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O Ciclo Urbano da Água – Uma Abordagem Pedagógica

1. 66 Figura 4 11 Sedimentador vista geral ETAR de Lamego 67 Figura 4 12 Processo de Lamas Activadas sirene 71 Figura 4 13 Leito Percolador ETAR de Portalegre cceeeeeeeee ener eens 72 Figura 4 14 Sec o t pica de um filtro percolador iiiis ii 72 Figura 4 15 Pormenor do Biodisco da ETAR de Cuba 73 Figura 4 16 Recipiente com sulfato de alum nio ETAR de Lamego 75 Figura 4 17 Filtro de carv o activado ETAR de Alij cc ceeeeeeeeeeeee eee es 77 Figura 4 18 Desinfec o com UV ETAR de Lamego eceeeeeeeeeeeeees 79 Figura 4 19 Esquema de lavagem qu mica atrav s de duas torres 90 Figura 5 1 Simula o do Ciclo Hidrol gico eect eect eeeeeee eee ee es 97 Figura 5 2 Simula o do Ciclo da Agua em sistema fechado 102 Figura 5 3 Simula o do Ciclo da gua cccccccccccccceeeceeeceeeeeeeeeeeeeeeeeeeny 107 xiii O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica ndice de Tabelas NDICE DE TABELAS P g Tabela 3 1 Fun es das principais opera es f sicas de tratamento aplic veis a guas destinadas a abastecimento ii es 24 Tabela 3 2 Fun es dos principais processos qu micos de tratamento aplic veis a guas destinadas a abastecimento
2. 25 Tamb m designados por Bio Discos 73 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais 4 3 4 2 Tratamento Anaer bio O tratamento anaer bio um processo segundo o qual algumas esp cies de bact rias que actuam na aus ncia de oxig nio atacam a estrutura de materiais org nicos complexos para produzir compostos simples metano di xido de carbono gua etc extraindo em simult neo a energia e os compostos necess rios para o seu pr prio crescimento Este processo quase exclusivamente usado para o tratamento de guas residuais muito concentradas e para os processos de desnitrifica o A transforma o da mat ria org nica em diversas subst ncias qu micas no decurso da fermenta o anaer bica processa se atrav s de uma cadeia de degrada es sucessivas devidas a diferentes tipos de bact rias Essencialmente distinguem se duas fases na primeira fase d se a transforma o das mol culas org nicas em cidos gordos sais ou g s na segunda fase ocorre a transforma o destes ltimos numa mistura gasosa essencialmente constitu da por metano e di xido de carbono 4 3 5 Tratamento Terci rio Normalmente este tipo de tratamento levado a cabo quando se pretende uma determinada utiliza o da gua proveniente da ETAR pois melhora a qualidade do efluente final Por isso muitas vezes definido como um tratamento adicional para a remo o de subst
3. 4 3 Etapas de Tratamento de Aguas Residuais 4 3 1 Classificagao de Processos de Tratamento Os efluentes l quidos e os lixos provenientes de um aglomerado populacional tornam o ambiente e vizinhan a dessa comunidade desagrad vel e doentio Novais 2000 por isso um dos objectivos do tratamento das guas residuais urbanas evitar um ambiente degradado e insalubre Al m disso visa a protec o do meio receptor natural Uma ETAR ou seja uma Esta o de Tratamento de guas Residuais certamente o destino mais adequado promo o e defesa da sa de p blica A necessidade da sua constru o surge quando o esgoto lan ado num meio que utilizado como fonte de gua pot vel ou mesmo quando se pretende que 53 O Ciclo Urbano da Agua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais o meio seja suporte de vida aqu tica As ETAR reduzem a carga poluente das guas residuais que s o devolvidas aos cursos de gua contribuindo para o equil brio dos ecossistemas aqu ticos Efectuam a depura o dos esgotos dom sticos e industriais de modo a evitar a polui o dos cursos de gua lagoas mar ou solo A depura o consiste fundamentalmente na redu o das subst ncias em suspens o e na redu o da carga org nica at limites aceit veis de acordo com as caracter sticas do meio receptor e dos valores admiss veis e toler veis especificados na legisla o Uma ETAR normalmente
4. Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais enriquecimento excessivo de algas devido introdu o de nutrientes azoto e f sforo provenientes da gua residual necessitando ent o que seja efectuada a remo o de nutrientes da gua residual 27 R Redu o Redu o Redu o du a 30 a 50 SS 30 SS CBO lt 95 lidos Grosseiros cBo 20 CBO 85 F sfor Azoto 95 Metais pesados V rus e bact rias Tratamento Tratamento Tratamento Tratamento Preliminar gt Prim rio gt Secund rio gt Terci rio I Estabilizagao Secagem de lamas Figura 4 1 S ntese dos diferentes tipos de tratamentos e da redu o da car ncia qu mica nas guas residuais Antes de se explicar com algum pormenor as diferentes fases que permitem o tratamento de guas residuais numa ETAR conv m sintetizar as v rias etapas figura 4 2 realizadas neste local Al Esquema realizado com base no site http www ipv pt millenium ect7 Ipvc htm 56 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais Esgotos Dom sticos e Pluviais n o tratados S lidos grosseiros Areia para Aterro Sanit rio Gradagem Tratamento de Efluente Pluvial para Desarena o Aguas Pluviais Aguas Receptoras pee Final Tratamento Efluente aceit vel para Aguas ou Reutiliza o das Prim rio Receptoras menos sens veis Lamas Tratamento de
5. Uma Abordagem Pedag gica 5 Protocolos Experimentais Figura 5 1 Simula o do Ciclo Hidrol gico 3 Registo de observa es e an lise de resultados No caderno de laborat rio anote todas as observa es efectuadas ao longo desses 15 dias Refira o aspecto que as paredes do frasco v o adquirindo ao longo do tempo Compare tamb m o aspecto e o tamanho do cacto no in cio e no fim da experi ncia Explique ainda por que raz o o cacto se desenvolveu normalmente apesar de estar dentro de um recipiente fechado 98 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 5 Protocolos Experimentais Execu o da experi ncia n 1 99 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 5 Protocolos Experimentais Fotografias ao longo da experi ncia n 1 1 dia 6 dia 8 dia 100 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 5 Protocolos Experimentais Fotografias ao longo da experi ncia n 1 continua o 10 dia 15 dia ltimo 101 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 5 Protocolos Experimentais B Experi ncia n 2 mos Objectivo Esta experi ncia laboratorial tem como objectivo simular o Ciclo Hidrol gico em sistema fechado Observar o ciclo evapora o condensa o tendo como fonte de energia o Sol 1 Material algod o copo graduado 20 mL corante de cor azul anilina funil pel cula pl stica recipiente
6. absorvida pelas ra zes e utilizada no metabolismo das mesmas regressando posteriormente atmosfera pela transpira o ou pela simples e directa evapora o evapotranspira o Sintetizando a gua existente no planeta Terra n o constitui uma realidade est tica Tal como todos os outros elementos integra se em complexos ciclos biogeoquimicos que a mant m numa circula o permanente 13 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 2 Os Ciclos da gua entre os diversos subsistemas Estabelece se assim um sistema fechado no qual a quantidade total se mant m praticamente constante Tirando a contribui o negligenci vel do calor interior da Terra a circula o da gua neste sistema fechado depende da energia solar que sobre ela actua directa e indirectamente e da energia potencial Neste sistema global identificam se diversos subsistemas ou compartimentos com localiza o e caracter sticas pr prias A parti o da massa total de gua pode ser apresentada da forma compartimentada como se observa na figura 2 2 na qual se identificam os v rios reservat rios do ciclo hidrol gico os oceanos os continentes litosfera e criosfera e a atmosfera Pinto 2005 Nesta figura est o registados os valores estimados da quantidade de gua armazenada nos oceanos na terra e na atmosfera e as quantidades trocadas anualmente entre estes diferentes reservat rios atrav s da evapora o precipita
7. o devido ao arrefecimento da massa de ar em que est inserido Ao condensar formam se pequenas got culas de gua que v o aumentando de dimens o medida que mais gua condensa ou que v rias part culas se agregam at que se tornam demasiado pesadas e caem sob a forma de precipita o Quando chove uma parte da gua infiltra se nos espa os livres do solo e das rochas Pela ac o da for a da gravidade esta gua infiltra se at n o encontrar mais espa os vazios come ando ent o a movimentar se horizontalmente em direc o s reas de baixa press o A nica for a que se op e a este movimento a for a de ades o das mol culas de gua superf cie das rochas por onde penetra A gua da chuva que n o se infiltra escoa sobre a superf cie em direc o a riachos rios mares oceanos e lagos Nas regi es suficientemente frias calotes polares esta gua pode acumular se na forma de gelo onde poder ficar imobilizada por milh es de anos O caminho subterr neo das guas o mais lento de todos A gua de uma chuva que n o se infiltrou levar poucos dias para percorrer muitos e muitos quil metros J a gua subterr nea poder levar dias para percorrer poucos metros Esta gua poder voltar superf cie atrav s das fontes unindo se s guas superficiais ou ent o voltar a infiltrar se novamente A vegeta o tem um papel importante no ciclo hidrol gico pois uma parte da gua que precipita
8. o por centrifuga o ii Desidrata o por filtra o Os sistemas naturais de desidrata o de lamas permitem atingir uma concentra o de s lidos nas lamas superior aos meios mec nicos de aproximadamente 50 de s lidos Os meios mec nicos permitem apenas atingir 20 a 30 de concentra o de s lidos Esta diferen a essencialmente resultado do tempo de resid ncia das lamas em cada um dos sistemas que de horas no caso dos meios mec nicos e dias ou mesmo meses no caso dos meios naturais d Secagem Incinera o A secagem t rmica consiste no processo de evapora o da gua das lamas por meios t rmicos O processo de secagem d se em tr s etapas bem definidas Secagem inicial durante esta primeira fase a temperatura e a taxa de secagem aumentam at ao estado estacion rio geralmente uma fase curta onde ocorre pouca desidrata o Estado estacion rio da secagem consiste na etapa mais prolongada do processo de secagem em que a superf cie das part culas das lamas est o saturadas em gua medida que a gua vai evaporando h um movimento de gua do interior das part culas para a superf cie n o havendo grande influ ncia do s lido na taxa de evapora o Secagem final esta fase atingida quando j se evaporou uma quantidade de gua suficiente para que a superf cie das part culas n o fique saturada em gua como o processo de evapora o mais r pido do que a transfer nc
9. posteriormente oxidada a nitrato com o decorrer do processo de digest o 82 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais A equa o 1 ilustra a equa o geral da reac o Cs5H7NO gt 2 705 gt 5C0O NOs 3H50 H 1 Como se verifica pela express o 1 pode ocorrer uma redu o de pH quando a am nia oxidada a nitrato se a alcalinidade da gua residual n o for suficiente para compensar a descida de pH Quando tal acontecer poder ser necess ria a adi o de reagentes qu micos para manter o pH desejado Quando comparada com a digest o anaer bia a digest o aer bia apresenta as seguintes vantagens 1 opera o relativamente f cil 2 redu o de s lidos vol teis igual ou superior obtida atrav s da digest o anaer bia 3 concentra es de CBO inferiores no l quido sobrenadante 4 obten o de um produto final inodoro e biologicamente est vel 5 obten o de valores mais elevados de fertilizante b sico nas lamas 6 custo mais baixo 7 redu o significativa do n mero de microrganismos patog nicos em sistemas de auto aquecimento pode atingir se uma destrui o total das mesmas As principais desvantagens associadas digest o aer bia s o as seguintes 1 elevado custo energ tico associado necessidade de oxig nio mesmo em pequenas esta es 2 as lamas resultantes apresentam fracas caracter sticas mec nicas de
10. 10 10 Compostos ug L lt 100 100 400 gt 400 org nicos vol teis COV 45 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais As caracter sticas dos efluentes s o determinadas por m todos padronizados de an lise sendo os resultados expressos em unidades internacionalmente reconhecidas Alguns exemplos s o referenciados na tabela 4 3 Tabela 4 3 Alguns par metros e respectivas unidades Adaptado de Decreto Lei n 236 98 de 1 de Agosto Par metros alguns exemplos Unidades Turva o NTU Unidades Nefelom tricas de Turva o pH 16 U S unidades Sorensen Cor verdadeira Condutividade uS cm Oxig nio Dissolvido mg L Metais Pesados ug L Como a gua um solvente as subst ncias inorg nicas nela dissolvidas est o dissociadas em i es i es com carga positiva cati es i es com carga negativa ani es Na an lise das guas os resultados s o expressos em concentra es de cati es e ani es Os resultados da an lise qu mica devem ser expl citos em miligramas por litro mg L ou em miliquivalentes por litro meg L As caracter sticas f sicas qu micas e biol gicas principais para a descri o de efluentes s o apresentadas na tabela 4 4 Soren Peer Lauritz Sorensen 1868 1939 bioqu mico dinamarqu s prop s em 1909 uma medida mais pr tica chamada pH e denominou a p expoente do i
11. 4 Tratamento de guas Residuais Tabela 4 8 Valores t picos no desempenho de um desarenador arejado Adaptado de Dordio 2002 Altura de gua 2a5m Comprimento 7 5a20m Largura 2 5a7m Altura 1 1a5 1 Tempo de deten o 2a5min Ar 0 3 m Areia e espumas 0 015 m 1000 m Finalmente nos desarenadores tipo vortex pista figura 4 8 existe uma c mara circular com um po o central para acumula o da areia O movimento circular da gua no tanque mantido a uma velocidade constante 0 3 a 0 4 m s por ac o de um agitador As guas residuais entram tangencialmente e saem ap s uma volta quase completa Dordio 2002 Figura 4 8 Desarenador tipo vortex ETAR de Lamego As areias retidas s o normalmente depositadas em contentores de 6 m que quando cheios s o transportados por um cami o da pr pria ETAR para 63 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais aterro Bexiga 2003 A entrada de areia para os tanques biol gicos e de decanta o vai reduzir gradualmente a capacidade desses mesmos tanques 4 3 2 4 Desengorduramento Nesta etapa as gorduras s o separadas por flota o e removidas atrav s de um raspador de superf cie figura 4 9 ou seja a remo o de gorduras feita superf cie do l quido por ac o de raspadores superficiais e consiste na reten o de leos gorduras e outras subst ncias menos densas s lidos ou l qui
12. C Vegetais A Evitar desperd cio B Deixar as torneiras abertas C Lavar sempre as ruas A Na irriga o da agricultura B No banho das crian as C Para matar a sede dos animais A Na escola B Esta o de tratamento apropriadas C Em casa 135 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 6 Considera es Finais 6 CONSIDERA ES FINAIS 6 1 Conclus es A possibilidade concreta da escassez de gua doce come a a tornar se uma grande amea a ao desenvolvimento econ mico e estabilidade pol tica do mundo nas pr ximas d cadas As disputas pelo uso da gua poder o inclusive desencadear conflitos e guerras em escala imprevis vel A import ncia da gua para a vida dos seres vivos em geral a preserva o da gua pot vel que nos resta e a necessidade de tratar a gua utilizada de forma a reutiliz la futuramente foram alguns dos temas tratados nesta disserta o A natureza lenta e fr gil na transforma o da gua pot vel Assim a gua deve ser manipulada com racionalismo e precau o O equil brio e o futuro do nosso planeta dependem da preserva o da gua e dos seus ciclos Eles devem permanecer intactos e funcionar normalmente para garantir a continuidade da vida sobre a Terra Como a procura por gua pot vel tem vindo a crescer em todo mundo este um mercado de dimens es ainda incalcul veis Para a solu o deste problema o pass
13. constitu da por tr s linhas de tratamento linha l quida linha s lida lamas e linha de desodoriza o Linha L quida A linha de tratamento mais relevante respeitante fase l quida sendo poss vel classificar o processo global em 4 etapas sequenciais Tratamento Preliminar Tratamento Prim rio Tratamento Secund rio Tratamento Terci rio Linha S lida Em algumas ETAR s o produzidas lamas biol gicas e qu micas resultantes da precipita o de f sforo no decantador secund rio As lamas mistas extra das no decantador s o misturadas com as lamas provenientes de outras instala es de tratamento e s o sujeitas s seguintes etapas de tratamento espessamento mec nico das lamas em excesso digest o anaer bia n o aquecida com tempo de reten o elevado para estabiliza o das lamas desidrata o das lamas digeridas por centrifuga o com adi o em linha de polielectr lito como condicionante qu mico at um teor em s lidos m nimo de 27 destino final em aterro sanit rio controlado 19 Como o caso da ETAR de Lamego 54 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais Linha de Tratamento de Odores habitualmente constitu da por um circuito de extrac o de ar contaminado nas seguintes unidades de tratamento edif cio da obra de entrada tanque de homogeneiza o digestor anaer bio edif cio d
14. es f sicas que permitem manter sempre a quantidade de gua inicialmente existente Este ciclo sustentado pela energia proveniente do Sol e pela for a gravitacional A gua da superf cie de oceanos mares lagos e rios aquecida pelo Sol e evapora se O vapor de gua assim formado juntamente com o que prov m da transpira o dos seres vivos eleva se na atmosfera e vai arrefecendo progressivamente condensando em min sculas got culas que ficam em suspens o As nuvens formam se devido acumula o destas got culas Quando o peso das got culas aumenta a gua cai sob a forma de precipita o Se a temperatura da nuvem for inferior ao ponto de solidifica o da gua a precipita o pode ocorrer no estado s lido neve ou granizo Assim a gua que inicialmente se evaporou regressa aos oceanos mares rios e lagos directamente ou depois de se infiltrar no solo circulando atrav s dele Podemos por isso dizer que a quantidade de gua existente no planeta se mant m constante As experi ncias laboratoriais apresentadas de seguida experi ncias n 1 n 2 e n 3 s o similares no que respeita simula o do Ciclo Hidrol gico sendo poss vel em sala de aula realizar qualquer uma delas e seleccionar a que se achar mais conveniente face aos meios laboratoriais dispon veis C Conte dos Conceitos Ciclo da gua sequ ncia fechada de fen menos pelos quais a gua passa do globo terrestre para a atmosfera
15. GUA 1 1 Generalidades O que a gua A gua uma subst ncia l quida incolor inodora e ins pida essencial a todas as formas de vida constitu da por hidrog nio e oxig nio A gua um composto abundante na Terra cobrindo cerca de da superf cie do planeta encontrando se principalmente nos oceanos e calotes polares mas tamb m noutros locais sob a forma de nuvens gua da chuva rios aqu feros ou gelo A f rmula qu mica da gua H20 ou seja um tomo de oxig nio e dois tomos de hidrog nio como se pode verificar pela estrutura apresentada na figura 1 1 tomo de oxig nio tomo de tomo de hidrog nio hidrog nio 0 Figura 1 1 Estrutura qu mica da agua A gua tal como o Sol praticamente insepar vel da vida na Terra Os conhecimentos de biologia permitem afirmar com pequena margem de incerteza que a vida se originou primitivamente na agua Em virtude da sua abund ncia e grande dispers o a agua por vezes considerada como um Imagem retirada de http portal huascaran edu pe estudiantes imgs img3 21 03 06 jpg Portal Educativo Huascar n 1 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 1 Hist ria da gua l quido inerte destinado a preencher os espa os dos seres vivos Contudo a gua uma das subst ncias mais importantes por ser indispens vel aos seres vivos com propriedades pouco comuns que a diferenciam da maioria dos outros l
16. Malmquist P A Karamouz M Goldenfum J Chocat B 2006 Urban Water Cycle processes and interactions UNESCO Paris Metcalf amp Eddy 1991 Wastewater Engineering Treatment Disposal and Reuse Mc Graw Hill New York Third Edition Minist rio da Educa o 2002 Manual de Seguran a de Laborat rios Escolares Distantia Servi os e Produtos para a Aprendizagem Dist ncia Lda Myers S D Aasgaard G Fr e Ratnaweera H 1996 Sistemas de guas Residuais Urbanas Um guia para n o especialistas Associa o Europeia da gua Universidade do Minho Braga Morrison R T Boyd R N 1996 Qu mica Org nica Funda o Calouste Gulbenkian Lisboa 13 Edi o 143 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica Bibliografia Motta M No lle Pons M Riche N Vivier H Amaral A e Ferreira E 2003 Estudo do funcionamento de Esta es de Tratamento de esgotos por an lise de imagem valida es e estudo de caso Vol 8 Recife Novais J M 2000 Tecnologia Ambiental Instituto Superior T cnico Sec o Folhas Lisboa Pedrosa C A e Caetano F A 2002 guas Subterr neas Superintend ncia de Informa o Hidrol gicas SIH Bras lia Peixoto J P 1987 O Sistema Clim tico e as Bases F sicas do Clima Lisboa Peres J A S 2007 Documentos fornecidos sobre Tratamento de Odores Vila Real Pinto A 2005 Polui o da gua e do Solo Vila
17. es e desafios concretos os quais necessitava de enfrentar Desde a g nese da hist ria das civiliza es o dom nio da gua era perseguido sendo limitado ao desenvolvimento de t cnicas como por exemplo de irriga o de canaliza es exteriores ou subterr neas de constru o de represas entre outras O Homem primitivo facilmente ter reconhecido a sua forte depend ncia da gua primeiramente para lhe saciar a sede e depois para a utilizar na manufactura de produtos utens lios e constru es que lhe eram essenciais Sentiu tamb m como o ambiente lhe poderia ser adverso em consequ ncia de secas ou de inunda es devastadoras N o estando apto a aprofundar os conhecimentos sobre aqueles fen menos cedo ter passado a associar a gua ao sobrenatural As primeiras civiliza es surgiram nos vales dos grandes rios vale do Nilo no Egipto vale do Tigre e Eufrates na Mesopot mia vale do Indo no Paquist o e vale do rio Amarelo na China A procura de gua atrav s da escava o manual de po os tornou se ao longo dos tempos o facto mais importante No livro G nesis da B blia Sagrada encontram se as refer ncias primordiais da procura de gua Os registos arqueol gicos mostram que a tecnologia de constru o de po os de gua alcan ou um alto grau de sofistica o muitos milhares de anos antes da Era 3 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 1 Hist ria da gua Crist Pinturas pr h
18. escala laboratorial alguns dos tratamentos essenciais realizados numa ETA Estes protocolos poder o ser recriados em sala de aula para melhor percep o dos conhecimentos leccionados 137 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 6 Considera es Finais 6 2 Sugest es de trabalho futuro O trabalho desenvolvido para a obten o do grau de mestre limita se nas p ginas desta disserta o No entanto mais informa o deve ser obtida para um melhor conhecimento do tema Assim como poss vel trabalho futuro real am se os seguintes pontos gt Realiza o de um CD DVD interactivo onde estaria retratado todo o Ciclo Urbano da gua podendo ser pesquisado e consultado por estudantes gt Prepara o de mais experi ncias laboratoriais tamb m com a participa o de alunos que incidissem sobre a problem tica da gua gt An lise dos programas das disciplinas de Ci ncias F sico Qu micas Esta an lise seria de extrema import ncia pois talvez se conclu sse o porqu do Ciclo Urbano da gua n o ser referido em nenhum ano de escolaridade e que poderia ser uma mais valia para os discentes perceberem que este ciclo muito importante e complementar ao Ciclo Hidrol gico gt Pesquisa por parte dos alunos sobre a qualidade e consumo da gua de modo a conseguirem responder a certas quest es problem ticas i De onde vem a gua utilizada no bairro ou cidade onde mora ii Existe algum tipo de trata
