes alguns efluentes industriais (argila, industriais (argila, carvão etc.)carvão etc.)

Aumento da turbidez, Aumento da turbidez, diminuição da penetração diminuição da penetração da luz. Causam da luz. Causam assoreamento.assoreamento.

SS – sólidos em SS – sólidos em suspensão.suspensão.

RS – Resíduo RS – Resíduo sedimetável sedimetável

Método da Método da turbidemétrico, turbidemétrico, gravimétrico gravimétrico (SS).(SS).

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.

POLUIÇÃO ORGÂNICA

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)

Tipo de IndústriaTipo de Indústria Quantidade produzida ou processada /diaQuantidade produzida ou processada /dia EP (hab)EP (hab)

CervejariaCervejaria 1.000 litros de cerveja1.000 litros de cerveja 1.5001.500

CurtumeCurtume 1 Tonelada de peles1 Tonelada de peles 2.5002.500

MatadouroMatadouro 1 Tonelada de peso em pé1 Tonelada de peso em pé 300300

CeluloseCelulose 1 Tonelada de Celulose1 Tonelada de Celulose 5.0005.000

Usina de ÁlcoolUsina de Álcool 1 Tonelada de cana (65 litros de álcool)1 Tonelada de cana (65 litros de álcool) 400400

Granja de GalinhasGranja de Galinhas 10 aves abatidas10 aves abatidas 22

LaticíniosLaticínios 1000 litros de leite1000 litros de leite 200200

LavanderiaLavanderia 1 Tonelada de roupas1 Tonelada de roupas 700700

EQUIVALENTE POPULACIONAL PARA VÁRIOS TIPOS DE INDÚSTRIAS

Fonte: Manual de Tratamento de Águas Residuárias

• DiluiçãoDiluição

• SedimentaçãoSedimentação

• Estabilização Estabilização bioquímicabioquímica

AUTODEPURAÇÃO DAS ÁGUAS

Características das zonas de autodepuraçãoCaracterísticas 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.

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

Cabe aos órgãos ambientais dos estados, territórios e Distrito Cabe aos órgãos ambientais dos estados, territórios e Distrito

Federal efetuar, não só o enquadramento dos corpos de água Federal efetuar, não só o enquadramento dos corpos de água

no âmbito das classes preconizadas pela Resolução CONAMA no âmbito das classes preconizadas pela Resolução CONAMA

nn0. 0. 357/05, como exercer 357/05, como exercer atividade orientadora, atividade orientadora,

fiscalizadora e punitivafiscalizadora e punitiva junto às fontes de poluição que junto às fontes de poluição que

possam alterar os valores dos padrões de qualidade das águas possam alterar os valores dos padrões de qualidade das águas

da classe estabelecida para o corpo d’água receptor.da classe estabelecida para o corpo d’água receptor.

APLICAÇÃO DE UMA LEGISLAÇÃO

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):