19. gua 13 Ap s ter realizado todas as experi ncias laboratoriais atr s descritas Fa a o seu pr prio Ciclo da gua e Uma esp cie de ETA e como resumo verifique se apreendeu alguns conceitos fundamentais Escolha a op o correcta para cada uma das perguntas da tabela 5 1 134 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica Tabela 5 1 Teste os seus conhecimentos 5 Protocolos Experimentais Perguntas Respostas A gua do planeta n o est a acabar mas est a ficar cada vez mais polu da A maior parte da gua do planeta A gua deve ser A gua da Terra n o termina pois participa num ciclo intermin vel denominado de A gua essencial para a vida das A gua do nosso planeta est cada vez mais polu das e os esgotos das nossas cidades v o para o a Como deve ser a gua que consumimos O que n o devemos deitar no rio para diminuir a polui o Como podem colaborar as pessoas para um menor consumo da gua A maior parte da gua pot vel que existe no planeta utilizada Onde se trata a gua do nosso planeta A Doce B Salgada C Envenenada A Preservada B Desperdi ada C Polu da A Ciclo de vida B Ciclo de polui o C Ciclo da gua ou ciclo hidrol gico A Rochas B Pessoas C Casas A Mar B Rio C Atmosfera A Tratada B Polu da C Suja A Lixo B Peixe
20. n lenta en arena y pretratamiento Seminario Internacional sobre Tecnologia Simplificada para Potabilizaci n de Agua Cali Colombia Gon alves J e Leit o J P 2001 Tratamento transporte e deposi o final de lamas de ETAR Instituto Superior T cnico Lisboa Hackner T 2003 Filtra o por Membrana A evolu o da tecnologia de membranas Tecnologias do Ambiente n 55 Lisboa Jacques J M van de Worp 2002 Water recycling and resource recovery in industry Analysis technologies and implementation P Lens et al Laborat rio Nacional de Engenharia Civil 1981 Tratamento de guas por Lagunagem Lisboa 142 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica Bibliografia Laborat rio Nacional de Engenharia Civil 1988 A influ ncia das caracter sticas hidr ulicas do escoamento na efici ncia depurativa de lagoas de estabiliza o Lisboa Leray G 1990 Planeta Agua Trad D Saur 1994 Terra um planeta inabit vel Da Antiguidade at os nossos dias toda a traject ria poluidora da humanidade Editores Liebmann Barcelona Lucas H Coelho M R Viriato S M Sancho R Carapu a M F 2001 Qualidade da gua de processo no arranque da esta o de tratamento de gua ETA de Alcantarilha in Actas da Confer ncia Internacional sobre a gua IWC2001 Porto Machado J L gua Subterr nea uma vis o hist rica Porto Alegre Marsalek J Jim nez Cisneros B E
21. ncias em suspens o ou dissolvidas que persistam ap s tratamento secund rio Bexiga 2003 O tratamento terci rio consiste na desinfec o das guas residuais com recurso por exemplo a cloro ozono ou radia o ultra violeta UV de modo a permitir a sua posterior reutiliza o por exemplo como gua de servi o O grau de tratamento dado ao efluente tratado permite que o mesmo possa ser reaproveitado para determinados usos que n o necessitem de gua pot vel Assim parte do efluente tratado armazenado numa cisterna para alimentar a rede de gua de servi os da ETAR A gua de servi o utilizada por exemplo nas lavagens das etapas do tratamento preliminar do tratamento de lamas e da desinfec o podendo ser usada tamb m na rega dos espa os verdes da 74 O Ciclo Urbano da Agua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais ETAR O efluente final tratado pode ent o ser descarregado nos rios em condi es de assegurar o cumprimento das normas ambientais e a protec o dos recursos h dricos O tratamento terci rio pode incluir v rios processos como coagula o flocula o filtra o adsors o e desinfec o 4 3 5 1 Coagula o Flocula o No processo de coagula o flocula o est envolvida a adi o de produtos qu micos sulfato de alum nio sulfato de ferro cal cloretos de ferro que alteram o estado f sico das part culas s lidas que se encontram dissolvidas ou
22. o Afonso 2000 As subst ncias que provocam turva o podem ser inorg nicas como part culas de rochas solos e argilas ou org nicas 48 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais Quando se faz uma caracteriza o relativa ao aspecto tem de se ter em conta se a gua l mpida ou turva incolor ou corada e com ou sem sedimento No entanto as guas naturais podem possuir cores muito distintas consoante as suas origens A cor pode ser de origem mineral ou vegetal causada por subst ncias naturais como o ferro mangan s mat rias h micas algas plantas aqu ticas ou por res duos org nicos e ou inorg nicos Em termos de caracteriza o f sica de efluentes importante a e determina o da cor e determina o de sabores e odores propriedades que est o directamente associadas exist ncia de impurezas org nicas Mn Fe mat ria org nica e determina o da turva o que detecta a presen a de part culas coloidais n o sediment veis e de s lidos suspensos e determina o da temperatura que um indicador da facilidade de sedimenta o e determina o dos s lidos totais crit rio mais simples de medi o da carga poluente duma gua residual inclui os s lidos dissolvidos e suspensos Caracteriza o Qu mica As guas residuais dom sticas t m na sua composi o detergentes leos alimentares gorduras fezes contri
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24. o e escoamento Atmosfera 0 013 x 1015m Evaporacao E 361 x 10 2m ano Precipita o P 99 x 10 m ano Solo Rios Glaciares Biomassa 8 4 0 2 23 0 0006 Total 33 6 x 10m3 Evaporacao E 62 x 10 m ano Precipitacao P 324 x 10 2m3 ano Oceano 1350 x 1015m Figura 2 2 Ciclo da agua definido pelos varios subsistemas com a indica o da Escoamento r 37 x 10 2m3 ano dimens o dos compartimentos e dos principais fluxos envolvidos Peixoto 1979 Observa se na figura 2 3 que a pequena frac o de gua existente nos continentes est sob a forma de gelo e neve ou abaixo da superf cie gua subterr nea Da gua que se precipita sobre as reas continentais calcula se que a maior parte se infiltra 14 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 2 Os Ciclos da gua a Distribui o ab ety da gua no Planeta Rios Lagos Solo Biota Figura 2 3 Distribui o da gua na Terra A infiltra o importante para regularizar o caudal dos rios distribuindo o ao longo de todo o ano evitando assim os fluxos repentinos que provocam inunda es As cidades s o aglomerados onde grande parte do solo impermeabilizado e a consequ ncia l gica deste facto o aumento de gua que escoa provocando inunda es das reas mais baixas Se as previs es de que est a haver um aquecimento global e de qu
25. quidas ou s lidas atrav s de processos de sedimenta o e coagula o flocula o 4 3 3 1 Sedimenta o A sedimenta o ou decanta o uma opera o f sica em que a separa o das part culas feita com base na diferen a de densidade de tamanho ou peso das part culas pelo efeito de uma corrente lenta de gua e geralmente ocorre em dois decantadores prim rios de planta circular ou rectangular Os sedimentadores figura 4 11 est o equipados com raspadores que recolhem superf cie os sobrenadantes para uma caleira existente superf cie e s o reconduzidos ao Pr Tratamento S o utilizados principalmente tr s tipos de tanques rectangular de fluxo horizontal circular de fluxo axial e de fluxo ascensional 66 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais Na sedimenta o as part culas s lidas em suspens o sedimentam por gravidade at ao fundo do tanque durante um per odo de algumas horas e a gua decantada atrav s de uma antepara para eliminar flutuantes tais como leos e gorduras O fundo destes decantadores tem uma inclina o ligeira e as velocidades de passagem dos res duos s o controladas para que o processo seja est tico o suficiente para ocorrer sedimenta o Os s lidos removidos do fundo do sedimentador s o lamas denominadas de prim rias e s o constitu das por cerca de 5 de mat ria seca e 95 de gua Os sedimentadores prim
26. 25 Tabela 3 3 Principais caracter sticas que um desinfectante dever apresentar no processo de desinfec o i eretas 33 Tabela 4 1 Efeitos das descargas de guas residuais n o tratadas num meio FOCODION Sassi nose etapa ste asa Etna nie dean ais asa aca sole 43 Tabela 4 2 Caracteriza o f sica e qu mica dos principais constituintes das guas residuais urbanas iiii seen 45 Tabela 4 3 Alguns par metros e respectivas unidades ccii 46 Tabela 4 4 Caracter sticas f sicas qu micas e biol gicas das guas residuais e SUASTONTOS tedeiin csi na RLL ida add Raia aid 47 Tabela 4 5 Componentes qu micos que originam odor nas guas residuais 48 Tabela 4 6 Valores limite de emiss o VLE na descarga de guas residuais 53 Tabela 4 7 Valores t picos do desempenho de um desarenador canal horizontal ua sono ana Si oa atte A thal cs there a na 62 Tabela 4 8 Valores t picos no desempenho de um desarenador arejado 63 Tabela 4 9 Processos de membrana consoante o tamanho das part culas separadas peso molecular aproximado e diferen a de press o transmembranica ssa eras ais cada D o a Sin UA ca agia Conta gde 76 Tabela 4 10 Quantidades e caracter sticas das lamas eeeeeeeeeeee eee 80 Tabela 5 1 Teste os seus conhecimentos ii iii 132 xiv O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 1 Hist ria da gua 1 HIST RIA DA
27. Ciclo Urbano da gua A gua utilizada para consumo humano deve obedecer a certos crit rios de qualidade de modo a n o causar danos sa de dos seus consumidores Para isso necess rio estabelecer limites de impurezas de modo a que as t cnicas convencionais de tratamento possam minimiz las tornando ent o a gua pot vel a Imagem retirada de http www uniagua org br website default asp tp 3 amp pag trabalhos htm Universidade da Agua 16 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 2 Os Ciclos da gua O conceito de guas doces superficiais refere se gua de rios lagos e albufeiras As guas dos rios s o em geral guas com elevada turva o pequena contamina o bacteriol gica e baixa temperatura A zona jusante das guas dos rios devido a se encontrar geralmente junto de regi es com elevada densidade populacional e industrial apresenta contamina es significativas de natureza bacteriol gica org nica e inorg nica Estas guas podem sofrer ao longo do tempo uma perda de qualidade j que o armazenamento de grandes quantidades de gua favorece a decomposi o da mat ria org nica e a dissolu o de metais A gua para consumo humano normalmente captada de rios lagos e albufeiras Posteriormente a selec o do esquema de tratamento dessa gua depende dos objectivos de qualidade definidos e das caracter sticas da gua bruta a usar O tratamento vai se processar em v
28. O Ciclo Urbano da Agua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais Deste modo ser importante tentar controlar as emiss es de odores Hoje em dia o tratamento do ar contaminado passou a ter uma grande import ncia na concep o e na manuten o das esta es de bombagem e de tratamento de guas residuais pelo que os t cnicos ligados ao projecto e opera o deste tipo de instala es dever o ter presente as tecnologias de tratamento e as t cnicas de controlo das emiss es de odores Os odores referidos s o devidos a diversos compostos org nicos ou inorg nicos presentes nas guas residuais e libertados na forma de gases Esses compostos podem ser desde logo constituintes das guas residuais no caso de alguns efluentes industriais ou ser o produtos dos processos de decomposi o bacteriana da mat ria org nica ocorridos nas ETAR ou mesmo ainda nas redes de colectores Os principais compostos respons veis pelos odores das guas residuais s o o g s sulf drico o amon aco e outros compostos org nicos No entanto as principais fontes emissoras de odores de guas residuais s o as redes de colectores os rg os de pr tratamento os decantadores prim rios as lagoas anaer bias e os espessadores digestores e sistemas de desidrata o de lamas Existem ETAR cuja instala o est equipada com um sistema de Desodoriza o que impede a difus o para o exterior de poluentes atmosf ricos pro
29. Real de Tr s os Montes e Alto Douro Rodier J 1976 L analyse de l eau Dunot Tecnhique Paris 5 Edition Rodier J 1998 An lisis de las aguas aguas naturales aguas residuales agua de mar Omega Barcelona Rositano J Newcombe G Nicholson B Sztajnbok P 2001 Ozonation of Sawyer amp MC Carty 1994 Chemistry for Environmental Engineering Mc Graw Hill New York 4 th Edition Santos A S 2005 Avalia o do desempenho de um filtro biol gico percolador em diferentes meios suportes pl sticos Tese de Mestrado Rio de Janeiro Sastre E et al 1994 Resultados e Rendimentos do Tratamento das guas residuais na Ind stria L ctea in Via L ctea Revista de Lactic nios n 11 Lisboa 144 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica Bibliografia Schama Simon 1996 Paisagem e Mem ria Companhia das Letras S o Paulo Schultz C R e Okun D A 1984 Surface Water Treatment for Communities in Developing Countries John Wiley amp Sons New York Schroeder E D e Tchobanoglous G 1990 Water and Wastwater Treatment Addison Wesley Reading MA Silva E R 1998 O curso da gua na hist ria simbologia moralidade e a gest o de recursos h dricos Tese de Doutoramento Funda o Oswaldo Cruz Escola Nacional de Sa de Brasil Silva E 1998 A Tecnologia Hidr ulica e a Gest o H drica Funda o Oswald Cruz Escola Nacional de Sa de P blica
30. Sob condi es naturais os rios t m poderes consider veis de autodepura o os detritos depositados s o arrastados para o oceano e simultaneamente v o sendo degradados pelos microrganismos presentes na gua Quando os rios s o sobrecarregados com efluentes a certa altura deixa de haver oxig nio suficiente para permitir a vida de microrganismos que se encarregam da degrada o da mat ria org nica ao longo de uma grande extens o As Esta es de Tratamento de guas Residuais t m como objectivo efectuar o tratamento dos efluentes atrav s da combina o de processos f sicos qu micos e biol gicos Depois de passar por estas etapas a gua lan ada no meio receptor normalmente um curso de gua Como produto final de uma ETAR t m se as lamas que poder o ser utilizadas na agricultura para fertiliza o do solo se as concentra es de metais pesados estiverem dentro dos limites estabelecidos legalmente Neste trabalho numa primeira parte procurou explicar se detalhadamente o Ciclo Urbano da gua isto todo o caminho percorrido pela gua desde a capta o passando por diversos tipos de tratamentos para a sua potabilidade nas Esta es de Tratamento de gua a sua utiliza o no dia a dia as etapas de tratamento nas ETAR e a sua devolu o ao meio h drico Na segunda parte do trabalho apresentam se alguns protocolos experimentais relacionados com o Ciclo Natural da gua e um protocolo onde s o reproduzidos
31. Tratamento Efluente aceit vel para guas Lamas Secund rio Receptoras Comuns nt it vel para A Tratamento Efluente aceita ye paraAguas Los Receptoras sens veis e Reutiliza o na Terciario Agricultura Efluente aceit vel para guas Balneares opcional se as normas bacteriol gicas forem cumpridas por dilui o ou elimina o natural Legenda Linhas de processo Para deposi o final ei Efluente aceit vel para Reutiliza o Avan ado exigindo elevada qualidade Para deposi o final de lamas Figura 4 2 Diagrama esquem tico de uma ETAR Myers et al 1996 57 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais 4 3 2 Tratamento Preliminar Existem diversas opera es com vista a facilitar os posteriores tratamentos aos quais se d a designa o de Tratamento Preliminar tamb m designado de Pr Tratamento Este tratamento f sico e tem por objectivo remover areias leos e gorduras de modo a proteger os rg os de tratamento ajusante Nos s lidos recebidos podem encontrar se produtos de higiene pessoal ramos de rvores objectos de pl stico metal e outros detritos flutuantes e suspensos que entram nos sistemas de tratamento conjuntamente com os saibros e as areias presentes na gua residual atenuar grandes flutua es di rias de caudal Esta primeira fase de tratamento pode ser mais ou menos complexa consoante as opera es qu
32. XIX XX ii ee tees teeta ee eeeees 8 Figura 2170 Ciclo da aqua cscszesudsadinniendanpoia se adeneesh Qoeskugesthetennganternceaue iat 12 Figura 2 2 Ciclo da gua pelos varios subsistemas com a indica o da dimens o dos compartimentos e dos principais fluxos envolvidos 14 Figura 2 3 Distribui o da gua na Terra 0 eee cece eee tenet eee ee ee ee ee en ee 15 Figura 2 4 Escassez de agua a nivel mundial cece eee 16 Figura 2 5 Ciclo Urbano da gua ccccccccceseseseeeeeeeeeeeeeseeeteneeeeeees 20 Figura 2 6 Ciclo Urbano da gua desde a capta o da gua at sua devolu o a lagos e reservat rios 0cecc eee sis 21 Figura 3 1 Esquema geral de uma Esta o de Tratamento de gua ETA 23 Figura 3 2 Diagrama esquem tico de uma Esta o de Tratamento de gua 24 Figura 3 3 Bomba de capta o de gua ETA de Monte Novo 26 Figura 3 4 Esquema da c lula geradora de OZONO iii eee ee eee en 27 Figura 3 5 Ozonizadores ETA de Tavira ii 27 Figura 3 6 Tanques de armazenamento de azoto e oxig nio ETA de Tavira 28 Figura 3 7 Decaniador Espessador Lamelar ETA de Alcantarilha 30 Figura 3 8 Filtros de areia ETA de Tavira ii ri 31 Figura 3 9 Lavagem dos filtros de areia ETA de Alcantarilha 32 Figura 3 10 Cuba receptora de gua fi
33. ao circular na natureza seria capaz de eliminar todos os seus poluentes e seria um bem infinito como tal os esgotos industriais e dom sticos eram despejados sem tratamento nos rios Mas actualmente a gua considerada pelos especialistas como um recurso renov vel por m finito pois a polui o e o uso dos recursos h dricos t m acrescido de tal forma que n o permitem a reposi o na velocidade necess ria ao consumo 10 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 2 Os Ciclos da gua 2 OS CICLOS DA GUA 2 1 O Ciclo Natural da gua A gua tem um papel fundamental sendo de uma extrema utilidade para as mais diversas actividades humanas onde se destacam entre outras o abastecimento p blico e industrial a irriga o agr cola a produ o de energia el ctrica e as actividades de lazer e recrea o bem como a preserva o da vida aqu tica A crescente expans o demogr fica e industrial observada nas ltimas d cadas trouxe como consequ ncia o comprometimento das guas dos rios lagos e reservat rios A falta de recursos financeiros nos pa ses em desenvolvimento tem agravado esse problema pela impossibilidade da aplica o de medidas correctivas para reverter a situa o A gua a nica subst ncia que existe em todos os tr s estados da mat ria s lido l quido e gasoso na Natureza A coexist ncia destes tr s estados implica que existam transfer ncias cont nuas de g
34. ap s sedimenta o Armazenamento Conserva o da gua tratada antes da distribui o O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 3 Tratamento de gua para Consumo Humano Tabela 3 2 Fun es dos principais processos qu micos de tratamento aplic veis a guas destinadas a abastecimento Adaptado de Alves 2005 Processos Qu micos Fun es Pr oxida o Oxida o de mat ria org nica Coagula o Desestabiliza o de part culas coloidais Estabiliza o Correc o de pH alcalinidade e teor de c lcio Desinfec o Remo o de microrganismos patog nicos 3 2 Capta o A gua que chega esta o de tratamento em geral captada directamente de rios lagos ou albufeiras Cont m normalmente diversas impurezas como lamas areias lixos e microrganismos A gua captada atrav s de bombas figura 3 3 e a pot ncia destas depende da altura a que a gua vai ser projectada e do caudal transportado A grande oscila o que se verifica nas albufeiras por exemplo obriga instala o de equipamento apropriado para trabalhar a v rios n veis As bombas s o instaladas em torres constru das nas margens dos rios lagos ou albufeiras Quando se pretende captar gua de po os surgem as seguintes dificuldades a espa o reduzido para a montagem do equipamento b n vel hidrodin mico de gua situado a grande profundidade c imperfei o do po o podendo suceder que esteja desa
35. cada um no uso racional deste bem de consumo Compreender os diferentes processos de tratamento de gua Reproduzir em pequena escala no laborat rio o processo de coagula o sedimenta o e filtra o envolvido no tratamento de gua e discutir quest es ligadas ao uso da gua tratada Ensinar aos alunos os conceitos e conhecimentos necess rios para o dimensionamento de esta es de tratamento de gua para consumo humano tendo em conta a legisla o ambiental aplic vel em Portugal Determinar as correctas dosagens de produtos qu micos para tratamento da gua Compreender os processos f sico qu micos envolvidos no tratamento da gua Utilizar processos de pensamento cient fico que levem condu o de experi ncias e constru o de explica es observar medir organizar comparar comunicar e prever Compreender os diferentes processos de tratamento de gua e a articula o das diferentes etapas envolvidas numa ETA 118 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 5 Protocolos Experimentais E Quest es Motivadoras De onde vem a gua pot vel que chega a nossa casa Como chega a gua a nossa casa Quais os processos de tratamento a que a gua sujeita adicionado algum produto qu mico na gua gua da torneira da nossa casa ser segura para beber Qual a import ncia do tratamento de gua 119 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pe
36. da Agua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais 4 3 5 4 Desinfec o A desinfec o define se como a destrui o de organismos patog nicos Com a desinfec o eliminam se todos os microrganismos patog nicos existentes na gua que se pode destinar ao abastecimento p blico A desinfec o normalmente o ltimo dos tratamentos a que a gua se submete Na selec o do m todo de desinfec o consideram se os seguintes factores efici ncia custo de investimento custo de opera o e manuten o facilidade de aplica o seguran a impacto ambiental e forma o de subst ncias carcinog nicas Dordio 2002 O processo mais vulgar de desinfec o a adi o de cloro empregue em cerca de 80 dos casos que tem como vantagem ser eficaz econ mico e f cil de aplicar O inconveniente do seu uso a forma o de trialometanos Os trialometanos s o compostos que se formam durante o processo de tratamento das guas destinadas ao consumo humano sendo subprodutos da desinfec o A reac o d se entre o cloro utilizado para a desinfec o e a mat ria org nica presente na gua bruta que vai sofrer o processo de tratamento As subst ncias que se formam s o variad ssimas sendo as principais o clorof rmio o bromodiclorometano o dibromoclorometano e o bromof rmio Existem diversos compostos de cloro que podem ser usados com fins desinfectantes entre os quais se
37. depende do teor de c lcio magn sio estr ncio ferro mangan s e de outros metais Concretamente deve se presen a de i es met licos bivalentes A dureza tempor ria da gua devida a carbonatos e bicarbonatos enquanto a dureza permanente se deve a sulfatos cloretos e nitratos S o usados v rios m todos para a medi o do teor de mat ria org nica medi o do potencial de consumo de oxig nio numa amostra de efluente Enumeram se os mais importantes Car ncia Bioqu mica de Oxig nio CBO medida a quantidade de oxig nio usada pelos microrganismos na oxida o bioqu mica da mat ria org nica de um efluente Car ncia Qu mica de Oxig nio CQO medida a quantidade de oxig nio gasta na oxida o qu mica da mat ria org nica Carbono Org nico Total COT medido todo o carbono na forma de CO Este consiste na medi o do CO formado na oxida o qu mica completa do carbono org nico a temperatura elevada e na presen a de um catalisador Car ncia Te rica em Oxig nio CTO medida a quantidade de oxig nio necess ria para a oxida o de toda a mat ria org nica a produtos finais Dordio 2002 17 valores ptimos de pH s o entre 6 e 9 18 l6es Bivalentes como Ca Mg Mn 50 O Ciclo Urbano da Agua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais A carga org nica de uma agua mede se pela sua concentra o de CBOs e C
38. entanto ser substitu do por outros agentes qu micos como por exemplo o ozono O ozono Os um alotr pico do oxig nio que apresenta uma colora o azul p lida com um cheiro desagrad vel O seu uso em desinfec o tem vindo nos ltimos anos a adquirir um maior interesse visto tratar se de uma subst ncia com um elevado potencial de oxida o Antigamente a desinfec o de guas com o ozono era considerada pouco vi vel devido ao elevado investimento em capital fixo e tamb m devido elevada toxicidade do g s Recentemente foram desenvolvidas tecnologias mais econ micas de produ o de ozono tornando a sua aplica o mais competitiva Este g s eficiente na elimina o da cor cheiro e sabor da gua bem como i es met licos mat ria org nica e micropoluentes existentes O ozono possui um poder desinfectante 10 a 100 vezes superior ao do cloro eliminando mesmo os microrganismos mais resistentes Alves 2005 Durante o processo de ozoniza o n o se verifica a forma o de produtos residuais perigosos visto que o ozono se decomp e rapidamente No entanto a desinfec o por ozono exige uma tecnologia mais complexa que a desinfec o por cloro ou por radia o ultravioleta e requer equipamento mais sofisticado o que lhe confere uma enorme desvantagem na sua utiliza o como desinfectante A desinfec o por radia o ultravioleta tem ganho na ltima d cada uma maior aceita o apresentando em re
39. est estipulada no Decreto Lei n 236 98 de 1 de Agosto Entende se por guas residuais dom sticas as guas residuais de servi os e de instala es residenciais essencialmente provenientes do metabolismo humano e de actividades dom sticas guas residuais industriais guas residuais provenientes de qualquer tipo de actividade que n o possam ser classificadas como guas residuais dom sticas nem sejam guas pluviais guas residuais urbanas as guas residuais dom sticas ou a mistura destas com guas residuais industriais e ou com guas pluviais As Esta es de Tratamento de guas Residuais ETAR s o unidades que tratam as guas residuais de origem dom stica e industrial comummente designados por esgotos para depois serem escoados para o mar ou rio com um nivel de polui o inofensivo para o meio ambiente receptor 31 O caudal de guas residuais de origem dom stica varia naturalmente com o n mero de habitantes servidos pelo sistema de saneamento considerado Podem existir flutua es do caudal di rio mais ou menos acentuadas em compara o com o que teoricamente previsto devido presen a de popula o fixa e popula o flutuante Essa variabilidade pode contribuir para 15 Nas guas residuais de origem pluvial h uma rela o com o ndice pluviom trico registado na rea abrangida pelo sistema de drenagem Al m disso tamb m afectado por factores como o declive e a permea
40. figura 4 6 Triturador um equipamento que consiste num tambor que roda num eixo vertical atrav s do qual a gua residual tem que Figura 4 6 Triturador ETAR de Lamego passar do exterior para o interior 60 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais Os gradados s o retidos na superf cie exterior do tambor triturados por l minas a rota o dos cilindros provoca a dilacera o e reduzidos a peda os de pequenas dimens es que por sua vez s o conduzidos atrav s das aberturas do cilindro J sem res duos de grandes dimens es o efluente enviado para um tratamento mais complexo desarena o e desengorduramento onde s o retirados areia gorduras e lamas 4 3 2 3 Desarena o A desarena o uma forma r pida de sedimenta o e muito importante em Esta es de Tratamento ligadas a redes unit rias pois evita desgastes no equipamento e posteriores problemas de explora o Os desarenadores figura 4 7 s o projectados de forma a remover areia cascalho cinza e outros materiais s lidos pesados que t m velocidades de queda ou densidades superiores s dos s lidos org nicos Bexiga 2003 Figura 4 7 Desarenador ETAR de Lamego 61 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais O desarenador ser instalado antes de qualquer outro rg o de tratamento com a excep o das grades
41. import ncia fundamental do controlo da qualidade da gua nas v rias fases do processo sendo efectuadas diariamente em laborat rio figura 3 13 numerosas an lises f sico qu micas microbiol gicas e biol gicas Figura 3 12 Analisadores de gua em cont nuo ETA de Tavira 36 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 3 Tratamento de gua para Consumo Humano Figura 3 13 Laborat rio ETA das Fonta nhas Apesar das Esta es de Tratamento da gua possu rem uma grande flexibilidade em termos de caudal de gua a tratar desej vel que o seu regime de funcionamento seja o mais constante poss vel permitindo assim obter maior controlo da qualidade do produto final neste sentido que em termos de explora o do sistema se dedica particular aten o distribui o de caudais pelos diversos pontos de entrega Por isso se estabelece normalmente que os volumes de reserva de gua tratada nos diversos pontos de entrega municipais apresentem capacidade suficiente para armazenar o volume necess rio para consumo referente ao dia de maior disp ndio em cada ano Para que esta gest o seja poss vel e eficiente necess rio que sejam disponibilizadas em tempo real para o centro de comando as seguintes informa es 14 v n veis dos reservat rios volume de gua armazenada caudal instant neo e acumulado percentagem de abertura das v lvulas reguladoras v v v vy press o instan
42. lida presente nos efluentes urbanos que entram numa ETAR pode se afirmar que esta constitu da por uma frac o de s lidos em suspens o e por outra de s lidos dissolvidos numa rela o aproximada de 40 e 60 respectivamente guas de Portugal 2002 Na tabela 4 2 apresentam se a composi o t pica das guas residuais urbanas 44 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais Tabela 4 2 Caracteriza o f sica e qu mica das guas residuais urbanas Metcalf 1979 Constituintes das guas Concentra o Unidades residuais baixa m dia elevada Car ncia Bioqu mica de Oxig nio mg L 110 220 400 5 dias 20 C CBOs Car ncia Quimica qo mg L 250 500 1000 de Oxig nio CQO S lidos Totais ST mg L 350 720 1200 S lidos Dissolvidos Totais mg L 250 500 850 SDT Fixos mg L 145 300 525 Vol teis mg L 105 200 325 S lidos Suspensos SS mg L 100 220 350 Fixos mg L 20 55 75 Volateis mg L 80 165 275 S lidos Sediment veis mg L 5 10 20 Carbono mg L 80 160 290 Organico Total COT Azoto total mg L 20 40 85 Organico mg L 8 15 35 Amoniacal mg L 12 25 50 Nitritos mg L 0 0 0 Nitratos mg L 0 0 0 F sforo total mg L 4 8 15 Organico mg L 1 3 5 Inorganico mg L 3 5 10 Cloretos mg L 30 50 100 Sulfatos mg L 20 30 50 Alcalinidade expressa em mg L 50 100 200 CaCOs3 Oleos e gorduras mg L 50 100 150 Coliformes totais N 100mL 10 107 10 10
43. nio CEE Comunidade Econ mica Europeia CF Coliformes Fecais CQO Car ncia Quimica de Oxig nio COT Carbono Organico Total COV Compostos Org nicos Vol teis CT Coliformes Totais CTO Car ncia Te rica em Oxig nio d C depois de Cristo DL Decreto Lei ETA Esta o de Tratamento de gua ETAR Esta o de Tratamento de guas Residuais LM Licor Misto MS Mat ria Seca NTU Unidades Nefelom tricas de Turva o OD Oxig nio Dissolvido PAH s Hidrocarbonetos arom ticos polic clicos PCB s Bifenilos policlorados SDT S lidos Dissolvidos Totais SS S lidos Suspensos SST S lidos Suspensos Totais SSV S lidos Suspensos Vol teis THM Trihalometanos U S Unidades Sorensen UV Ultravioleta VLE Valor Limite de Emiss o xi O Ciclo Urbano da Agua Uma Abordagem Pedag gica ndice de Figuras NDICE DE FIGURAS P g Figura 1 1 Estrutura qu mica da gua eternas 1 Figura 1 2 PO O asc oc est crcxsanmncntaac tac nha dos o guia Eai AENA KOES OEE Dao dad cnasada cadeia 4 Figura 1 3 Cegonha civic ive remeare Dun sadios dense T EE eves Sine gd dE e 4 Figura 1 4 Sif o Suissa asas is aaa sds DAS apa aa Wiese aaea 5 Figura 1 5 Bomba de gua sas na aan a sds ied tea ves eae ns lee 5 Figura 1 6 Processo de destila o cc secieesauacesecseasvaybesstyakasevesdeencey bese 6 Figura 1 7 Parafuso de Arquimedes ssesaaestsssssene ss esddeovaeesseeereubeduecesevesee 8 Figura 1 8 Nora t pica algarvia sec
44. no solo como correctivo A utiliza o de lamas de ETAR na agricultura uma pr tica corrente que proporciona aos agricultores um fertilizante estrume org nico de grande valor A aplica o no solo para correc o do mesmo bem como a aplica o na agricultura est o condicionadas pelas caracter sticas dos solos e das lamas As lamas resultantes do tratamento de guas residuais s o geralmente ricas em mat ria org nica macronutrientes e micronutrientes Apresentam tamb m microrganismos patog nicos e por vezes compostos org nicos t xicos tais como PAH s hidrocarbonetos arom ticos polic clicos PCB s bifenilos policlorados entre outros Por outro lado quando comparadas com fertilizantes comuns as lamas apresentam um conte do em nutrientes mais reduzido 86 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais f Deposi o Final A deposi o final de lamas de ETAR e s lidos que n o sejam adequados para nenhuma alternativa de reutiliza o dever ser feita em aterro sanit rio A deposi o no mar proibida pela Directiva Comunit ria 91 271 CEE Deposi o em aterro dever ocorrer apenas quando n o for poss vel a sua utiliza o devido a factores tais como presen a de metais pesados e outras subst ncias t xicas Esta pr tica apresenta variados riscos pelo que a correcta monitoriza o do processo deve ser garantida As lamas devem ser sempre sujeita
45. o final da agua neste trabalho sera adicionar com uma pipeta de Pasteur 6 gotas de uma solu o de lix via comercial solu o de hipoclorito de s dio ao Recipiente C x Comparar o aspecto da gua do rio inicial com a amostra de gua que se obteve no final de todos os passos anteriores principalmente em rela o apar ncia e ao cheiro Nota A gua resultante n o deve no entanto ser consumida pois pode causar efeitos adversos sa de 4 Registo de observa es e an lise dos resultados No caderno de laborat rio anote todas as observa es ao longo da experi ncia e responda s seguintes quest es a Descreva a apar ncia e cheiro da gua inicialmente gua do rio b Ap s a realiza o do processo de Arejamento observou algum tipo de altera o c Durante o processo de Sedimenta o registe as altera es a cada 5 min na tabela seguinte Altera es Observadas d Compare a gua filtrada com a gua inicialmente utilizada na realiza o da experi ncia principalmente em rela o apar ncia e ao cheiro 124 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 5 Protocolos Experimentais Execu o da experi ncia n 4 125 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 5 Protocolos Experimentais Fotografias ao longo da experi ncia n 4 gua do rio 126 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 5 Protocolos Experimentais Fo
46. pela necessidade de fornecer servi os de gua popula o urbana Sendo assim de referir que o Ciclo Hidrol gico se torna mais complexo em reas urbanas devido s influ ncias e interven es antropog nicas A express o ciclo hidrol gico urbano pode ser denominada de Ciclo Urbano da gua demonstrando a conectividade e interdepend ncia da gua e das actividades humanas Este ciclo considerado um bom conceito para se estudar o balan o da gua O tratamento da gua foi desde sempre uma das medidas mais aplicadas para que o Homem a utilizasse para consumo sem qualquer tipo de consequ ncias negativas para a sua sa de A capta o da gua a partir de rios lagos ou albufeiras necessita de tratamentos espec ficos para que possa posteriormente ser ingerida pelo Homem Assim constroem se unidades pr prias para esse efeito denominadas de Esta es de Tratamento de gua ETA Nestas unidades s o aplicados diferentes processos de natureza f sica e qu mica fundamentalmente para separar as part culas em suspens o na gua tornando a visualmente agrad vel e eliminar qualquer tipo de agentes patog nicos Neste trabalho pretende se familiarizar os alunos para v rias quest es relacionadas com a gua nomeadamente as formas sob as quais existe na natureza e os fen menos em que est envolvida Recorrer se ao ensino experimental para que de forma pr tica e l dica os alunos apreendam o significado e a
47. pr oxida o normalmente realizada por ozoniza o O ozono produzido num ozonizador figura 3 4 atrav s da convers o parcial de oxig nio De dif cil transporte e armazenamento figura 3 5 o ozono geralmente produzido in situ isto no local onde utilizado Os geradores de ozono utilizados actualmente funcionam baseados no mesmo princ pio isto ar ou oxig nio puro escoando atrav s de uma c lula figura 3 4 onde se gera uma descarga el ctrica produzida por uma fonte el ctrica de elevada voltagem ABERTURA DA poema al DESCARG RECOBRIMENTO INTERNO DI INTERNO DE ETAL lt AR SECO Figura 3 4 Esquema da c lula geradora de ozono Adaptado de Di Bernardo 1993 O processo de pr oxida o tem como objectivo essencial a redu o da concentra o de microrganismos e a oxida o da mat ria org nica presentes na gua bruta facilitando algumas etapas posteriores de tratamento Figura 3 5 Ozonizadores ETA de Tavira 27 O Ciclo Urbano da Agua Uma Abordagem Pedag gica 3 Tratamento de gua para Consumo Humano Figura 3 6 Tanques de armazenamento de azoto e oxig nio ETA de Tavira 3 6 Coagula o Flocula o qu mica As part culas em suspens o na gua bruta com di metros compreendidos entre 0 01 e 1 um s o conhecidas por col ides Estas part culas possuem uma carga el ctrica superficial de grandeza vari vel geralmente n
48. qualidade da gua ou seja tem como finalidade eliminar mat ria suspensa que n o tenha sido removida nas fases de coagula o flocula o e sedimenta o A filtra o al m de permitir a remo o de s lidos em suspens o possibilita a redu o do n mero de microrganismos e dependendo da natureza do meio a remo o de cheiro sabor e cor Alves 2005 Neste processo a gua obrigada a passar por um conjunto de filtros muito estreitos e as sujidades ficam a retidas deixando a gua limpa passar Posteriormente os s lidos retidos s o removidos de modo intermitente mediante a lavagem com ar e gua em corrente invertida Os filtros geralmente s o feitos de areia figuras 3 8 e 3 9 cascalho e s vezes de carv o mineral Figura 3 8 Filtros de areia ETA de Tavira 31 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 3 Tratamento de gua para Consumo Humano Figura 3 9 Lavagem dos filtros de areia ETA de Alcantarilha Figura 3 10 Cuba receptora de gua filtrada ETA de Alcantarilha 3 9 Desinfec o A ltima etapa de tratamento numa ETA muito importante para a sa de humana a desinfec o da gua A desinfec o um m todo de tratamento que tem como objectivo a elimina o de microrganismos potencialmente nocivos para a sa de dos consumidores Alves 2005 Todas as guas de abastecimento devem ser desinfectadas mesmo quando exista uma garantia de qualidade microb
49. quidos A gua e os produtos da sua ioniza o ides hidrog nio H e hidr xido HO s o factores imprescind veis na determina o da estrutura e das propriedades biol gicas de todos os componentes celulares A gua o mais importante dos constituintes dos organismos vivos pois cerca de 50 a 90 da biomassa constitu da por gua O seu papel nas fun es biol gicas extremamente importante e diversificado sendo necess ria por exemplo para o transporte de nutrientes e dos produtos da respira o celular e para a decomposi o da mat ria org nica que liberta a energia necess ria para o metabolismo A gua possui pontos de fus o de ebuli o e uma tens o superficial com valores superiores aos dos outros l quidos que cont m nas suas mol culas tamb m tomos de hidrog nio como o H2S e o NH3 e que a maior parte dos l quidos comuns Pelo seu poder ionizante a gua um bom solvente Muitos sais dissolvem se com facilidade na gua assim como subst ncias n o i nicas como os a cares lcoois aldeidos e cetonas Para consumo humano a gua deve apresentar as seguintes caracter sticas quantitativas ter o pH entre 5 0 e 8 5 a concentra o de nitratos n o ultrapassar 1 5 mg L o teor de cloretos n o ultrapassar os 150 mg L a mat ria oxidante n o apresentar uma concentra o expressa em oxig nio superior a 2 0 mg L o res duo seco n o ultrapassar os 100 mg L e n o ter presentes bact ria
50. rias etapas que se interligam num espa o f sico conhecido por Esta o de Tratamento de gua ETA As etapas ou m todos individuais de tratamento classificam se em opera es f sicas e processos qu micos que ser o apresentados mais frente Ap s tratamento da gua nas ETA a gua fica apta para abastecimento p blico Depois de utilizada a gua pelos consumidores nas suas m ltiplas actividades di rias s o gerados os efluentes dom sticos As tr s maiores fontes dos efluentes dom sticos s o as guas provenientes de sanit rios lavagens e banhos e ainda uma gama de opera es diversas que inclui a prepara o de alimentos lavagem de utens lios dom sticos roupas autom veis etc Como primeira an lise estas tr s fontes de efluentes contribuem igualmente para o caudal dom stico total A natureza destas guas facilmente identific vel a carga poluente mais significativa prov m do servi o de sanit rios mat ria fecal urina e papel As outras fontes s o normalmente menos poluentes e incluem sab es e detergentes suspens es de part culas de comida sedimentos e materiais coloidais e sol veis Existem ainda in meras ind strias que descarregam guas residuais para a rede de esgotos e frequentemente para meios receptores naturais O controlo destas descargas est normalmente a cargo de autoridades competentes autarquias e Minist rio do Ambiente que imp em limites quanto 17 O Ciclo Urba
51. rios assim denominados funcionam em paralelo e t m a fun o de remover a maior parte da mat ria org nica Figura 4 11 Sedimentador vista geral ETAR de Lamego 4 3 3 2 Coagula o Flocula o A coagula o tem como principais fun es a desestabiliza o agrega o e ades o de part culas em suspens o coloidal e um processo qu mico que usa habitualmente sulfato de alum nio e cloreto de ferro como coagulantes e polielectr litos Os coagulantes s o sais que em solu o libertam esp cies qu micas de alum nio ou ferro com elevada densidade de cargas el ctricas de sinal contr rio s manifestadas pelas part culas presentes na gua bruta 67 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais eliminando assim as for as de repuls o electrost tica originalmente a presentes As principais reac es que ocorrem s o Al S04 6H 0 gt 2AI HO 6H 3S0 FeSO 2H 0 Fe HO 2H SO rigorosa A flocula o um processo mec nico que visa aglutinar as part culas pequenas coaguladas promovendo o aumento da dimens o de n cleos de coagula o precipita o presentes na gua em tratamento Nesta fase promove se uma agita o constante do l quido de forma a aumentar a probabilidade de contacto entre os n cleos de precipita o o que levar a que ocorra forma o de agregados ou flocos a partir do material fi
52. salientam os hipocloritos de s dio e c lcio o cloro gasoso e o di xido de cloro A efici ncia da cloragem depende de pH temperatura grau de mistura tempo de contacto natureza e concentra o dos microrganismos tipo e concentra o das esp cies cloradas compostos org nicos part culas em suspens o amonia Dordio 2002 Mas h ainda que referir o uso do ozono e o per xido de hidrog nio que s o os oxidantes mais limpos para o tratamento de guas residuais visto que se convertem em gua e oxig nio depois das reac es O ozono o oxidante 78 O Ciclo Urbano da Agua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais molecular mais poderoso para o tratamento de guas 2 07 V de potencial O per xido de hidrog nio apesar do seu elevado potencial de redu o 1 77 V um fraco oxidante por si s Dordio 2002 De acordo com alguns autores o ozono sem d vida alguma o oxidante mais adequado para a oxida o qu mica de guas residuais dado que gerado in situ o que consequentemente evita problemas de seguran a relacionados com o transporte e o armazenamento de qu micos associados a outros oxidantes Al m disso o ozono muito menos t xico que outros oxidantes apenas ligeiramente irritante a 1000 ppm v v no ar durante 30 segundos de exposi o enquanto que nas mesmas condi es o cloro fatal Uma vez dissolvido na g
53. 1 um 1 000 500 000 Da 1 6 bar Nanofiltra o 0 01 0 001 um 100 1 000 Da At 10 bar Osmose inversa lt 0 001 um lt 100 Da At 200 bar a Dalton Distinguem se dois tipos de membranas de separa o liquido liquido membranas de poros na ultra e microfiltra o 76 O Ciclo Urbano da Agua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais membranas de solu o As membranas de poros funcionam segundo o princ pio de um filtro T m poros atrav s dos quais solventes e mol culas pequenas passam na forma de permeado enquanto que as part culas coloidais e algumas macromol culas s o retidos Hackner 2003 Para o processo de separa o por membrana especialmente problem tico a conhecida dead end filtration na qual se forma um chamado bolo de filtrado de part culas insol veis mantendo um efeito de filtra o Hackner 2003 O caudal reduz at ao ponto em que a membrana entope o que implica depois uma necess ria limpeza que fica dispendiosa 4 3 5 3 Adsor o A adsor o o processo de remo o de subst ncias sol veis utilizando uma interface apropriada Em geral utiliza se adsor o por carv o activado uma vez que este processo tem vantagens econ micas devido possibilidade de regenera o do filtro de carv o ap s a sua utiliza o figura 4 17 Figura 4 17 Filtro de carv o activado ETAR de Alij 77 O Ciclo Urbano
54. Bexiga 2003 Num sistema de Lamas Activadas figura 4 12 existem factores que influenciam a intensidade de depura o temperatura dura o do arejamento quantidade de ar propor o de lamas e respectiva actividade e concentra o do efluente Bexiga 2003 70 O Ciclo Urbano da Agua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais Afluente proveniente do p E Sedimentador Prim rio Tanque de Arejamento p Sedimentador Secund rio Recircula o Figura 4 12 Processo de Lamas Activadas b Sistema de Leitos Percoladores Os leitos percoladores tamb m conhecidos como filtros biol gicos apesar de este nome ser considerado pouco apropriado leitos de bact rias ou filtros percoladores O processo n o filtra a gua residual apenas conduz essa gua ao contacto com o filme de microrganismos que cresce superf cie de pequenas pedras ou de material pl stico contido no leito em v rias profundidades O Tratamento Secund rio pelo processo de leitos percoladores figura 4 13 uma das formas mais antigas de tratamento biol gico e baseia se na exist ncia de um meio perme vel ao qual se v o ligar os microrganismos e atrav s do qual o efluente escorre um processo aer bio em que o oxig nio fornecido por ventila o natural do meio poroso do material de percola o um tanque cheio de material inerte por entre o qual se escoa o l quido a tratar A gua residua
55. QO Por conven o adopta se a simbologia CBOs para caracterizar o consumo de oxig nio nas condi es do ensaio ap s um per odo de 5 dias de incuba o O Teste do CBOs consiste em determinar ao fim de um determinado tempo normalmente 5 dias a quantidade de oxig nio consumido por uma cultura mista de microrganismos inoculada no l quido a testar colocado numa garrafa fechada a 20 C e no escuro O Teste do CQO consiste em determinar a quantidade de oxig nio equivalente mat ria org nica que pode ser oxidada usando um forte agente oxidante qu mico normalmente o dicromato de pot ssio a temperatura elevada 150 C Paralelamente utiliza se um catalisador sulfato de prata e para minimizar a interfer ncia de i es cloreto sulfato de merc rio A amostra a analisar digerida numa solu o fortemente cida com um excesso conhecido de K2Cr207 segundo a reac o CaH O dCr207 8H gt 2dCr3 aCO d 8d 2 H20 em que d 2 3 a 1 6 b 1 3 c Para a caracteriza o qu mica de um efluente importante a e determina o da alcalinidade determina o n mero de equivalentes de cido forte para neutralizar a amostra at ao ponto de equival ncia e determina o do pH pois o pH de uma gua residual permite verificar qual o seu car cter cido neutro ou alcalino e determina o da condutividade medida da capacidade de uma solu o aquosa para transportar uma corrente el ctrica e
56. Tese de Doutoramento Skoog West amp Holler 1996 Fundamentals of Analytical Chemistry Saunders College Publishing New York 7th Edition Sociedade de Estudos e Tratamento de guas 2001 Projecto de Execu o da ETAR de Alvito Alvito Suess J M 1982 Examination of Water for Pollution Control Pergamon Press New York First Edition Sulplano 1997 Projecto de Execu o da Esta o de Tratamento de gua Residual da Vila de Portel Almada Tavares J M F 2003 Manuten o de Esta es de Tratamento de guas Residuais Lisboa guas do Norte Alentejano guas de Portugal Forma o ETAR de Portalegre Portalegre 145 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica Bibliografia Teixeira A e Miranda G 2005 Diferentes tipos de tratamento de guas residuais UTAD Vila Real de Tr s os Montes e Alto Douro Teles M Pinela A 2002 O Mercado dos Res duos em Portugal Associa o de Empresas Para o Sector do Ambiente Lisboa Vieira P F e Weber J 1997 Gest o de recursos naturais renov veis e desenvolvimento Novos desafios para a pesquisa ambiental Cortez S o Paulo Vieira P 1997 Eco Grafia do Pa s Real Observat rio do Ambiente Lisboa Sites Pesquisados 1 Abastecimento Consultado em 03 de Novembro de 2006 http snirh inag pt snirh dados sintese abastecimento origsup origsup int html 2 Agentes patog nicos causadores de doen as profissiona
57. Tipos de lamas s lidos Quantidades x dos SS Primarias 3 esgoto dom stico Lamas activadas arejamento prolongado 0 4 kg kg CBOs d convencional 0 8 kg kg CBOs d alta carga 1 2 kg kg CBOs d mais prim rias RE a p prim rias e biol gicas calculadas separadamente Leitos percoladores S recircula o 0 02 kg hab d c recircula o 0 03 kg hab d Os subprodutos do tratamento de aguas residuais devem ser depositados de uma forma que seja aceit vel e econ mica A sa de p blica n o deve ser afectada negativamente e o impacto ambiental deve ser aceit vel Sendo assim o tratamento de lamas e a sua deposi o final envolvem normalmente as 80 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais seguintes fases de tratamento a espessamento b estabiliza o c desidrata o d secagem incinera o e reutiliza o reciclagem f deposi o final a Espessamento O espessamento visa a remo o de gua das lamas de modo a conseguir se uma redu o de volume O material resultante ainda um fluido mas com uma concentra o de s lidos mais elevada O processo de espessamento deve ser integrado em qualquer sistema de tratamento O espessamento geralmente efectuado por meios f sicos espessamento grav tico espessamento por centrifuga o e espessamento por flota o b Estabiliza o A estabiliza o consiste num processo de a
58. Universidade de Tr s os Montes e Alto Douro O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica Disserta o de Mestrado em F sica e Qu mica para o Ensino C tia Sofia Ferreira Carneiro iS p STE insap qnto af aa E A q ch we wr Vila Real 2007 O Ciclo Urbano da Agua Uma Abordagem Pedag gica C tia Sofia Ferreira Carneiro Licenciada Disserta o submetida Universidade de Tr s os Montes e Alto Douro para obten o do grau de Mestre em F sica e Qu mica para o Ensino Orientador Prof Doutor Jos Alcides Silvestre Peres Universidade de Tr s os Montes e Alto Douro 2007 Existe uma coisa que uma longa exist ncia me ensinou toda a nossa ci ncia comparada realidade primitiva e inocente e portanto o que temos de mais valioso Albert Einsten O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica NDICE Agradecimentos o c rca rien ga Laza si isso eR ice RESUMO asiaticas eae ates REGALA AE AS ADSIPACE rara MEDA DESSE eas da das ern Abreviaturas ecn s risadas Saude iai CIR pa Saad Indic de Fig ras assa aa aa DS ado ndice de Tabelas cus ads ora hae tees DS Di 1 Hist ria da Agua ass assusta Sai as daceel oe Lc Generalidades sprites OLA a 1 2 Breve hist ria do consumo da gua eceeeeeee ee ee ee es 2 Os Ciclos da Aguas ss ts a E a A AA ae 2 1 O Ciclo Natural da AQUA asas Anis cri disso alta fan aaa 2 2 O Ciclo U
59. a o deste trabalho O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica Agradecimentos A todos os t cnicos das ETAR de Tarouca Lamego e Vila Real pertencentes empresa guas de Tr s os Montes e Alto Douro e das ETA do Vilar Monte Novo e Tavira pela ced ncia de informa es t cnicas S o tamb m dignos de uma nota de apre o as colegas de Mestrado em especial a Ana e a Arlete pela sua amizade incentivo e ajuda Agrade o tamb m ao Professor Doutor Jos Paulo Cravino pela sua paci ncia pela disponibilidade sempre demonstrada e amizade em todos os momentos cruciais desta disserta o Aos amigos que nunca me abandonaram e me deram incentivo para escrever esta disserta o em especial ao Lino Oliveira pela sua dedica o e apoio Aos meus pais e irm pela amizade pelo apoio fundamental incentivo e compreens o dispensados ao longo de toda a disserta o A todos o meu muito obrigado vi O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica Resumo RESUMO A import ncia da gua no quotidiano da nossa sociedade cada vez mais relevante At h bem pouco tempo n o era dado grande destaque m utiliza o aos m ltiplos factores de polui o e ao desperd cio de um dos mais importantes suportes da vida humana Varios motivos t m alterado a mentalidade social e s o cada vez mais comuns os alertas para um melhor re aproveitamento da gua e para o tratamento adequado de guas
60. a gua Uma Abordagem Pedag gica 1 Hist ria da gua na poca abrangia tanto a acep o de fonte origin ria como a de processo de surgimento e de desenvolvimento correspondendo g nese Para explicar a origem dos rios acreditava se que eles eram alimentados pela gua do mar a qual ascendia atrav s da destila o provocada pelo fogo interior das rochas ou ainda por meio do refluxo capilar da gua em movimento ascendente face ao peso exercido pelas montanhas O surgimento da gua adquiria ent o um novo significado o de processo geol gico sem conota es metaf sicas onde tudo estaria originariamente encoberto pela gua e a sua evapora o permitiria que as coisas aparecessem Contudo n o era poss vel aos antigos fil sofos explicar cientificamente o funcionamento do ciclo hidrol gico e responder correctamente s suas interroga es como por exemplo o facto do n vel do mar ser constante apesar do desaguar cont nuo dos rios Para uma explica o mais completa do ciclo hidrol gico faltavam lhes os suportes experimentais e quantitativos os quais apareceriam somente no final do s culo XVII na Europa A ideia da conserva o da gua do seu escoamento e da sua eterna renova o estava presente no pensamento filos fico em particular na dial ctica de Heraclito de feso 2540 470 a C Quanto aos aspectos qualitativos da gua Plat o 427 347 a C j considerava a necessidade de dis
61. a 22 Ed Campina M Teixeira M Lucas M Rosa M 2002 Previs o da capacidade de remo o de cianobact rias e cianotoxinas ETA de Alcantarilha Universidade do Minho Braga Carinhas B Silva R 2005 Efluentes Dom sticos UTAD Vila Real Coelho F P Antunes S 2003 Tratamento de Lamas Aplica o do sistema BABE na amplia o de ETAR para a remo o de nutrientes Tecnologias do Ambiente n 55 Lisboa Costa M F Lima A M Santiago M F P ssaro M C 1991 Tratamento de guas residuais urbanas situa o em Portugal V Encontro Nacional de Saneamento B sico Lisboa 141 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica Bibliografia Cruz L P 1999 Principais T cnicas de Tratamentos de guas residuais Lisboa Droste R L 1997 Theory and Practice of Water and Wastewater Treatment John Willey amp Sons New York Diciop dia 2003 Porto Editora Porto Dordio A 2002 An lise e Tratamento de Efluentes tratamento de guas residuais acetatos de apoio Universidade de vora vora Etan A D Clesceri L S Greenberg A E 1998 Standard Methods for the Examinatios of Water and Wastewater Washington 20 th Edition Ferreira W Sousa J 1998 Microbiologia Edi es T cnicas Lisboa Fifield F W Haines P J 1995 Environmental Analytical Chemistry London First Edition Janeiro ABES Galvis G E Visscher J T 1987 Filtraci
62. a por volta de 1500 Com o desenvolvimento cient fico e tecnol gico decorrente da Revolu o Industrial o Homem passou a dispor de materiais equipamentos e t cnicas que lhe permitiram construir sistemas mais eficazes para a capta o transporte e distribui o da gua O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 1 Hist ria da gua O Parafuso de Arquimedes figura 1 7 um grande exemplo dessa evolu o tecnol gica permitia que a gua se elevasse at torres altas de onde era canalizada para as habita es dos consumidores Figura 1 7 Parafuso de Arquimedes Em 1614 um italiano de nome Castelli descreveu o modo como finalmente foi capaz de medir o fluxo de gua ou de outro l quido Em Marly Fran a deu se por terminado um sistema hidr ulico extraordin rio por volta do ano de 1682 Era accionado por uma s rie de noras gigantes figura 1 8 desenvolvendo cada uma delas uma for a superior a 100 cavalos vapor cv r Figura 1 8 Nora t pica algarvia Secs XIX 00 James Peacock demonstrou em 1791 que a gua podia ser filtrada deixando a infiltrar se num leito de areia Esta t cnica normalmente utilizada em Esta es de Tratamento de guas Em 1854 o Dr John Snow m dico fez a primeira abordagem eficiente de algumas das doen as causadas pela gua Cerca de 500 pessoas que viviam nas proximidades de Broad Street hoje Broadwick Street no Soho em 7 Imagem re
63. ais Apresenta se de seguida o diagrama geral comum de uma Esta o de Tratamento de gua ta lac Bore da E ojament Coagula o E iimenta A Agua Flocula o Aqua Bruta Hidr xido de S dio Filtra o NaHO Sulfato de Alum nio Al gt S04 3 Desinfec o gua Tratada Hipoclorito de S dio NaOCl C Conte dos Conceitos Esta o de Tratamento de Agua local onde se removem ou destroem quaisquer organismos nocivos subst ncias qu micas prejudiciais bem como materiais sejam em suspens o ou em solu o prejudiciais apar ncia ou ao aspecto est tico da gua Nestas unidades realiza se o tratamento da gua que um processo de natureza essencialmente f sico qu mica mediante o qual se eliminam uma s rie de subst ncias e organismos que implicam risco para o consumo ou lhe comunicam um aspecto ou qualidade organol ptica n o desej veis e a transforma numa gua pr pria para o consumo humano 117 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 5 Protocolos Experimentais D Objectivos de Aprendizagem Realizar pesquisas de informa o sobre as v rias formas de polui o da gua Conhecer os par metros que identificam as caracter sticas qualidade de uma gua Saber as t cnicas de an lise para determina o dos par metros que caracterizam uma gua Promover reflex es sobre a utiliza o da gua no nosso quotidiano e o papel de
64. ao n vel das mat rias de ensino e a sua aplica o pr tica a concretiza o de actividades que promovam o desenvolvimento do esp rito de iniciativa de organiza o e de autonomia aspectos fundamentais da forma o integral do aluno desmistificar e familiarizar os alunos com metodologias cient ficas numa aproxima o ci ncia atrav s do desenvolvimento de algumas actividades pr ticas investigadoras que estimulam o seu pensamento cient fico e permitem conhecer processos cient ficos v aferir alguns conceitos apreendidos pelos alunos ao longo das aulas de Ci ncias 93 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 5 Protocolos Experimentais 5 2 PARTE A T tulo Fa a o seu pr prio Ciclo da Agua B Abordagem Cient fica A utiliza o e gest o da gua de forma racional e sustent vel por parte da popula o exigem uma mudan a cultural no sentido de incorporar valores de preserva o ambiental deste precioso e insubstitu vel recurso natural que a gua Depois do oxig nio a gua para a vida a subst ncia mais importante Podemos permanecer vivos por semanas sem alimentos s lidos mas apenas cerca de seis dias sem gua Entretanto al m da gua para beber necessitamos dela para o uso dom stico e em quantidade muito maior para os usos industriais e para a agricultura Um dos conceitos essenciais em Hidrologia ci ncia que estuda a ocorr ncia distribui o e m
65. aos da degrada o anaer bia e por isso num n vel de energia mais baixo o que os torna mais est veis Os produtos finais da mat ria org nica carbonosa s o di xido de carbono e gua O azoto org nico prote nas oxidado a nitrato e o enxofre org nico transformado em sulfato Traduzindo por uma equa o de palavras Mat ria Mais Org nica Bact rias Bact rias No metabolismo anaer bio os produtos s o CH e COs existindo transforma o do amon aco a azoto org nico O aspecto comum a estes dois processos de actividade metab lica prende se com o facto do ataque dos microrganismos s mol culas dos compostos org nicos se processar por ac o das enzimas que eles pr prios produzem O Tratamento Biol gico pode ocorrer em meio fixo sistemas de biomassa fixa como o caso dos processos por Leitos Percoladores e Discos Biol gicos ou em meio disperso sistemas de biomassa suspensa como o caso dos processos por Lamas Activadas e por Lagunagem 4 3 4 1 Tratamento Aer bio a Sistema de Lamas Activadas O processo de Lamas Activadas foi descoberto em 1914 O sistema de lamas activadas baseia se na oxida o de compostos org nicos e inorg nicos que se levam a cabo por uma popula o microbiana diversificada complexa e 69 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais em competi o constante mantida em suspens o num meio aer bio sob a forma de
66. as fezes Esta atitude demonstrava uma sabedoria extrema do uso da mesma gua para v rias finalidades Tamb m aqui se v que naquele tempo havia a preocupa o quanto ao uso racional da gua Em Roma chegaram a existir mais de 450 banhos p blicos no entanto foram diminuindo devido ao elevado n mero de doen as infecciosas que se contraiam nesses banhos O crescimento populacional nestas cidades come ou a criar s rios problemas quanto ao saneamento b sico Os h bitos higi nicos eram pouco considerados sendo usual a deposi o de restos org nicos nas vias p blicas e as instala es sanit rias eram insuficientes ou n o existiam Al m das devastadoras epidemias este per odo foi marcado pela grande incid ncia de doen as como a var ola a c lera e a lepra sendo a taxa de mortalidade bastante elevada Este problema era agravado com chuvas que inundavam as casas de lama contaminada com lixo e microrganismos causadores de doen as Era natural que houvesse doen as infecciosas em larga escala pois o fornecimento da gua para as cidades antigas fazia se principalmente atrav s de po os contaminados pelas fezes Na Gr cia foi desenvolvida uma tecnologia para capta o e distribui o de gua atrav s de longas dist ncias Ao sistema hidr ulico aplicava se o princ pio dos vasos comunicantes 180 a C a 160 a C J na Era Comum as primeiras cidades europeias come aram a construir sistemas de abastecimento de gu
67. bientais e na pr pria popula o j h uma preocupa o em se fazer algum exerc cio pedag gico e procedimentos ambientais que possam valorizar o patrim nio preservar os recursos h dricos e sensibilizar para o uso racional da gua O efluente tratado numa ETAR normalmente descarregado no meio h drico mais pr ximo com capacidade para receber essa descarga sem causar efeitos prejudiciais Este meio receptor pode ser um canal de drenagem um rio um ribeiro um lago ou o oceano Nalguns casos necess rio construir um colector submerso equipado na sec o de sa da com um difusor para assegurar a dilui o adequada e efectiva do efluente no meio receptor Na tabela 4 1 est o referidos os efeitos prejudiciais de descarregar guas residuais n o tratadas no meio ambiente e tamb m alguns benef cios do tratamento dessas mesmas guas para a comunidade 42 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais Tabela 4 1 Efeitos das descargas de guas residuais n o tratadas num meio receptor Adaptado de Myers et al 1996 Componente da gua residual Materiais s lidos de grandes dimens es pap is trapos sacos de pl stico preservativos etc Mat ria org nica restos de comida mat ria fecal e alguns res duos industriais leos e gorduras Nutrientes azoto f sforo e materiais refract rios Bact rias e v rus causadores de doen as por ex
68. bilidade dos terrenos e a relev ncia volum trica da precipita o registada 39 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais um certo grau de instabilidade o melhor exemplo dessa instabilidade o caso de ETAR que servem zonas tur sticas e que por esse facto v em varia es muito acentuadas dos caudais em determinadas pocas do ano Porqu tratar os esgotos Remover a mat ria org nica Tratam se os Remover s lidos Remover esgotos para em suspens o nutrientes Remover organismos patog nicos As guas residuais de origem industrial podem tamb m apresentar alguma variabilidade condicionada por Factores end genos necessidade imprevista de se proceder a uma descarga de guas como resultado de um aumento de produ o pontual ou at mesmo devido a uma situa o de car cter acidental Factores ex genos exist ncia de unidades de produ o com uma actividade de car cter essencialmente sazonal no contexto das suas actividades particulares assim como condicionalismos de mercado A estimativa da carga poluente das guas residuais municipais afluentes ETAR deve ter em considera o a popula o servida permanente e flutuante as descargas industriais e ainda qualquer outra fonte de polui o afecta s descargas no sistema O c lculo da estimativa das cargas poluentes deve ainda ter em considera o a evolu o previs vel nomeadam
69. buindo assim com f sforo cloretos enxofre s dio e pot ssio respectivamente Quando h aflu ncia de guas industriais estas podem aumentar as concentra es de metais como n quel cobre e zinco Verifica se que o car cter prejudicial da gua residual dom stica reside na frac o org nica da mat ria s lida A alcalinidade de uma gua a sua capacidade de neutralizar um cido A exist ncia de alcalinidade na gua n o significa necessariamente que o pH dessa gua seja superior a 7 O constituinte da gua que mais contribui para esta caracter stica o hidrogenocarbonato ou bicarbonato de c lcio com 49 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais excep o de certas guas que por terem atravessado ze litos naturais cont m bicarbonato de s dio em vez de c lcio A acidez uma propriedade oposta alcalinidade em que a presen a de cidos minerais n o comum nas guas naturais Embora se considere cida uma solu o com pH lt 7 a acidez mineral livre nas guas naturais s se verifica a pH lt 4 5 O controlo de pH nas guas residuais importante uma vez que valores de pH lt 5 ou pH gt 10 t m influ ncia negativa na evolu o dos processos biol gicos aer bios A introdu o de efluentes muito cidos ou muito alcalinos podem alterar esses valores Sob o ponto de vista qu mico a dureza total uma propriedade que
70. ciplinar o seu uso e prescrevia uma certa penaliza o para aqueles que lhe causassem algum dano pois para ele a gua era imprescind vel manuten o das planta es Em 350 a C Arist teles estudou e descreveu 1 term metro bol o de desfia o o processo de obter gua doce a partir de gua F aida de gua condensador Salgada por destila o ebuli o e subsequente condensa o figura 1 6 Passaram mais de 1400 ee er eba Oe anos at que os Mouros trouxessem a ideia de fosco y i abastecimento p blico para a Europa Ocidental O sal commun i aT x U disscivide kt Os sistemas p blicos de abastecimento de gua aguapura nasceram no final do terceiro s culo a C na pieode Burden f Gr cia Roma Cartago e Egipto Figura 1 6 Processo de destila o Imagem retirada de http Awww emarp pt DestilarSecXX jpg O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 1 Hist ria da gua O Imp rio Romano destacava para cuidar da quest o da gua homens considerados os mais entendidos no assunto pois j naquela poca associava se a sa de do povo qualidade da gua No auge do Imp rio Romano Roma era abastecida por um sistema constitu do por onze aquedutos e havia uma distribui o di ria de gua de cerca de 1000 litros por habitante muito superior s necessidades da poca Os romanos al m de constru rem grandes aquedutos utilizavam a gua do banho para descarregarem
71. co Recipiente pequeno gua Figura 5 3 Simula o do Ciclo da gua 3 Registo de observa es e an lise dos resultados No caderno de laborat rio anote todas as observa es ao longo de toda a experi ncia Verifique o que acontece gua que se encontra dentro da bacia 109 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 5 Protocolos Experimentais Execu o da experi ncia n 3 110 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 5 Protocolos Experimentais Fotografias ao longo da experi ncia n 3 1 dia 2 dia 111 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 5 Protocolos Experimentais Fotografias ao longo da experi ncia n 3 continua o 8 dia 15 dia ltimo 112 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 5 Protocolos Experimentais F Contextualiza o Final As quest es P s Laboratoriais apresentadas de seguida auxiliam o professor na medida em que o mesmo poder questionar os alunos sobre os conceitos apreendidos nas experi ncias realizadas Quest es P s Laboratoriais 1 Cerca de 70 da superf cie do planeta Terra gua Descreva o Ciclo que ao longo do tempo essa gua poder seguir 2 Para que contribui o Ciclo Natural da gua 3 A fonte principal de energia para o Ciclo da gua na Terra a o vento b a radia o solar c a radia o da Terra d a gravidade do Sol 4 Quais s o os quatro
72. com gua 2 Procedimento Experimental i Colocar gua misturada com corante no interior do Recipiente at aproximadamente 3 cm ii No centro do Recipiente figura 5 2 colocar o copo graduado com o funil que servir para medir a gua condensada iii Cobrir o Recipiente com a pel cula de pl stico de modo que o sistema fique vedado fazendo uma inclina o em direc o ao funil iv Colocar sobre a pel cula uma camada fina de algod o que dever ser mantida h mida durante todo o procedimento v Montar a experi ncia num local exposto luz solar durante todo o per odo de observa o 102 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 5 Protocolos Experimentais Nota Em dias ensolarados s o necess rias no m nimo duas horas de exposi o para se obter um resultado significativo camada fina de algod o Figura 5 2 Simula o do Ciclo da gua em sistema fechado 3 Registo de observa es e an lise dos resultados No caderno de laborat rio anote todas as observa es ao longo de toda a experi ncia Refira o que acontece ao corante que se encontra dissolvido na gua 103 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 5 Protocolos Experimentais Execu o da experi ncia n 2 104 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 5 Protocolos Experimentais Fotografias ao longo da experi ncia n 2 105 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordage
73. dades econ micas dependentes do turismo ou actividades de recreio ser o beneficiadas Melhoria da sa de p blica Melhoria das condi es e da seguran a para produ o de bivalves e outros organismos aqu ticos Actividades econ micas dependentes do turismo ou actividades de lazer e recreio ser o beneficiadas Melhoria das condi es para a vida aqu tica Melhoria da sa de p blica 43 4 Tratamento de guas Residuais Esquematicamente Quais os efeitos nocivos da polui o Directamente sobre o Homem No Ambiente Perturba es na sa de Degrada o da paisagem Altera o dos h bitos da sociedade Perturba es ou altera o dos ecossistemas Na Economia Sector prim rio pesca agricultura Sector secund rio ind strias que exigem grandes quantidades de gua Sector terci rio turismo e lazer 4 2 Caracter sticas de guas Residuais Urbanas Quando se elabora um projecto de uma ETAR o conhecimento da qualidade m dia do efluente a tratar tem uma import ncia primordial A caracteriza o da qualidade de um dado efluente urbano efectuada mediante a realiza o de uma conjunto de an lises laboratoriais cujos resultados facultam o conhecimento relativamente sua composi o f sica qu mica e biol gica e outros ndices relevantes e caracteriza o da mat ria org nica que permite definir o seu estado de decomposi o e oxigena o Em termos de mat ria s
74. dag gica 5 Protocolos Experimentais D Experi ncia n 4 Objectivo Neste trabalho pretendem mostrar se as diferentes etapas sequenciais envolvidas no tratamento de gua para consumo humano normalmente levadas a cabo numa Esta o de Tratamento de gua ETA 1 Material 1 gobel de 100 mL 2 gobel s de 600 mL 5 L de gua de um rio balan a bal o volum trico de 500 mL esguicho com gua destilada esp tulas filtro de papel luvas protectoras papel indicador de pH pin a pipeta de Pasteur pompete rel gio ou cron metro suporte universal com pin a de garras vareta de vidro vidro de rel gio 2 Reagentes 20 g de Sulfato de Alum nio Solu o de hidr xido de s dio de concentra o 1M Solu o de hipoclorito de s dio lix via comercial 120 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 5 Protocolos Experimentais Precau es a ter com os reagentes Hidr xido de S dio F rmula qu mica NaOH Propriedades F sicas S lido deliquescente branco com v rias formas sem odor Ponto de ebuli o 1390 C Ponto de fus o 318 C Densidade 2 1 g cm Solubilidade na gua g 100 ml a 20 C 109 Efeitos de Ingest o corrosivo Sensa o de ardor Dores abdominais Choque ou desfalecimento Pode causar danos graves e permanentes no sistema gastrointestinal Efeitos de Inala o corrosivo Sensa o de ardor Ga
75. de objectos pesados Geralmente nas ETAR de pequenas dimens es os detritos s o removidos manualmente das grades usando ancinhos mas nas ETAR de maiores dimens es s o removidos mecanicamente Uma grade constitu da por barras paralelas enquanto que um tamizador processo tamb m bastante comum tem uma rede ou placa perfurada Os tamisadores ret m s lidos de menores dimens es e tanto se podem utilizar cabe a da esta o como no final para retirar os s lidos em suspens o do tratamento biol gico Figura 4 4 Grelhas mec nicas ETAR de Lamego 59 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais Quando a limpeza destas grades cont nua e efectuada por um pente mec nico que corre ao longo das grades Depois raspado e descarregado numa tela que descarrega estes res duos num contentor como se verifica na figura 4 5 que conduzido quando cheio a um aterro sanit rio Figura 4 5 Contentor ETAR de Lamego Por vezes existe uma bacia de reten o uma esp cie de sala de espera onde a gua residual vinda da primeira fase de limpeza gradagem aguarda para ser tratada Isto acontece normalmente quando existe muita gua a tratar 4 3 2 2 Tritura o Dilacera o A tritura o ou dilacera o um processo com o objectivo de reduzir o tamanho dos s lidos e que para esse efeito consiste numa s rie de trituradores ou dilaceradores
76. desidrata o 3 o processo varia significativamente com a temperatura localiza o e tipo de material com que constru do o tanque 4 n o h recupera o de um subproduto com utilidade como o metano iii Aplica o de calor para desinfectar ou esterilizar as lamas Este processo funciona em simult neo como processo de estabiliza o e 83 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais condicionamento qu mico sendo na maioria dos casos encarado como processo de condicionamento no entanto descrito nesta sec o devido sua fun o de estabiliza o O tratamento t rmico um processo cont nuo atrav s do qual as lamas s o aquecidas sobre press o a temperaturas acima dos 260 C e a press es acima dos 2760 kN m por curtos per odos de tempo 30min aproximadamente Quando as lamas s o sujeitas a elevadas temperaturas e press es a actividade t rmica d origem coagula o dos s lidos O processo de compostagem envolve a destrui o biol gica de material org nico associada produ o de cido h mico dando origem a um produto final est vel Aproximadamente 20 a 30 dos s lidos vol teis s o convertidos em di xido de carbono e gua medida que o material org nico presente nas lamas se decomp e o composto atinge temperaturas da ordem dos 50 C a 70 C destruindo organismos patog nicos ent ricos Material sujeito a compostagem apre
77. determina o da dureza determinante da espuma com sab o que leva forma o de incrusta es nos recipientes e nas condutas e determina o do oxig nio dissolvido determinante da 51 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais quantidade de carga de poluentes org nicos existentes na amostra e determina o da Car ncia Bioqu mica de Oxig nio CBO permite quantificar o oxig nio necess rio oxida o da mat ria org nica decomposta por meio da ac o aer bia e determina o da Car ncia Qu mica de Oxig nio CQO permite a determina o de subst ncias org nicas e inorg nicas suscept veis de serem oxidadas por ac o de agentes oxidantes fortes Caracteriza o Biol gica e Determina o dos coliformes totais e fecais um indicador da quantidade de mat ria org nica e Determina o dos Streptococcus Fecais e Determina o dos Colester deos Os Coliformes actuam como indicadores de efluentes org nicos sendo expressos em densidade ou seja como o n mero mais prov vel NMP em cada 100 mL O grupo coliforme inclui todos os bacilos aer bios anaer bios ou facultativos Indicam a presen a de polui o fecal traduzindo se como risco potencial quando encontrados nas guas A contagem dos coliformes totais corresponde ao total de microrganismos encontrados numa amostra e a dos coliformes fecais indica a quantidade dos microrganismo
78. doriferas Apesar da utiliza o do carv o activado ter diversas vantagens f cil opera o possibilidade de se aumentar a efici ncia atrav s da regenera o do meio adsorvente e flexibilidade de funcionamento em fun o da varia o do caudal de ar a tratar o facto de ao longo do tempo o carv o activado ir perdendo a capacidade de adsor o faz com que a efici ncia deste meio adsorvente seja diminuta Sistemas de lavagem qu mica O tratamento baseia se em promover o contacto entre o ar contaminado por compostos respons veis pelos odores e solu es de compostos qu micos capazes de oxidar e neutralizar aqueles compostos Os oxidantes utilizados mais correntemente s o o cido sulf rico e o hipoclorito de s dio em condi es alcalinas Todos os processos realizados nesta tecnologia de desodoriza o est o descritos na figura 4 19 Torre Torre 2 cido sulhirisal fiepaclarita de s dio hidr xido de wadin Pulyarizodores Maio de comings Yaniiladar Bomba da Ar contaminado Recir ula o de solu o Figura 4 19 Esquema de lavagem qu mica atrav s de duas torres 90 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais As vantagens do sistema de lavagem do ar em torres qu micas s o a grande efici ncia do sistema a economia no tratamento de grandes caudais de ar e a flexibilidade face a mudan as do tipo de compostos odor feros a tratar Na
79. dos Normalmente todos os subprodutos produzidos s o armazenados em contentores estanques e evacuados para aterro sanit rio A aplica o do processo de tratamento por flota o tradicionalmente recomendada nos casos em que os s lidos presentes em suspens o apresentam uma velocidade de decanta o baixa em fun o do baixo peso espec fico como ocorre no efluente gerado por ind strias de papel e celulose e pelo sector petroqu mico A flota o aplicada tamb m nos processos de Tratamento por Lamas Activadas com o objectivo de adensar a lama Na flota o as subst ncias n o dissolvidas s o sobrelevadas superf cie da massa l quida atrav s de um impulso ascendente Algumas subst ncias suspensas no meio l quido possuem uma tend ncia natural para flutuar caso haja redu o na velocidade do fluxo Mas a flota o de algumas subst ncias s ocorre com ader ncia de microbolhas de ar nas part culas Para que ocorra este fen meno atrav s da ader ncia de microbolhas de ar nas part culas necess rio reduzir a tens o superficial da gua atrav s da adi o de subst ncias aglomerantes que geram espuma Em alguns sistemas a espuma gerada antes da fase de flota o atrav s da injec o de agentes floculantes sulfato de alum nio Alb S04 s e sulfato de ferro FeSO no efluente Com o objectivo de remover a espuma a flota o pode ser efectuada atrav s da introdu o de ar difuso na massa l quida at
80. duzidos no decurso do tratamento tornando a Esta o de Tratamento de guas Residuais mais eficaz Nas instala es onde n o existe tratamento de odores a interven o ao n vel da forma de opera o das fontes de emiss o por vezes a nica estrat gia poss vel Para evitar problemas de odores junto das popula es vizinhas as instala es de purifica o s o completamente cobertas acumulando todo o ar libertado durante o processo O ar extra do tratado qu mica e biologicamente para remo o de odores antes de ser libertado para a atmosfera Normalmente nestas situa es os rg os de pr tratamento grades tamisadores desarenadores desengorduradores e os equipamentos de 27 extra do o ar contaminado produzido dentro dos seguintes edif cios Pr Tratamento Espessamento e Desidrata o de Lamas Tanque de Homogeneiza o de Lamas Digestor Anaer bio 88 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais desidrata o de lamas s o instalados em edif cios pr prios fechados e devidamente ventilados Tamb m usual construir edif cios pr prios para os decantadores prim rios No entanto os decantadores assim como os espessadores s o frequentemente cobertos individualmente S o empregues uma variedade de m todos para suprimir os odores nas esta es de tratamento de guas residuais de entre os quais e Instala o de cober
81. e de cloro residual dispon vel combinado lll Destrui o das cloraminas o cloro adicionado reage com as cloraminas e compostos org nicos cloroazotados A elimina o das cloraminas reduz o teor em cloro residual dispon vel combinado IV Forma o de cloro residual dispon vel livre a partir de uma determinada dose de cloro a destrui o das cloraminas deixa de existir e todo o cloro adicionado origina cido hipocloroso a que se d o nome de cloro residual dispon vel livre tal como se pode verificar na figura 3 11 O cloro creditado devido a v rios aspectos positivos permite a manuten o de uma concentra o residual na gua facilmente mensur vel e 34 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 3 Tratamento de gua para Consumo Humano control vel al m de ser economicamente acess vel entre outros este qu mico que vai eliminar da gua os microrganismos que podem causar doen as e infec es ao Homem e tamb m o respons vel pelo sabor caracter stico da gua canalizada Apesar de todos os aspectos positivos inerentes a este desinfectante h que ter em conta situa es que poder o ser motivo de preocupa o O facto do cloro reagir com muitas subst ncias org nicas e inorg nicas naturalmente presentes na gua e a sua utiliza o em doses elevadas poder provocar problemas associados ao sabor e odor s o alguns dos contras da utiliza o deste desinfectante podendo no
82. e espessamento e de desidrata o de lamas A escolha de um sistema de tratamento determinada por v rios factores caracter sticas quantitativas e qualitativas das guas residuais localiza o do sistema e objectivos de qualidade que se pretendem imposi o do grau de tratamento 27 Em termos de Decreto Lei vem definido Tratamento prim rio tratamento das guas residuais urbanas por qualquer processo f sico e ou qu mico que envolve a decanta o das part culas s lidas em suspens o ou por outro processo em que a CBOs das guas recebidas seja reduzida de pelo menos 20 antes da descarga e o total das part culas s lidas em suspens o das guas recebidas seja reduzido de pelo menos 50 Decreto Lei 152 97 Tratamento secund rio tratamento das guas residuais urbanas que envolve geralmente um tratamento biol gico com decanta o secund ria ou outro processo que permita respeitar os valores constantes do quadro n 1 do anexo Decreto Lei 236 98 Como foi referido anteriormente o tratamento de guas residuais numa ETAR deve consistir em quatro fases designadas por tratamento preliminar prim rio secund rio e terci rio figura 4 1 O tratamento terci rio torna se indispens vel no caso do meio receptor onde efectuada a descarga de gua residual tratada ser um meio sens vel isto sujeito a eutrofiza o 2 Citado no Enquadramento Legal 55 O Ciclo Urbano da gua
83. e este levar ao aumento das chuvas estiverem correctas de se esperar um agravamento de inunda es nos pa ses tropicais Infelizmente s uma frac o muito pequena cerca de 1 de toda a gua terrestre est directamente dispon vel ao Homem e aos outros organismos animais vegeta o sob a forma de lagos e rios ou como humidade presente no solo na atmosfera e como componente dos mais diversos organismos Cada vez mais a escassez de gua se torna uma preocupa o a n vel mundial como se pode verificar na figura 2 4 Imagem retirada de http www geocities com esabio agua agua htm 15 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 2 Os Ciclos da gua Figura 2 4 Escassez de gua a n vel mundial de referir que a gua n o equilibradamente distribu da pelo mundo H locais onde nunca ou raramente chove e noutros onde chove excessivamente Infelizmente nas zonas mais secas a evapora o elevada da que o Homem intervenha e transporte a gua de locais h midos para locais secos de forma artificial O Ciclo Hidrol gico repete se in meras vezes o que faz com que a quantidade de gua se mantenha constante no nosso planeta ou seja o ciclo da gua permite manter em equil brio a quantidade de gua existente na atmosfera e na superf cie terrestre No entanto o Homem tem vindo a interferir neste ciclo que tem funcionado h milhares e milhares de anos ao poluir a gua 2 2 O
84. e se realizarem Ap s a entrada na ETAR o afluente bruto sujeito s seguintes etapas gradagem tritura o dilacera o desarena o desengorduramento regulariza o de caudal e homogeneiza o sa da do edif cio de Pr Tratamento mede se o caudal que permite saber a quantidade de gua residual que a ETAR trata diariamente 4 3 2 1 Gradagem Os efluentes dom sticos chegam ETAR atrav s de uma extensa rede de tubagens A primeira etapa de tratamento denomina se de gradagem A gradagem caracterizada pela presen a de grades mec nicas ou manuais com aberturas de tamanho uniforme figuras 4 3 e 4 4 O l quido passa atrav s destas grades e s o retidos os s lidos de dimens es superiores s das aberturas necess rio a limpeza destas grades com uma frequ ncia regular Caso contr rio o canal fica obstru do causando efeitos indesej veis como por exemplo inunda o do local A principal fun o desta opera o proteger as bombas v lvulas e outros equipamentos do 22 Existem ETAR onde se faz a gradagem grossa grade de protec o de limpeza manual onde s o removidos os s lidos de maiores dimens es e posteriormente realiza se a gradagem fina mec nica de limpeza autom tica para remo o de s lidos de pequenas dimens es facilitando a elimina o de detritos sendo assim mais vantajoso 58 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais choque
85. egativa As part culas negativas atraem para a sua superf cie cati es presentes em solu o A carga el ctrica que se desenvolve em redor das part culas coloidais tende a afast las umas das outras contribuindo este facto para uma maior estabilidade em solu o Para remover as part culas coloidais n o se poder recorrer directamente sedimenta o pois torna se ineficaz devido s pequenas dimens es das part culas e estabilidade referida anteriormente Sendo assim recorre se a procedimentos de coagula o e flocula o qu mica A coagula o um processo que tem por objectivo desestabilizar as part culas em suspens o ou seja facilitar a sua aglomera o Alves 2005 Para isso nesta fase adiciona se gua por mistura r pida e dispers o um coagulante qu mico Os coagulantes qu micos s o adicionados num tanque vulgarmente denominado de misturador r pido com umas p s girat rias no seu interior A quantidade de coagulante adicionado varia com as caracter sticas da gua e a sua selec o depende de v rios factores tais como natureza e qualidade da gua bruta alcalinidade 28 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 3 Tratamento de gua para Consumo Humano teores de ferro e de mat ria org nica variabilidade di ria ou sazonal da qualidade da gua bruta varia o da temperatura da gua grau de pureza dos reagentes Conv m salientar
86. em 12 de Janeiro de 2007 http www elaguapotable com 147 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica Bibliografia 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 Recursos Naturais Consultado em 12 de Janeiro de 2007 em Ci ncias para Professores do Ensino Fundamental http educar sc usp br ciencias recursos agua html Ribeiro Tulio Airoldi Rog rio Paterniani Jos e Silva Marcelo 2005 Varia o dos par metros f sicos qu micos e biol gicos da gua em um sistema de irriga o localizada Consultado em 14 de Janeiro de 2007 em Revista Brasileira de Engenharia Agr cola e Ambiental http www scielo br scielo php pid S1415 43662005000300001 amp script sci arttext amp ting pt Rossin Ant nio Carlos 1999 2006 Jar Test Consultado em 14 de Janeiro de 2007 em Tratamento de gua http www tratamentodeagua com br a1 biblio ensaio analitico php cp est amp ch ave 5 Sistema de Informa o Documental sobre Direito do Ambiente Consultado em 17 de Janeiro de 2007 http www diramb gov pt Tecnologias de Tratamento de gua utilizadas para cagece Consultado em 18 de Janeiro de 2007 em Companhia de gua e esgoto do Cear http www cagece com br informacoestecnicas agua tecnologias tratamento Teixeira Rita d Azevedo Tecnologias de Tratamento de guas Residuais Urbanas Consultado em 18 de Janeiro de 2007 em Naturlink http www naturlink pt canais Artigo asp iAr
87. em suspens o Ao provocarem essa altera o facilitam a sua remo o por sedimenta o Sulfato de alum nio figura 4 16 Al2 SO4 3 18H20 3Ca HCOs 3CaSOx 2AI OH 6CO2 18H20 Figura 4 16 Recipiente com sulfato de alum nio ETAR de Lamego 75 O Ciclo Urbano da Agua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais Sulfato de ferro FeSO 7H50 Ca HCO3 2 Fe HCO3 gt CaSO 7H50 Fe2 S04 3Ca OH 2 3CaSO 2Fe OH s Cloreto de ferro FeCl 3H20 gt Fe OH 3H 3CI 2 FeCl 3Ca OH 2 gt 3CaClz 2Fe OH s 4 3 5 2 Filtra o A filtra o um processo de remo o de part culas finas em suspens o contidas ainda no efluente do sedimentador secund rio Os mecanismos de filtra o em areia e a reten o de part culas podem dever se a fen menos diversos impacto deposi o grav tica interac o com o material filtrante e crescimento de microrganismos no meio filtrante Na tabela 4 9 referem se alguns processos de membrana consoante o tamanho das part culas entre outras caracter sticas Tabela 4 9 Processos de membrana consoante o tamanho das part culas separadas peso molecular aproximado e diferen a de press o transmembranica Adaptado de Hackner 2003 Tamanho das Peso molecular Diferen a de press o Processo part culas aproximado transmembranica Microfiltra o gt 0 6 um gt 500 000 Da 1 3 bar Ultrafiltra o 0 1 0 0
88. emplo c lera febre tif ide e salmonelas Subst ncias t xicas geralmente com origem em efluentes industriais O Ciclo Urbano da gua Efeitos prejudiciais Visual acumula o de lixo nas margens dos rios lagos e praias Pode construir um risco para a sa de p blica atrav s de contacto Os n veis de oxig nio nos meios h dricos receptores reduzem se pela ac o de bact rias e outra vida aqu tica que consome mat ria org nica os peixes e outros organismos morrem e eventualmente cheiros desagrad veis s o produzidos semelhantes a ovos ou couves podres Forma o de espuma nas superf cies de gua com consequente degrada o da paisagem e sendo potencialmente negativa para o ambiente Forma o de pel cula imperme vel na superf cie l quida reduzindo o potencial de transfer ncia de oxig nio da atmosfera para o meio l quido Funcionam como fertilizantes e estimulam o crescimento de algas algas marinhas e outras plantas aqu ticas que obstruem os cursos de gua e poluem as margens dos rios e lagos e as praias com material em decomposi o que eventualmente se transforma em res duos org nicos Pode estimular o crescimento intensivo de algas t xicas e a acumula o nos bivalves pode vir a afectar as que os consomem Contamina o de recursos h dricos onde se faz capta o de gua para consumo humano ou irriga o de culturas que ser o depois ingeridas cruas por pessoa
89. ensamento cient fico que levem condu o de experi ncias e constru o de explica es observar medir organizar comparar comunicar e prever E Quest es Motivadoras Sabe identificar todas as etapas envolvidas no Ciclo da gua Como ocorre o fen meno de evapora o De que forma regressa Terra a gua das chuvas Quais os diferentes estados f sicos por que passa a gua poss vel recriar o Ciclo Natural da gua no laborat rio de uma forma simples 96 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 5 Protocolos Experimentais A Experi ncia n 1 Objectivo Esta experi ncia pretende mostrar o Ciclo Natural da gua simulando um habitat natural Perceber a import ncia da gua para a vida das pessoas animais e plantas 1 Material areia frasco pedras plantas terra tina com gua 2 Procedimento Experimental vi Colocar no interior do Frasco uma camada de pedras Sobre a camada de pedras colocar uma camada de areia e posteriormente uma por o de terra Enterrar cuidadosamente as plantas por exemplo um cacto no lado esquerdo do Frasco ver figura 5 1 Encher a tina com gua e coloc la no lado direito do frasco Colocar o Frasco num local seguro e exposto incid ncia de luz solar Acompanhar periodicamente o desenrolar dos acontecimentos no interior do Frasco durante aproximadamente 15 dias 97 O Ciclo Urbano da gua
90. ente em termos de aumento de popula o ao longo da vida til da ETAR A estimativa da carga poluente que vai afectar os meios receptores deve ter em considera o as descargas provenientes dos efluentes n o tratados nas 40 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais ETAR das ind strias n o ligadas ao sistema de drenagem municipal e ainda da actividade agr cola As descargas dos sistemas de drenagem urbana s o uma das principais fontes de polui o dos meios h dricos superficiais A constru o de esta es de tratamento de guas residuais tem sido uma das medidas utilizadas para a resolu o do problema Todavia frequente que os sistemas de drenagem funcionem de forma deficiente descarregando para os meios receptores volumes significativos de guas residuais n o tratadas quer devido a descargas de tempestade em sistemas unit rios e mistos quer devido a liga es indevidas em sistemas separativos habitual estas descargas conterem elevadas cargas poluentes sendo respons veis pela degrada o da qualidade da gua dos meios receptores e comprometendo os objectivos de qualidade estabelecidos para estes A situa o torna se tanto mais grave quanto menor o caudal do meio receptor devido menor capacidade de dilui o e de autodepura o deste Em Portugal e nos paises do Sul da Europa em geral este problema assume especial relev ncia pelo facto de divers
91. es aspectos fundamentais designadamente a Higi nicos elimina o ou redu o de bact rias subst ncias t xicas mineraliza o excessiva teor excessivo de mat ria org nica algas protozo rios e outros microrganismos Quase todas as guas de abastecimentos s o cloradas para a melhoria da qualidade bacteriol gica e seguran a sanit ria b Est tico remo o ou redu o de cor turbidez odor e sabor c Econ mico remo o ou redu o de subst ncias corrosivas dureza cor turbidez mangan s odor sabor etc 12 Imagem retirada de http Awww adp pt frontend portugues section asp ids 1 amp ida 13 Aguas de Portugal 20 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 2 Os Ciclos da gua deAgu EEE gt e Agua de o oP 7H ST A Dep sito de Combustivel mi Escoamento fl Cloragao aque substerraneo gt gos e armazenamento Reservat rios E A A My Abastecimento da combusiivel JA A io Escoamento Agricultura Irriga o P Aquifero Figura 2 6 Ciclo Urbano da Agua desde a capta o da gua at a sua devolu o a lagos e reservat rios Adaptado de Programa Internacional Hidrol gico UNESCO 2006 21 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 3 Tratamento de gua para Consumo Humano 3 TRATAMENTO DE GUA PARA CONSUMO HUMANO 3 1 Introdu o A gua distribu da pela rede de abastecimento p blico sujei
92. etapas apresentadas genericamente na figura 3 2 e que incluem tipicamente a pr oxida o a coagula o flocula o qu mica a sedimenta o a filtra o e a desinfec o Nas tabelas 3 1 e 3 2 apresentam se as fun es das principais opera es f sicas e dos processos qu micos que podem ser aplicados numa ETA 13 Imagem retirada de http www copasa com br cgi cgilua exe sys start htm sid 98 site da COPASA 23 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 3 Tratamento de gua para Consumo Humano Filtra o Directa 4 Re Sa Coagula o gua Pr Oxida o o Ea d OD sedimenta o Filtra o Desinec o gua ocula o bruta t I t tratada 1 1 i p Ozono i i l Cloro I 1 Coagulante l Floculante Tratamento de lamas e aguas residuais do processo Agua residuais tratadas Lamas desidratadas Aterro sanitario Figura 3 2 Diagrama esquem tico de uma Esta o de Tratamento de gua Adaptado de Campina 2002 Tabela 3 1 Fun es das principais opera es f sicas de tratamento aplic veis a guas destinadas a abastecimento Adaptado de Alves 2005 Opera es F sicas Fun es Gradagem Separa o de impurezas grosseiras Arejamento Coloca o da gua em contacto com o ar Flocula o Aglutina o de part culas em suspens o Sedimenta o Remo o de part culas em suspens o Filtra o Remo o de part culas finas
93. flocos biol gicos Reac o gen rica do processo de lamas activadas Mat ria org nica O bact rias CO novas bact rias Este sistema de biomassa suspensa implica a necessidade de se ter um tanque com agita o do efluente mantendo os respectivos flocos em suspens o O efluente org nico introduzido no reactor biol gico cont nuo com agita o e recircula o onde se mant m uma cultura bacteriana em suspens o O conte do do reactor conhecido como licor misto LM O ambiente aer bio conseguido usando arejamento mec nico ou por difusores o que tamb m serve para manter o licor num regime de mistura completa Depois de um per odo de tempo especificado a mistura das c lulas vai para o tanque de sedimenta o onde s o separadas do efluente tratado Parte das c lulas depositadas reciclada para manter a concentra o desejada de organismos no reactor havendo uma outra parte que separada e que corresponde ao crescimento celular Neste ecossistema vivo artificial cada microrganismo tem uma taxa de crescimento pr pria dependendo de factores bi ticos preda o comensalismo competi o velocidade de absor o do substrato resist ncia a condi es adversas e necessidade de oxigena o e abi ticos natureza e composi o da gua residual pH temperatura carga org nica idade das lamas arejamento tempo de reten o celular configura o do sistema e padr o de alimenta o
94. gra custos competitivos boas efici ncias e vantagens em rela o s tecnologias de desinfec o com recurso a produtos qu micos O sistema de desinfec o por radia o ultravioleta n o produz res duos nem subprodutos nocivos podendo ser bastante eficiente na 35 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 3 Tratamento de gua para Consumo Humano destrui o de v rus e bact rias o que torna esta tecnologia bastante eficaz A desinfec o por radia o ultravioleta constitui um processo f sico que elimina os inconvenientes associados manuten o e manuseamento de produtos qu micos tais como o transporte armazenamento e sobredosagem Al m dos processos de desinfec o supracitados poder o existir ainda outros processos como a utiliza o do calor do iodo e do permanganato de pot ssio 3 10 Armazenamento Depois de desinfectada a gua segue para os reservat rios finais armazenamento mas n o sem antes ser verificado novamente o seu pH e caso necess rio adicionar gua de cal Neste momento a gua j se encontra pot vel sendo guardada em grandes dep sitos onde ser depois enviada atrav s da rede de distribui o para as habita es Todo o processo desde a capta o at ao armazenamento deve ser metodicamente monitorizado de acordo com programas de explora o tendo em vista o funcionamento optimizado das etapas de tratamento atr s indicadas figura 3 12 Refira se ainda a
95. ia de gua do interior das part culas para a superf cie a taxa de secagem nesta fase mais baixa do que na fase anterior 85 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais O teor em vapor de gua atingido ap s desidrata o depende do processo de desidrata o do conte do de gua na lama antes da desidrata o e da composi o qu mica da mesma De um modo geral para lamas resultantes do tratamento de guas residuais dom sticas poss vel obter um teor em vapor de gua entre 5 e 10 Este processo produz para al m das lamas desidratadas um g s que libertado para a atmosfera e por vezes um subproduto l quido O g s pode ser uma fonte de maus odores e emiss es vis veis cinzas sendo por vezes necess rio proceder se ao seu tratamento O subproduto l quido este por vezes recirculado para o in cio do tratamento da fase l quida ou quando necess rio tratado separadamente e Reutiliza o Reciclagem Mais do que um mero subproduto a lan ar no ambiente h muito tempo que as lamas s o encaradas como um recurso devido ao facto de conterem nutrientes que promovem o crescimento de plantas Os nutrientes incluem azoto f sforo pot ssio e outros minerais A presen a de mat ria org nica e humidade tamb m um valor potencial S o consideradas como hip teses de reutiliza o a Aplica o na agricultura como fonte de nutrientes b Aplica o
96. icrobiologia a compreens o do processo sa de doen a assume um maior destaque O surgimento da teoria unicausal que defendia que a doen a se relacionava a um nico agente patog nico veio alterar a percep o de como se deveriam controlar as epidemias Como consequ ncia desta altera o e ap s conhecimento do agente causador da doen a o seu combate fazia se com o aux lio de medicamentos desenvolvidos e administrados ao paciente Houve a partir de ent o uma preocupa o em prevenir doen as instaurando se a pol tica sanit ria com a finalidade de controlar os focos de contamina o nas cidades Hoje s culo XXI a gua encontra se facilmente dispon vel para a popula o No entanto esta situa o n o est generalizada em todo o Mundo existindo regi es totalmente ridas e outras onde o acesso a gua pot vel muito dif cil Actualmente o n mero de pessoas sem acesso a gua pot vel ascende a 1 1 mil milh es Previs es denotam que se os n veis de consumo de gua continuar a aumentar excessivamente no ano de 2015 cerca de 2 3 da O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 1 Hist ria da gua popula o mundial ser afectada pela escassez de gua A gua pot vel ocupa uma parcela muito pequena do total da gua do planeta e um recurso natural precioso devendo ser utilizado de forma sustent vel A boa gest o da gua deve ser objecto de um plano que contemple os m ltiplos uso
97. idos nas lamas produz um res duo s lido adequado ao uso correctivo do solo permite a reutiliza o das lamas estabilizadas inactiva patog nicos diminui o poder de putrefac o das lamas As principais desvantagens associadas a este processo s o custo elevado grande sensibilidade a varia es das cargas poluentes produ o de subprodutos sobrenadante de fraca qualidade mant m um crescimento lento das bact rias respons veis pela produ o de metano limitada em termos de aplicabilidade processo de estabiliza o exequ vel em lamas com uma concentra o baixa de toxinas e uma concentra o em s lidos vol teis superior a 50 A digest o aer bia das lamas de ETAR consiste na sua estabiliza o bioqu mica na presen a de oxig nio em tanques fechados ou abertos que s o separados do restante processo da fase l quida Pode ser utilizada no tratamento de lamas activadas mistura de lamas activadas ou de lamas de leitos percoladores e lamas prim rias lamas de esta es de arejamento prolongado e lamas activadas provenientes de esta es de tratamento sem decanta o prim ria Durante o processo de digest o aer bia uma parte do tecido celular oxidado sob condi es aer bias a di xido de carbono gua e am nia cerca de 75 a 80 A outra parte 20 a 25 corresponde a componentes inertes e compostos org nicos que n o s o biodegrad veis A am nia proveniente desta oxida o
98. import ncia dos recursos h dricos e tomem consci ncia das boas pr ticas de utiliza o da gua de forma a diminuir o desperd cio e a contamina o provocada pelo Homem 115 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 5 Protocolos Experimentais Etapas envolvidas numa Esta o de Tratamento de gua Arejamento consiste na adi o de ar gua Este processo permite que alguns gases vol teis presentes na gua se libertem e permite igualmente a dissolu o de oxig nio na gua Cogula o Flocula o o processo atrav s do qual as part culas em suspens o e outras part culas de natureza coloidal presentes na gua se aglomeram em flocos para que possam ser removidas da gua Sedimenta o processo que ocorre quando os flocos formados no processo de Coagula o Flocula o decantam pela ac o da gravidade Filtra o etapa onde ocorre a remo o da maior parte das impurezas remanescentes na gua ap s ter ocorrido a coagula o flocula o e a sedimenta o Desinfec o a etapa final do processo de tratamento da gua destinada ao abastecimento p blico envolve uma etapa de desinfec o ou seja de remo o ou inactiva o dos microrganismos presentes Os agentes desinfectantes normalmente utilizados s o c usticos e corrosivos pelo que devem ser manipulados com extremo cuidado 116 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 5 Protocolos Experiment
99. iol gica A desinfec o realizada recorrendo a agentes f sicos e agentes qu micos Destacam se nos agentes f sicos o calor a luz solar a radia o ultravioleta Dos agentes qu micos os mais relevantes s o os oxidantes cloro bromo iodo ozono os i es met licos prata certos cidos e bases bem 32 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 3 Tratamento de gua para Consumo Humano como alguns detergentes Na tabela 3 3 apresentam se algumas caracter sticas que um desinfectante ideal no processo de desinfec o deveria apresentar Tabela 3 3 Principais caracter sticas que um desinfectante dever apresentar no processo de desinfec o Ser t xico a baixas concentra es para os microrganismos N o ser t xico para os seres humanos e animais Ser sol vel em gua Ser est vel permitindo a manuten o de concentra o residuais durante longos per odos de tempo N o reagir com outra mat ria org nica que n o seja a dos microrganismos Permitir um controlo f cil nas suas concentra es A utiliza o do cloro como desinfectante considerada por especialistas como o m todo mais importante de desinfec o que protege a gua com seguran a at s torneiras Quando se pretende desinfectar uma gua com cloro deve adicionar se uma dose que seja suficiente para que ocorra a oxida o de todas as subst ncias inorg nicas e da a
100. is ou do trabalho Consultado em 03 de Novembro de 2006 em ndice Fundamental do Direito http www dji com br decretos 1999 003048 anexo ii htm 3 gua no Mundo Consultado em 04 de Novembro de 2006 em SNIRH J NIOR http snirh inag pt junior index php menu 2 5 4 Agua um recurso finito de imensas potencialidades Consultado em 05 de Novembro de 2006 em Young Reporters for the environment http www youngreporters org article php3 id article 1163 5 Aguaciclo 2001 Processos externos de tratamento Consultado em 14 de Novembro de 2006 http www aguaciclo pt tproceso htm 6 guas Residuais Consultado em 01 de Novembro de 2006 em Secretaria Regional do Ambiente e dos Recursos Naturais Regi o aut noma da Madeira http www gov madeira pt sra geomedia balcaoverde index 7 Breve Hist ria da Agua Consultado em 02 de Novembro de 2006 em guas de Portugal http www adp pt frontend portugues section asp ids 1 amp ida 22 146 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica Bibliografia 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Cruz Luisa Paula Valente Principais T cnicas de Tratamentos de Aguas Residuais Consultado em 05 de Dezembro de 2006 http www ipv pt millenium ect7_lpvc htm Esta o de Tratamento Consultado em 07 de Dezembro de 2006 em Universidade da gua http www uniagua org br website default asp tp 3 amp pag tratamento htm ETAR de Bruxelas Norte C
101. ist ricas da poca de 8000 a C j sugerem a capta o de gua por po os Na regi o do rio Eufrates em 2300 a C foram constru dos canais que levavam gua para diversas regi es Nas Sociedades Primitivas as popula es estabeleciam se em plan cies junto aos rios em busca de gua alimentos e defesas naturais A gua era usada para rega e para a agricultura que naquela poca era o principal factor de desenvolvimento As popula es que habitavam em regi es onde os rios n o tinham gua abundante obtinham este l quido precioso custa de grandes esfor os As primeiras concep es cient ficas e filos ficas relacionadas com a gua remontam a 3000 a C Documentos em s nscrito aconselhavam que se armazenasse a gua em vasos de cobre expondo os posteriormente ao Sol Para filtrar a gua normalmente usava se O carv o ou por vezes areia e cascalho Nessa altura j se obtinha habitualmente gua doce a partir de po os utilizando se um balde ou reservat rio de madeira figura 1 2 Em 2500 a C a cegonha figura 1 3 e instrumentos semelhantes eram utilizados para retirar gua dos po os de forma r pida e eficaz A cegonha continua a ser muito utilizada no M dio Oriente Figura 1 3 Cegonha Imagem retirada de http Awww emarp pt Poco3000aC jpg 3 Imagem retirada de http Awww emarp pt Sarilho2500aC jpg O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 1 Hist ria da gua Este u
102. ition APHA AWWA WPCF Assink J W Weenk A 1996 STEPS a Systematic Approach for Integral Industrial Water Management Report TNO the Netherlands Apeldoorn Associa o Portuguesa de Laborat rios Acreditados 1996 Valida o de Resultados em Laborat rios Qu micos Lisboa Associa o Portuguesa de Laborat rios Acreditados 2000 Valida o de M todos Internos de Ensaio em An lise Qu mica Lisboa 140 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica Bibliografia Baptista J M Matos R Alegre H 2000 Guia de apoio ao processo de garantia da qualidade de sistemas multimunicipais de abastecimento de gua Volume 1 Relat rio 64 00 NES LNEC Lisboa Baker M N Taras M J 1981 The Quest for Pure Water The History of the Twentieth Century Volume 1 and 2 AWWA Denver Bexiga A C 2003 Avalia o da Efici ncia de quatro Esta es de Tratamento de guas Residuais situadas no Baixo Alentejo Valida o e Controlo de Qualidade de dois M todos de An lise Qu mica de guas residuais Universidade de vora vora Bruce F E 1958 History of Technology Vol 5 Claredon Press Oxford Boaventura R 1987 Caracteriza o de guas e guas residuais Indicadores de qualidade Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Porto Calvo M S 1998 Aguas Residuales Urbanas Tratamientos Naturales de Bajo Costo y Aprovechamiento Ediciones Mundi Prens
103. l proveniente do sedimentador prim rio lan ada por um dispositivo mec nico um distribuidor rotativo tipo chuveiro sobre a superf cie do material de percola o O efluente escoa pelo meio desse material e medida que se d o escoamento d se a assimila o de mat ria org nica por parte de um filme biol gico constitu do por um aglomerado de bact rias 2 Brita pedras com tamanhos entre 25 e 100mm de di metro 11 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais Os filtros percoladores com enchimento de pl stico s o em geral de sec o circular com alturas de 6 a 12 metros Figura 4 13 Leito Percolador ETAR de Portalegre O filtro percolador constitu do por um leito que pode ser de pedras ripas ou material sint tico normalmente pl stico Nos leitos percoladores o tempo de perman ncia das guas residuais curto e o caudal m ximo da ordem dos 0 6 m m7 h Bra o do distribuidor Parede do mire Ven Fr Sistema de Efluente Afluente drenagem Figura 4 14 Sec o t pica de um filtro percolador 2 Imagem retirada de http www coc ufrj br teses mestrado inter 2005 Teses 72 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais c Discos Biol gicos Figura 4 15 Pormenor do Biodisco da ETAR de Cuba Os discos biol gicos figura 4 15 consistem numa s rie de discos de pl
104. linhado ou fora da vertical d presen a de areia Por causa destas dificuldades a selec o da bomba s deve ser feita depois de um dimensionamento adequado e de testes de rendimento e de caudal O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 3 Tratamento de gua para Consumo Humano Posteriormente a gua captada bombeada para condutas que a v o conduzir at aos reservat rios de distribui o para ser devidamente tratada Figura 3 3 Bomba de capta o de gua ETA de Monte Novo 3 3 Gradagem A gua captada segue por uns canais at sua primeira etapa de tratamento a gradagem Neste tratamento procede se remo o dos s lidos grosseiros atrav s de grades met licas evitando a obstru o das condutas e poss veis danos nos sistemas de bombagem 3 4 Arejamento Esta etapa tem como objectivo colocar a gua em contacto com uma fase gasosa geralmente o ar de modo a que haja transfer ncia de compostos sol veis do ar para a gua aumentando assim os teores de oxig nio e azoto bem como de subst ncias vol teis da gua para o ar A dissolu o de oxig nio tamb m importante como meio de promover a remo o de alguns poluentes como o ferro mangan s di xido de carbono sulfureto de hidrog nio cloro metano e compostos arom ticos vol teis 26 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 3 Tratamento de gua para Consumo Humano 3 5 Pr Oxida o A etapa de
105. ltera o das lamas cujos principais objectivos s o redu o do teor em mat ria org nica putresc vel redu o de microrganismos patog nicos elimina o de odores ofensivos As principais alternativas de estabiliza o s o i Adi o de cal A estabiliza o qu mica das lamas com cal conduz a um aumento do pH gt 12 morte da maior parte dos microrganismos e redu o de maus odores As lamas tratadas com cal s o frequentemente atractivas para os agricultores como condicionador dos solos especialmente para aqueles que t m solos cidos ii Redu o biol gica aer bia e anaer bia do conte do em s lidos vol teis A digest o anaer bia envolve a decomposi o de mat ria org nica e inorg nica na aus ncia de oxig nio livre Durante estas reac es liberta se energia e a maior parte da mat ria org nica transformada em metano 81 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais di xido de carbono e gua A pequena quantidade de carbono e energia dispon veis para sustentar a actividade biol gica torna os restantes s lidos est veis A estabiliza o atrav s da digest o anaer bia apresenta as seguintes vantagens em rela o a outros processos de estabiliza o produ o de metano CH til como fonte de energia reduz a massa total das lamas o volume para deposi o final tipicamente 25 a 45 dos s lidos cont
106. ltrada ETA de Alcantarilha 32 Figura 3 11 Curva de clora o ssasencsssesiupiragona Rptaotssis nb Tess Es ss RoREa baba 34 Figura 3 12 Analisadores de gua em cont nuo ETA de Tavira 36 Figura 3 13 Laborat rio ETA das Fontainhas c cceeeeeeeeeeeeeeee seen 37 Figura 3 14 Filtro prensa ETA das Fontainhas eceeeeeee ee eee ee eerie es 38 Figura 3 15 Lamas depois de sairem do filtro prensa ETA de Monte Novo 38 xii O Ciclo Urbano da Agua Uma Abordagem Pedag gica ndice de Figuras P g Figura 4 1 S ntese dos diferentes tipos de tratamentos e da redu o da car ncia qu mica nas guas residuais icici iss 56 Figura 4 2 Diagrama esquem tico de uma ETAR cece eee eee eee 57 Figura 4 3 Grelhas manuais ETAR de Lamego eceeeeeeeeeeee tees teens 59 Figura 4 4 Grelhas mec nicas ETAR de Lamego ceeeeeeeeeeee tree eens 59 Figura 4 5 Contentor ETAR de Lamego iii 60 Figura 4 6 Triturador ETAR de Lamego c eect eeeeeeeeeeeeees 60 Figura 4 7 Desarenador ETAR de Lamego 0 ccceeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeees 61 Figura 4 8 Desarenador tipo vortex ETAR de Lamego 63 Figura 4 9 Desengordurador ETAR de Lamego 0eceeeeeeeeeeeeeeeaeaees 65 Figura 4 10 Regula o de caudais ETAR de Lamego
107. m nia dispon vel cloraminas ou cloro combinado e resulte uma concentra o residual de cloro livre suficiente para atender consumos futuros resultantes de novas reac es do cloro com impurezas Alves 2005 A evolu o da concentra o de cloro residual segue o aspecto do gr fico da figura 3 11 33 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica Cloro residual mg L 3 Tratamento de gua para Consumo Humano l ll mM IV Destrui o de Forma o de cloro livre e Destrui o do 05 i i cloraminase presen a de compostos i Ca compostos organoclorados n o P euie l organoclorados destru dos 0 4 lt gt lt Forma o de cloraminas e x compostos organoclorados 5 0 3 _ lt E 2 3 0 2 RSS EDER 28 o g i Breakpoint Sa 0 1 Vas D 2 oO xo oO o 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 Cloro adicionado mg L Figura 3 11 Curva de clora o Adaptado de Alves 2005 Na curva de clora o s o vis veis quatro zonas distintas Car ncia imediata de cloro as doses iniciais de cloro reagem com a mat ria org nica e mineral facilmente oxid vel originando cloretos Nesta etapa todo o cloro consumido mas a gua n o desinfectada Il Forma o de cloraminas o cloro adicionado reage com a am nia originando cloraminas e compostos org nicos cloroazotados Nesta fase o cloro possui poder desinfectante e denomina s
108. m Pedag gica 5 Protocolos Experimentais Fotografias ao longo da experi ncia n 2 continua o 5 dia 106 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 5 Protocolos Experimentais Fotografias ao longo da experi ncia n 2 continua o 12 dia ltimo l Sa of ASR E a r lt fi ten FF fi Ea Y NEN ER r pe fy 2 Pm k E o x A 107 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 5 Protocolos Experimentais C Experi ncia n 3 mos Objectivo A experi ncia seguinte pretende recriar o Ciclo da gua Dada a influ ncia da energia solar descrever os diversos fen menos que ocorrem durante a experi ncia 1 Material uma bacia grande pl stico um peso recipiente pequeno um gobel por exemplo el stico 2 Procedimento Experimental vi Vil Colocar o recipiente pequeno no meio da bacia grande Encher a bacia com pouca gua cuidado para n o deixar entrar gua dentro do recipiente pequeno Cobrir a bacia com o pl stico Prender o pl stico em torno da borda da bacia com o el stico Colocar um peso sobre a montagem tal como est demonstrado na figura 5 3 Colocar a experi ncia sobre o parapeito de uma janela ou num lugar exposto ao Sol Observar com aten o o que acontece 108 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 5 Protocolos Experimentais El sti
109. m v rios instrumentos e aparelhos necess rios para controlar os est mulos e medir respostas de forma precisa O objectivo avaliar e verificar as hip teses e princ pios que ajudam a compreender melhor a teoria inerente aos ensaios em quest o Antes de se iniciar qualquer experi ncia dever compreender se claramente os fundamentos b sicos da mesma e a forma de a executar Isso implica a leitura pr via das respectivas normas gerais de procedimento 92 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 5 Protocolos Experimentais As experi ncias laboratoriais referidas nesta disserta o foram realizadas na Escola EB2 3 S Dr Jo o de Brito Camacho Almod var com o intuito de simular o Ciclo Hidrol gico bem como alguns dos processos de tratamento efectuados em Esta es de Tratamento de guas As actividades executadas visaram nomeadamente a aquisi o de saberes recorrendo a uma perspectiva interdisciplinar y a sensibiliza o dos alunos para a import ncia das problem ticas da gua sensibilizar os alunos para a valoriza o da gua como um importante recurso natural a utilizar de forma racional y ensinar os alunos a identificar a gua nos seus estados e entender como ocorrem as transforma es mudan as de estado f sico identificando as no seu quotidiano tanto em fen menos naturais como os decorrentes de actividades humanas v a liga o entre os saberes te ricos adquiridos
110. manuais ou mec nicas em que a areia decantada enviada para um classificador onde s o extra das as areias Existem tr s tipos gerais de desarenadores canal horizontal arejado e tipo vortex desarenador com funcionamento hidr ulico Nos canais horizontais o caudal passa pelo tanque numa direc o horizontal e a velocidade linear do l quido controlada pelas dimens es da unidade e pelo uso de anteparos especiais no extremo de sa da O dimensionamento de um desarenador em canal horizontal deve ser tal que sob as condi es mais adversas a part cula mais leve de areia atingir o fundo do canal antes do extremo de sa da Dordio 2002 Normalmente pretende se remover part culas a partir de 0 2 mm O comprimento do canal ser governado pela altura do l quido e pela sec o de controlo Na tabela 4 7 est o apresentados os valores t picos do desempenho deste tipo de desarenadores Tabela 4 7 Valores t picos do desempenho de um desarenador em canal horizontal Adaptado de Dordio 2002 Tempo de deten o 60 s Velocidade horizontal 0 3 m s Velocidade de deposi o da areia 0 2mm 1 15 m min Nos desarenadores do tipo arejado h um caudal em espiral que controlado pelas dimens es e pela quantidade de ar fornecida Estes promovem uma passagem do l quido em espiral e t m tempos de deten o da ordem dos 3 minutos ao caudal m ximo tabela 4 8 62 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica
111. mento da agua antes da sua distribui o para a popula o Que tratamento Quem ou onde se faz esse tratamento Qual a entidade responsavel iii Sao feitas an lises peri dicas da qualidade da gua distribu da Quem realiza essas an lises e quais os resultados obtidos iv Existem casos de contamina o da gua por lixo e metais pesados na sua cidade v Por que se utiliza cloro na gua distribu da para a popula o vi Como feita a dosagem da clora o da gua de modo que a quantidade de cloro seja suficiente mas n o excessiva 138 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 6 Considera es Finais vi A gua pot vel armazenada em sua casa ou no seu pr dio Onde viii Que medidas podem ser tomadas para garantir a qualidade da gua consumida Deixa se aqui uma alerta s entidades competentes para a necessidade de definir desenvolver e implementar nas escolas bem como nos manuais escolares temas sobre os diversos tratamentos da gua Isto porque o acelerado desenvolvimento cient fico tecnol gico acompanhado do grande crescimento populacional global potenciou uma utiliza o da frac o referida de gua muito mais r pida que a velocidade qual ela recuperada atrav s dos diversos fen menos envolvidos no ciclo da gua Torna se assim necess rio repensar as formas de utiliza o da gua pelo Homem e tamb m as estrat gias para evitar a sua polui o H que continua
112. mento e deposi i 4 3 7 Tratamento de odores 5 Protocolos Experimentais 5 1 Introdu o 5 2 Parte A Experi ncia n 1 4 3 2 2 Tritura o Dilacera o 4 3 2 3 Desarena o 4 3 2 4 Desengorduramento 4 3 2 5 Regula o de Caudais e Homogeneiza o 4 3 3 1 Sedimenta o 4 3 3 2 Coagula o Flocula o 4 3 4 1 Tratamento Aer bio a Sistema de Lamas Activadas b Sistema de Leitos Percoladores c Discos Biol gicos 4 3 4 2 Tratamento Anaer bio 4 3 5 1 Coagula o Flocula o 4 3 5 2 Filtra o 4 3 5 3 Adsor o 4 3 5 4 Desinfec o Za fia o final de lamas B Experi ncia n 2 C Experi ncia n 3 5 3 Parte Il D Experi ncia n 4 6 Considera es Finais 6 1 Conclus es 6 2 Sugest es de trabalho futuro Bibliografia O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 60 61 64 65 66 66 67 68 69 69 71 73 74 74 75 76 77 78 80 87 Agradecimentos AGRADECIMENTOS Este espa o dedicado aqueles que deram o seu contributo para que esta disserta o fosse realizada A todos eles deixo aqui o meu agradecimento sincero Em primeiro lugar agrade o ao Professor Doutor Jos Alcides Peres a forma como orientou o meu trabalho Estou grata pelas notas dominantes da sua orienta o a utilidade das suas recomenda es e a cordialidade com que sempre me recebeu Agrade o tamb m pela liberdade de ac o que me permitiu que foi decisiva para
113. mover o contacto atrav s de uma mistura lenta das part culas desestabilizadas e favorecer a sua agrega o em flocos facilmente sediment veis Alves 2005 Nesta fase e com a ajuda de uma misturadora misturado na gua um floculante que ao ser agitado faz com que as diminutas part culas se agrupem formando os referidos flocos A mistura deve ser suficientemente intensa para permitir o contacto entre as part culas e impedir a sedimenta o dos flocos e 29 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 3 Tratamento de gua para Consumo Humano suficientemente moderada para n o os desagregar e dispersar Os floculantes tamb m designados por adjuvantes da coagula o s o produtos destinados a favorecer cada uma destas opera es Estes floculantes podem classificar se consoante a gt natureza org nica ou inorg nica gt origem sint tica ou natural gt carga el ctrica ani nico cati nico ou n o i nico O primeiro floculante a ser utilizado foi a s lica activada continuando actualmente a apresentar dos resultados mais eficazes 3 7 Sedimenta o Quando as part culas em suspens o na gua se tornam suficientemente grandes e pesadas podem ser retiradas da gua Este processo denomina se sedimenta o ou decanta o Sedimenta o uma opera o de remo o de part culas em suspens o cuja densidade superior da gua As opera es de sedimenta o processam se em ta
114. n factors and the waste of one of the most important pillars of human existence Several reasons have altered society s way of thinking and the warnings for a better re use of water and the adequate treatment of residual waters are becoming increasingly common The objective of this dissertation is centered around the measures and activities intended for the conservation of water and its correct usage One of its aims is to make basic and secondary level students and the whole community aware of the importance of preserving water quality something that in one way or another affects us all A brief history of water is presented in this dissertation including the search for transport and usage of water since the beginning of civilization to our days The Natural Water Cycle is presented and explained involving the stages of evaporation condensation and precipitation that occur on the surface of our planet The new Urban Water Cycle is also explained To acquire knowledge about the different stages of the Urban Water Cycle and to understand the importance of the preservation of the water resources are some of the goals referred throughout this work The explanation of the Urban Water Cycle in a classroom context becomes fundamental to sensitize the students to the importance of water as well as to all biological chemical and physical stages involved The process from the collection to the distribution to our houses requires several
115. na fase de vapor e regressa aquele nas fases l quida e s lida 95 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 5 Protocolos Experimentais D Objectivos de Aprendizagem Dar a conhecer os v rios conceitos e fen menos relacionados com a tem tica da gua mediante a utiliza o de actividades pr tico experimentais entre outras Proporcionar a oportunidade de conhecer viver e sentir o dia a dia do trabalho num laborat rio e familiarizar os alunos com metodologias cient ficas Incentivar atitudes e capacidades de an lise reflex o e discuss o de ideias e resultados a partir de experi ncias e actividades pedag gicas Contribuir para uma educa o capaz de formar cidad os decididos reflexivos e respons veis com o meio ambiente incutindo valores de preserva o ambiental Explicar como o ciclo de gua recicla o fornecimento da gua terrestre Fazer uso de conhecimentos sobre a gua adquiridos noutras disciplinas especificamente nas Ci ncias Naturais Formar uma hip tese sobre como porqu o ciclo de gua funciona Utilizar as habilidades da arte lingu stica de escrever ou desenhar para explicar como o ciclo da gua funciona Identificar a gua nas suas diferentes fases Conhecer o ciclo da gua e as suas fases evapora o condensa o solidifica o e precipita o Realizar pesquisas de informa o sobre o ciclo da gua e as suas fases Utilizar processos de p
116. namente dividido 4 3 4 Tratamento Secund rio O Tratamento Secund rio tamb m designado por Tratamento Biol gico e caracteriza se pela ac o de microrganismos que coagulam e removem as part culas coloidais estabilizam a mat ria org nica e eliminam uma percentagem de s lidos em suspens o Destina se remo o dos compostos de natureza org nica e por vezes dos nutrientes azoto e f sforo existentes na gua residual Para que melhor se compreenda o modo como se processa este tratamento ser importante recordar um pouco daquilo que a microbiologia Os microrganismos presentes nas guas residuais utilizam os constituintes presentes nestas metabolizando os de modo a sintetizarem material celular para o seu pr prio crescimento e produzirem energia para os processos vitais como por exemplo a locomo o e a reprodu o Em consequ ncia desta actividade metab lica dos microrganismos os 68 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais compostos poluentes das guas s o transformados noutros compostos mais simples e inofensivos Os Tratamentos Biol gicos podem classificar se de acordo com o tipo de ambiente bioqu mico desenvolvido aer bio como a digest o aer bia anaer bio como digest o anaer bia ou an xico usam nitritos e sulfitos e carecem de oxig nio Na digest o aer bia os produtos finais encontram se num estado de oxida o superior
117. no Res duos dom sticos comerciais e industriais Decomposi o dos res duos dom sticos Animais Decomposi o dos res duos dom sticos Cursos de gua e tratamento de plantas Plantas Cursos de gua e tratamento de plantas Protistas Res duos dom sticos tratamento de plantas 47 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais Caracteriza o F sica As guas residuais dom sticas s o normalmente turvas de cor castanha amarelada com cheiro caracter stico a mofo O sabor est normalmente associado presen a de subst ncias na gua nomeadamente cloretos cobre ferro e magn sio O cheiro est associado presen a de compostos apresentados na tabela 4 5 Tabela 4 5 Componentes qu micos que originam odor nas guas residuais e F rmula Componentes qu micos i Quimica Amoniaco NH3 Cloro Cl Sulfureto de dimetilo CHs3 2S Sulfureto de difenilo CeHs 2S Etanotiol CHsCH gt SH Sulfureto de Hidrog nio H2S ndole CsH N Metilamina CH3NH gt Metanotiol CH3SH Mat ria Organica A transpar ncia ou turva o resulta da presen a ou da aus ncia de part culas em suspens o finamente divididas ou em estado coloidal As part culas de di metro maior que 1 um podem sedimentar quando a gua est em repouso enquanto que os col ides di metro lt 1 um permanecer o em suspens
118. no da gua Uma Abordagem Pedag gica 2 Os Ciclos da gua natureza e volume de efluentes a descarregar assegurando ainda o cumprimento desses limites Um conjunto vasto de ind strias obriga formula o de condi es gerais que regulam as descargas industriais Tr s condi es gerais s o normalmente requeridas que o efluente n o danifique as redes de esgotos esta condi o significa que nenhuma descarga deve bloquear nem atacar a estrutura da conduta de esgoto que o efluente n o seja adverso para o processo de tratamento que est a jusante ou sua subsequente descarga s o impostas condi es para restringir a emiss o de materiais t xicos que prejudicam a evolu o de tratamentos biol gicos por envenenamento dos microrganismos respons veis pelo processo de tratamento Mesmo em esta es sem tratamento biol gico na presen a de materiais t xicos haver consequ ncias graves para o meio aquoso receptor que o efluente n o sobrecarregue o processo de tratamento tamb m indesej vel que um efluente apesar de n o ser t xico seja altamente poluente e com uma car ncia bioqu mica de oxig nio elevada Se efluentes deste tipo estiverem presentes em grande volume no escoamento podem originar uma car ncia t o elevada sobre os processos biol gicos que estes acabam por falhar De modo semelhante uma elevada concentra o em part culas s lidas no efluente desaconselhada pois pode pr
119. nques de forma rectangular ou circular e escoamento horizontal ou vertical Em todos eles poss vel identificar quatro zonas entrada sedimenta o sa da e acumula o de lamas Alves 2005 Dentro dos tanques figura 3 7 a gua fica em repouso at ficar parada Sem agita o e por serem mais pesados os flocos de part culas em suspens o depositam se no fundo do tanque donde s o extra dos periodicamente deixando que a gua limpa fique superf cie Figura 3 7 Decantador Espessador Lamelar ETA de Alcantarilha 30 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 3 Tratamento de gua para Consumo Humano s part culas depositadas no fundo destes tanques d se o nome de lama que posteriormente ser retirada e tratada A quantidade de lama gerada significativa normalmente entre os 3 e 5 do volume total da gua que tratada Os tanques dever o ser equipados de dispositivos mec nicos de limpeza que limpam continuamente o fundo do tanque Por sua vez a gua decantada conduzida para a fase seguinte a filtra o 3 8 Filtra o Apesar de quase clarificada ainda existe alguma sujidade na gua que ser retirada atrav s de um processo designado de filtra o A filtra o uma opera o que tem como objectivo a remo o de part culas em suspens o por passagem da gua que as cont m atrav s de um meio poroso Regra geral a filtra o usada como m todo de afina o da
120. o hidrog nio 46 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais Tabela 4 4 Caracter sticas f sicas qu micas e biol gicas de guas residuais e suas fontes Adaptado de Decreto Lei n 236 98 de 1 de Agosto Propriedades f sicas Constituintes qu micos Org nicos Constituintes qu micos Inorg nicos Constituintes Biol gicos Caracter sticas Fontes Res duos dom sticos e industriais degrada o natural dos compostos org nicos Odor Decomposi o de guas residuais res duos industriais S lidos Res duos dom sticos e industriais eros o do solo Temperatura Hidratos de Carbono Res duos dom sticos e industriais Res duos dom sticos comerciais e industriais leos e lubrificantes Res duos dom sticos comerciais e industriais Pesticidas Res duos agr colas Fen is Res duos industriais Prote nas Res duos dom sticos comerciais e industriais Surfactantes Res duos dom sticos comerciais e industriais Outros Alcalinidade Degrada o natural dos compostos org nicos Infiltra es de guas nas terras e res duos dom sticos Cloretos Infiltra es de guas no solo e res duos dom sticos Metais Pesados Res duos Industriais Azoto Res duos dom sticos e agr colas pH Res duos dom sticos comerciais e industriais F sforo Meta
121. o inicial o completo conhecimento do ciclo hidrol gico que vai possibilitar a correcta avalia o da disponibilidade dos recursos h dricos de uma determinada regi o Para uma melhor compreens o da utilidade da gua e o seu consumo de forma adequada e sem qualquer tipo de consequ ncia para o Homem foram retratados ao longo deste trabalho os v rios processos a que a gua sujeita at ser ingerida Todos esses processos realizam se em esta es de tratamento espec ficas ETA Nestas unidades e ap s capta o da gua nos rios lagos ou albufeiras este l quido precioso submetido a tratamentos f sicos e qu micos para que todos os microrganismos e agentes patog nicos sejam eliminados e por conseguinte seja poss vel obter uma gua de qualidade 136 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 6 Considera es Finais A gua depois de utilizada necessita ser tratada para que possa ser devolvida ao meio aqu tico Hoje em dia uma esta o de tratamento de guas residuais ETAR assume um papel crucial na comunidade uma vez que se trata de uma unidade que permite a despolui o e a poss vel reutiliza o desse bem essencial permitindo a preserva o de ecossistemas que servem de meio receptor e contribuindo para uma melhor economia das guas do nosso planeta Ao longo dos tempos tem se vindo a verificar uma tend ncia por parte do Homem em lan ar os seus efluentes l quidos nos cursos de gua
122. odo o procedimento que a gua requer at que a consumimos Torna se importante tamb m alertar para o que acontece gua depois de utilizada Para tal o tratamento de esgotos em Esta es de Tratamento de guas Residuais ETAR outro dos destaques desta disserta o H necessidade de se proceder ao tratamento das guas residuais de forma a vii O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica Resumo assegurar a qualidade dos meios receptores e a dar cumprimento aos requisitos legais O tema Ciclo Urbano da gua n o retratado no programa curricular da disciplina de F sica e Qu mica no 3 Ciclo e no Secund rio Neste trabalho foram desenvolvidos protocolos experimentais e simuladas experi ncias laboratoriais que poder o ser recriadas para alunos e com alunos Por se inserir no Mestrado de F sica e Qu mica para o Ensino tem se como objectivo pedag gico auxiliar os alunos na compreens o e reflex o deste assunto bem como ajud los a adquirem um conjunto de saberes essenciais Palavras chave ciclo urbano da gua hist ria da gua tratamento de gua para consumo humano tratamento de guas residuais trabalhos pr ticos sobre gua viii O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica Abstract ABSTRACT The importance of water in our society s day to day life is becoming increasingly relevant Not a long time ago much concern wasn t given to bad usage multiple pollutio
123. onsultado em 15 de Dezembro de 2006 em Grundfos Portugal http www grundfos pt web homept nsf Webopslag CAMO 6NQLBZ Historia Antiga Consultado em 21 de Dezembro de 2006 em Wikip dia http pt wikipedia org wiki Hist C3 B3ria_Antiga Historia da agua Consultado em 22 de Dezembro de 2006 em Aquapor Lusagua http www aquaporservicos pt index php headline 36 amp visual 1 amp menu 1 amp id a rea 21 Hist ria das cidades Consultado em 02 de Janeiro de 2007 em Wikip dia http pt wikipedia org wiki Hist WC3 B3ria das cidades Jem nez Vitor Jos Rodriguez 2001 Reacciones biol gicas microrganismos Consultado em 03 de Janeiro de 2006 http www terra es personal forma xxi cono15 htm Lagoas Consultado em 03 de Janeiro de 2007 http www fec unicamp br vanys lagoas html Legisla o Nacional diplomas de enquadramento Consultado em 03 de Janeiro de 2007 em Instituto da gua http www inag pt inag2004 port divulga legisla l nacional 01 html Mundo da gua Consultado em 06 de Janeiro de 2007 http www mundodaagua com O Ciclo Hidrol gico Consultado em 06 de Janeiro de 2007 http www meioambiente pro br agua guia ociclo htm O Ciclo Hidrol gico Consultado em 06 de Janeiro de 2007 http www cptec inpe br ensinop ciclo hidrologico htm O sistema de numera o decimal tem hist ria Consultado em 08 de Janeiro de 2007 http educar sc usp br matematica let1 htm Ramirez F 2007 El Agua Potable Consultado
124. os cursos de gua secarem ou terem caudais diminutos durante o Ver o fundamental reconhecer a import ncia do Tratamento de guas Residuais como forma de conserva o dos ecossistemas e e sensibilizar a comunidade dos perigos para a sa de p blica da utiliza o de guas residuais para rega de produtos hort colas e reconhecer que a determina o da qualidade da gua se pode efectuar atrav s da utiliza o de par metros qu micos e biol gicos Apesar da constru o recente de m ltiplas Esta es de Tratamento de guas Residuais durante muitos anos as fossas s pticas com os seus consequentes impactos ambientais negativos foram os sistemas de tratamento mais comuns em muitos aglomerados populacionais Al m disso outras agress es ecol gicas eram frequentes Esgotos a c u aberto despejos clandestinos com os rios e outras linhas de gua a serem as principais v timas e aterros sanit rios desordenados Tudo isto ao longo dos anos foi se combatendo e a envergadura das infra estruturas a construir e a operar exigem ac es de suporte de educa o ambiental para consolidar o 41 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais projecto nas comunidades Para este efeito muitas actividades t m sido desenvolvidas bem como ac es nas escolas para recriar uma consci ncia c vica para a problem tica do ambiente Nas empresas tem se vindo a estimular as boas pr ticas am
125. ovimenta o da gua no planeta Terra e certamente na utiliza o de recursos de gua o Ciclo Hidrol gico tamb m referenciado como Ciclo da gua Existem diversas defini es sobre o Ciclo Hidrol gico mas geralmente definido como um modelo conceptual que descreve o armazenamento e circula o da gua entre a biosfera atmosfera litosfera e hidrosfera Mais de dois ter os da superf cie do planeta s o gua estando a maior parte dela no estado l quido Esta uma das condi es essenciais exist ncia de vida na Terra e nica nos planetas do Sistema Solar Mas a gua tamb m surge naturalmente no estado s lido e no estado gasoso Por cada 100 litros de gua existentes no planeta 2 litros encontram se no estado s lido e 2 mililitros est o na forma de vapor Nas zonas mais frias da Terra a gua encontra se frequentemente no estado s lido Pode mesmo acumular se nas montanhas durante s culos Ocasionalmente devido ao aumento de press o as camadas inferiores do gelo acumulado fundem e a parte superior desprende se atingindo o oceano Os enormes blocos de gelo flutuantes assim formados chamam se icebergs 94 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 5 Protocolos Experimentais A gua dos oceanos continentes e atmosfera faz parte de um ciclo perp tuo que essencial para manter a vida na Terra Ao longo do seu ciclo de transforma o vai mudando de estado f sico mediante transforma
126. ovocar uma sobrecarga nos processos de sedimenta o Os meios h dricos naturais s o frequentemente utilizados como meios receptores e agentes de transporte de efluentes dom sticos e industriais A gua depois de utilizada por exemplo a gua do autoclismo transforma se numa gua polu da tecnicamente denominada gua residual Uma gua est polu da quando as suas caracter sticas f sicas qu micas e biol gicas s o alteradas de forma que inviabiliza a sua utiliza o para o uso a que se destina 18 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 2 Os Ciclos da gua Os efluentes l quidos s o descarregados em princ pio ap s tratamento em rios e ou lagos Posteriormente estas massas de gua podem ser a origem de gua para consumo humano Para evitar que os rios lagos ou albufeiras fiquem polu dos necess rio tratar esses efluentes em locais adequados as Esta es de Tratamento de guas Residuais ou ETAR A descarga de guas residuais na gua ou no solo por uma determinada Instala o necessita de licen a a emitir pela Direc o Regional do Ambiente na qual ser fixada a norma de descarga e demais condi es tendo em conta os requisitos estabelecidos no Decreto Lei n 236 98 de 1 de Agosto bem como os existentes nas v rias portarias sectoriais relativas s normas de qualidade da gua que cont m normas de descarga espec ficas e tendo em aten o ainda os Decretos Lei
127. primeira torre processa se neutraliza o dos derivados azotados amon aco aminas atrav s da dosagem de cido sulf rico pH 3 que permite a absor o e oxida o dos compostos de enxofre e org nicos Na segunda torre processa se neutraliza o de H2S e outros compostos cidos atrav s da dosagem de hipoclorito de s dio pH 11 onde ocorre a adsor o dos produtos de oxida o e de hidr xido de s dio 25 onde os cidos s o neutralizados As desvantagens s o a utiliza o de reagentes perigosos a necessidade de maior manuten o e o grande espa o ocupado 91 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 5 Protocolos Experimentais 5 PROTOCOLOS EXPERIMENTAIS 5 1 Introdu o Hoje comummente aceite a ideia da import ncia em introduzir e aperfei oar nas Escolas a componente experimental do ensino das ci ncias As experi ncias laboratoriais s o realizadas com o intuito de auxiliar os alunos na compreens o de conceitos estudados em aulas de car cter te rico Acredita se que as aulas ditas laboratoriais melhoram significativamente os n veis de conhecimentos dos alunos Embora se aponte por vezes erradamente as experi ncias laboratoriais de serem artificiais acontece que os alunos ao entrarem no laborat rio para participar em experi ncias n o deixam as suas compet ncias na sala de aula No laborat rio local onde aplicam o saber adquirido os discentes deparam se co
128. principais espa os de armazenamento de gua no Ciclo Hidrol gico 5 Quais s o os quatro principais processos de transfer ncia de gua 6 Qual a equa o que domina o Ciclo Hidrol gico 7 O que acontece gua que se infiltra no solo 8 A gua que escorre do continente vai para o oceano Como se faz a reposi o de gua doce no continente 113 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 5 Protocolos Experimentais 9 Como que as mudan as de regime hidrol gico decorrentes das actividades humanas podem afectar as vari veis f sicas de que dependem os ecossistemas 10 Como que as mudan as clim ticas afectam a disponibilidade dos recursos h dricos 11 Qual o papel das plantas no Ciclo da gua 12 Comente a seguinte afirma o Os seres vivos n o s o imprescind veis ao Ciclo da gua 13 Ap s ter simulado nas experi ncias laboratoriais o Ciclo Hidrol gico comente a c lebre frase do f sico Lavoisier Na Natureza nada se perde nada se cria tudo se transforma 114 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 5 Protocolos Experimentais 5 3 PARTE Il A Titulo Uma esp cie de ETA B Abordagem Cientifica A combina o dos efeitos da urbaniza o industrializa o e o crescimento da popula o afectam n o s a vegeta o como tamb m os meios aqu ticos O Ciclo Hidrol gico modificado por impactos urban sticos e
129. que dependendo do objectivo espec fico a atingir com a utiliza o do processo de coagula o os reagentes aplicados podem classificar se de diferentes modos gt coagulantes compostos respons veis pela desestabiliza o dos col ides A sua natureza pode ser inorg nica como os sais de alum nio e ferro ou org nica como a poliacrilamida gt alcalinizantes compostos capazes de conferir a alcalinidade necess ria coagula o como a cal hidr xido de c lcio e hidr xido de s dio gt adjuvantes compostos auxiliares que se destinam a melhorar as opera es de coagula o e flocula o A s lica activada e os polielectr litos s o os exemplos mais comuns Para determinar a dose ptima de coagulante o pH ptimo e o grau de agita o para se assegurar a forma o efectiva de flocos realiza se em laborat rio o Teste de Jarros mais conhecido por Jar Test Este teste simula uma sequ ncia de mistura r pida flocula o e sedimenta o Utilizam se v rios copos contendo volumes iguais de gua aos quais se adicionam diferentes quantidades de coagulante Ap s submetidos a mistura r pida e posteriormente a sedimenta o poder se comparar a turva o para se concluir acerca das doses ptimas O processo de coagula o onde as pequenas part culas se juntam formando part culas de maiores dimens es refor ado na fase de flocula o A flocula o uma opera o que tem por objectivo pro
130. que este trabalho contribu sse para o meu desenvolvimento pessoal O meu profundo agradecimento pela sua orienta o t cnica e cient fica cujas ideias e sugest es foram inestim veis para a realiza o desta disserta o que muito me enriqueceu Manifesto o meu sincero apre o pelos conselhos coment rios e est mulos recebidos bem como a sua paci ncia e dedica o Um agradecimento especial Presidente Dr Maria Jo o Alves e ao Vice Presidente Dr Jorge Alves do Conselho Executivo da Escola EB2 3 S Dr Jo o de Brito Camacho Almod var por me terem disponibilizado as instala es laboratoriais e todos os recursos indispens veis para a execu o pr tica deste trabalho Agrade o a todos os colegas da Escola EB2 3 S Dr Jo o de Brito Camacho Almod var em especial Professora Maria Augusta Professora Alice e Professora Salom pela paci ncia que tiveram comigo e que das mais variadas maneiras contribu ram para o desenvolvimento desta disserta o Andreia e Carla professoras da Escola Internacional do Algarve pela amizade disponibilidade e ajuda imprescind vel na realiza o desta disserta o Engenheira Isabel da ETAR de Lamego pela sua simpatia apoio e pela informa o que me facultou Engenheira Elisabeta Moreiras da ETAR de Vila Real da empresa guas de Tr s os Montes e Alto Douro pela sua ajuda disponibilidade e ced ncia de bibliografia que muito til se revelou para a realiz
131. que regulamentam determinadas subst ncias em espec fico Todo este conjunto de etapas referidas d origem ao denominado Ciclo Urbano da Agua figura 2 5 O Ciclo Urbano da gua tem in cio na capta o da gua num rio lago ou albufeira passando por tratamentos adequados numa ETA para poder ser utilizada para consumo e abastecimento humano Por fim se o efluente n o for muito polu do pode ser lan ado directamente para os cursos de gua Mas se a carga de poluentes for demasiada a gua ter de ser tratada com a ajuda do Homem antes de ser lan ada aos cursos de gua pois nestas situa es a auto depura o n o suficiente nem eficaz O tratamento das guas residuais realizado em ETAR Consoante as caracter sticas f sicas qu micas e biol gicas assim ser escolhido o tratamento que melhor se adapte ao problema 11 Caminho percorrido pela gua que consumida pelas pessoas desde a capta o at devolu o ao meio ambiente 19 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 2 Os Ciclos da gua Distribui o Capta o dh Rede Distribui o Rio cen O 3 Devolu o ls a amp Consumo Dom stico Industrial Recolha Figura 2 5 Ciclo Urbano da Agua O tratamento da gua em Esta es de Tratamento de gua ETA e depois da sua utiliza o em Esta es de Tratamento de guas Residuais ETAR tem por objectivos melhorar a qualidade da gua sob diferent
132. r no futuro a sensibilizar as pessoas que a gua um recurso finito e os seres humanos dependem dela para sobreviver Deve se continuar a questionar a popula o sobre o motivo pelo qual se consome muito mais gua hoje do que h 100 anos ou sobre quais as fontes de contamina o da gua quais s o os riscos da utiliza o de gua polu da para a nossa sa de ou ainda quais os problemas que a polui o da gua pode trazer para o meio ambiente Conclui se o trabalho na esperan a de se ter conseguido consciencializar o leitor do papel importante que a gua tem na vida humana influindo assim nas suas concep es conceitos atitudes e que utilize da melhor maneira poss vel este l quido t o precioso 139 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica Bibliografia BIBLIOGRAFIA Afonso A B S 2000 Hidr ulica sebenta Universidade de Coimbra Coimbra guas de Portugal 1999 Munic pios devem presidir aplica o dos fundos comunit rios gua e Ambiente n 13 Lisboa guas de Portugal 2002 Curso Operadores de ETAR Portalegre Alexeev V 1979 An lise Quantitativa Lopes da Silva Editor Porto Alves C 2005 Tratamento de guas para abastecimento Publind stria Porto American Water Works Association AWWA 1971 Water Quality and Treatment A Handbook of Public Water Supply AWWA Denver Standard Methods for Examination of Water and Wastewater 1992 18th Ed
133. rav s do fundo do tanque de tratamento Em resumo a flota o um processo de separa o de s lido l quido que anexa o s lido superf cie de bolhas de g s fazendo com que ele se separe do l quido 64 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais Figura 4 9 Desengordurador ETAR de Lamego 4 3 2 5 Regula o de Caudais e Homogeneiza o Na parte de Tratamento Preliminar pretende se tamb m que exista uma certa regula o de caudais que geralmente executada atrav s do seu armazenamento numa bacia ou tanque de dimens es adequadas figura 4 10 Este controle de caudais evita varia es na carga org nica e elevadas cargas de subst ncias qu micas controla o pH do afluente e tem capacidade de armazenamento Procedem se tamb m a opera es de equaliza o e de homogeneiza o de guas residuais que visam minimizar ou controlar flutua es no caudal e nas concentra es do efluente de forma a optimizar as condi es dos processos de tratamento subsequentes Bexiga 2003 65 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais Figura 4 10 Regula o de caudais ETAR de Lamego 4 3 3 Tratamento Prim rio O Tratamento Prim rio um tratamento f sico ou f sico qu mico e consiste fundamentalmente na remo o de part culas em suspens o Neste tratamento procede se ainda separa o de part culas l
134. rbano da gua heseccneusikivessauntceaes ane sb scaaais 3 Tratamento de Agua para Consumo Humano 3 1 IMOQU O as ss eai da ct anes a a ee A 2 MGADIACHO Teroro e eeek r peace ti nais Main AETERNE REE Dios GIA AQ CNN assess EU RS dO a o gens SA AISEMOMtO i rra ho Es E Lo sas nar os so LE REO ached 3 5 Pr Oxida o arise ne rania e E pa CRASE aa DEAN RIA 3 6 Coagula o Flocula o qu mica i eee eeeees Sela Sedimenta o qua artes e banda tice a Ea De td DO IA O si eT Cree hin ee UA E ANN ep rpc 3 9 DESIG CCAD tus ss ec Lap od Sai aaa 3 10 Arma zename nto sxcecciapaprcnroncscgumtsdeainioreacntngthranxuaneeead 3 11 Tratamento de Lamas geradas nas ETA 4 Tratamento de guas Residuais 00cc0eeceeeeeseeee 4 1 Classifica o de guas Residuais 00ceeeeeeeeeee 4 2 Caracter sticas de guas Residuais Urbanas 4 3 Etapas de Tratamento de guas Residuais 4 3 1 Classifica o de Processos de Tratamento 4 3 2 Tratamento Preliminar i A 321 GlaGaGeMm 22 ctes lt cosssveri be poax aen O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica xii xiv 11 11 16 22 22 25 26 26 27 28 30 31 32 36 38 39 39 44 53 53 58 58 4 3 3 Tratamento Prim rio 4 3 4 Tratamento Secund rio 4 3 5 Tratamento Terci rio 4 3 6 Trata
135. reac o se formam quando s o misturados sulfato de alum nio e hidr xido de s dio Escreva a equa o da reac o 2 Qual a origem dos contaminantes que tornam a gua impr pria para consumo humano 3 Explique o que faria para ter um maior controlo pessoal sobre a qualidade da gua em sua casa 4 Explique porque por vezes as instala es sanit rias mais antigas apresentam manchas de ferrugem 5 Em alguns casos a gua apresenta um odor desagrad vel semelhante ao de ovos podres Explique uma poss vel origem para esta situa o 6 Em certos lagos e rios crescem muitas algas e plantas Relacione este facto com o lan amento de produtos qu micos na gua 7 Porque que ocasionalmente a gua da torneira se encontra branca 8 Porque que por vezes a gua tem um cheiro a cloro 133 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 5 Protocolos Experimentais 9 Para uma melhor utiliza o da gua deve se ter no o da legisla o que regula a qualidade da gua para consumo humano Refira qual a legisla o fundamental no nosso pa s 10 Quais seriam as consequ ncias da n o exist ncia de ETA 11 Que factores podem influenciar as caracter sticas da gua 12 Para que possamos consumir a gua sem consequ ncias para a nossa sa de realizam se an lises f sicas qu micas e biol gicas Onde se pode consultar os resultados dessas an lises sobre a qualidade da
136. residuais O objectivo desta disserta o centra se nas medidas e ac es que visam a conserva o da gua e a sua correcta utiliza o Sensibilizar os alunos do 3 Ciclo do Ensino B sico ao Ensino Secund rio e a comunidade em geral para a preserva o da qualidade da gua problemas que a todos directa ou indirectamente atinge um dos objectivos referenciados Neste trabalho apresenta se um pouco da hist ria da gua Descrevem se sumariamente a procura o transporte e a utiliza o da gua desde as primeiras civiliza es at aos dias de hoje Apresentam se e explicam se o Ciclo Natural da gua envolvendo as etapas de evapora o condensa o e precipita o que ocorrem superf cie do nosso planeta e o novo Ciclo Urbano da gua Adquirir conhecimentos sobre as diferentes fases do Ciclo Urbano da gua e perceber a import ncia da preserva o dos recursos h dricos s o alguns prop sitos referidos ao longo deste trabalho A explica o do Ciclo Urbano da gua em contexto de sala de aula torna se fundamental para sensibilizar os alunos para a import ncia da gua bem como todas as etapas de natureza f sica qu mica e biol gica envolvidas O processo desde a capta o at a distribui o pelas nossas casas requer v rios tratamentos sucessivos realizados numa Esta o de Tratamento de gua ETA Todos os processos efectuados nestas unidades encontram se descritos e pretendem elucidar os alunos de t
137. rganta inflamada Tosse Respira o dif cil Falta de ar Os sintomas podem manifestar se mais tarde lrrita o com pequenas exposi es danosa ou mortal em doses elevadas Efeitos na Pele corrosivo Vermelh o Dores Queimaduras graves na pele Bolhas Os sintomas s o desde irrita es leves at lceras graves Efeitos nos Olhos perigoso Corrosivo Vermelh o Dor Vis o turva Pode causar queimaduras graves danos na c rnea ou conjuntivites Deve ser armazenado bem fechado separadamente de cidos fortes e metais em local seco Armazenar em rea com ch o de bet o resistente corros o Perigos qu micos A subst ncia uma base forte e reage violentamente com cido corrosiva em ar h mido para metais como o zinco o alum nio o estanho e o chumbo formando um g s explosivo hidrog nio Reage com sais de am nio para formar am nia causando risco de inc ndio Ataca algumas formas de pl stico borracha e revestimentos Absorve rapidamente o di xido de carbono e a gua do ar O contacto com a humidade ou gua pode gerar calor Valor limite de exposi o VLE 2 mg m 121 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 5 Protocolos Experimentais Sulfato de Alum nio F rmula qu mica Al2 S04 3 Propriedades F sicas p ou cristais lustrosos brancos e inodoros conhecido como composto anidro sem gua ou como hidratado Tem propriedades antic pticas detergen
138. s 10 vezes Descrever qualquer altera o que eventualmente tenha sido observada iv Pesar cerca de 10 g de sulfato de alum nio para um vidro de rel gio numa balan a de laborat rio v Ap s a etapa de arejamento deitar com a ajuda de uma esp tula o sulfato de alum nio no Recipiente B N o se esque a de usar luvas protectoras Adicionar em seguida 5 mL da solu o de hidr xido de s dio mistura Verificar com papel indicador de pH se o valor de pH da solu o passou a alcalino Caso contr rio adicione mais 5 mL da solu o de hidr xido de s dio at obter um pH pr ximo de 8 9 Agitar lentamente a mistura com uma vareta de vidro durante cerca de 5 minutos vi Permitir que a gua permane a em repouso no copo durante cerca de 20 minutos Observar o que ocorre a cada intervalo de 5 minutos com a gua contida no recipiente vii Entretanto preparar um sistema de filtra o com um suporte universal com pin a de garras um funil de vidro contendo o papel de filtro devidamente dobrado e um gobel para a recolha do filtrado vii Depois de uma certa quantidade de material s lido part culas em suspens o ter sido decantado no fundo do Recipiente B deitar cuidadosamente o sobrenadante para o sistema de filtra o Recolher a gua filtrada num outro gobel Recipiente C 123 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 5 Protocolos Experimentais ix Uma forma simples de desinfec
139. s a estabiliza o antes de depositadas em aterro de modo a diminu rem riscos de contamina o das guas subterr neas e produ o de odores desagrad veis H que ter em considera o ainda ao facto de muitas ind strias efectuarem descargas de metais pesados conjuntamente com as guas residuais pelo que essas concentra es de metais pesados podem trazer consequ ncias graves como a contamina o dos solos quando se aplicam na agricultura Se for o caso as industrias dever o proceder ao controlo dessas concentra es de modo a limitar os teores em metais pesados a n veis compat veis com os aceit veis de metais no solo 4 3 7 Tratamento de odores Os odores associados s Esta es de Tratamento de guas Residuais ETAR constituem uma preocupa o crescente quer para os t cnicos e respons veis pelo tratamento de guas residuais quer para toda a popula o Isto porque com o crescente desenvolvimento urbano tem se tornado dif cil ou mesmo imposs vel construir ETAR longe dos aglomerados populacionais Os odores provenientes das guas residuais quando em concentra es n o muito elevadas produzem no Homem efeitos essencialmente a n vel psicol gico podendo causar perda de apetite n useas e v mitos dificuldades respirat rias e ins nias Sendo assim a presen a de uma ETAR pode conduzir diminui o do interesse econ mico da zona afectada e levar mesmo a dist rbios sociais nessa zona 87
140. s desse recurso desenvolvendo e aperfei oando as t cnicas de utiliza o tratamento e recupera o de aqu feros Normalmente n o se tem consci ncia da import ncia da gua Raramente se pensa que esta desempenha um papel fundamental tanto ao n vel das necessidades do nosso corpo limpeza e alimenta o como do nosso bem estar psicol gico lagos zonas marinhas e fluviais Somente nos per odos de seca quando falta a gua nas habita es as pessoas se apercebem de como dependem da gua para as mais variadas actividades dom sticas Dificilmente algu m se questiona sobre a quantidade de gua consumida por m s ou analisa a factura da gua Muitas pessoas limitam se apenas a pagar a conta no banco sem terem no o dos gastos Esta inconsci ncia pode ser explicada pelo facto de essas mesmas pessoas viverem em regi es onde a oferta de gua bastante satisfat ria Em todo o mundo com excep o da Europa na agricultura que a gua mais utilizada como por exemplo na irriga o de culturas e cria o de animais Em algumas zonas da sia o consumo de gua na actividade agropecu ria chega a ser dez vezes maior que na produ o industrial A humanidade passou em toda a sua hist ria por duas grandes revolu es agr cola e industrial e a gua esteve presente em ambas paradoxalmente ocasionando evolu o por um lado e por outro conflitos doen as e mortes Durante muito tempo pensou se que a gua
141. s oriundos de excre es humanas portanto com risco de serem possivelmente patog nicos De um modo geral as bact rias s o encontradas no solo e em vegetais algumas apresentam capacidade de se multiplicar na gua com elevados teores de nutrientes Outras n o se multiplicam com facilidade no ambiente externo sendo pouco resistentes na gua e comprovadamente de origem fecal A detec o de coliformes fecais aponta a poss vel presen a de microrganismos patog nicos como a Escherichia coli a Salmonella typhi o Vibrio cholerae a Leptospira iceterohalmonhagie e Shigella sp al m de v rus protozo rios e vermes Nestes casos considera se o sistema aqu tico como contaminado 52 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais Para a descarga de efluentes o Decreto Lei n 236 98 define valores limite de emiss o Os mais vulgarmente citados e analisados est o sintetizados na tabela 4 6 Tabela 4 6 Valores limite de emiss o VLE na descarga de guas residuais Par metros Express o de resultados pH Escala de Sorensen 6 0 9 0 Temperatura C Aumento de 3 C CBOs 20 C mg L O 40 CQO mg L O 150 SST mg L 60 Cheiro N o detect vel na dilui o 1 20 Cor N o vis vel na dilui o 1 20 leos e gorduras 15 10 3 em guas que alimentem lagoas ou F sforo total albufeiras 0 5 em lagoas ou albufeiras Nitratos 50
142. s ou animais Contamina o da gua usada para produ o de bivalves Contamina o da gua usada para a pr tica de desportos aqu ticos Dependendo da toxicidade e concentra es nos meios receptores podem danificar ou destruir a vida aqu tica ser acumuladas nos peixes bivalves e criaturas que deles se alimentam e eventualmente as pessoas que os consomem Uma Abordagem Pedag gica Benef cios do tratamento das guas residuais para a comunidade O ambiente circundante aos rios lagos e praias fica mais seguro e agrad vel para actividades de trabalho ou de recreio Actividades econ micas dependentes do turismo ou actividades de recreio ser o beneficiadas As actividades dependentes da pesca s o protegidas assim como a pesca desportiva Meio ambiente mais agrad vel para viver trabalhar e para actividades de recreio Actividades econ micas dependentes do turismo ou actividades de recreio ser o beneficiadas Transfer ncia mais eficiente do oxig nio da atmosfera para a massa l quida favorecendo a sobreviv ncia da vida aqu tica Meio ambiente mais agrad vel para viver trabalhar e para actividades de recreio Actividades econ micas dependentes do turismo ou actividades de recreio ser o beneficiadas Melhoria das condi es e da seguran a para produ o de bivalves e outros organismos aqu ticos Meio ambiente mais agrad vel para viver trabalhar e para actividades de recreio Activi
143. s patog nicas 1 2 Breve hist ria do consumo da gua A import ncia da gua vis vel ao longo da Hist ria Na Antiguidade a gua por ser um dos elementos vitais para todas as sociedades era revestida por um vasto conte do simb lico demonstrando a sua import ncia na organiza o das primeiras civiliza es situadas nas bacias de grandes rios e nas costas mediterr neas O elemento aqua sempre foi inspirador de indaga es e motivo de venera o em diferentes culturas antigas Alves 2005 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 1 Hist ria da gua Na vis o mitol gica a gua da qual o oceano sem d vida o seu maior s mbolo traz consigo as sementes da vida os segredos e os fermentos das suas m ltiplas formas al m dos medos que s vezes s o evocados pelas figuras m ticas dela oriundas Schama 1996 acrescenta que ver um rio equivale a mergulhar numa grande corrente de mitos e lembran as forte o bastante para nos levar ao primeiro elemento aqu tico da nossa exist ncia intra uterina E com essa torrente nasceram algumas das nossas paix es sociais e animais mais intensas as misteriosas transmuta es do sangue e da gua a vitalidade e a mortalidade de her is imp rios na es e deuses Desde a Antiguidade comparava se o fluxo dos rios circula o do sangue pelo corpo Apesar dos apelos m gico religiosos o Homem deparou se com situa
144. senta se como um material inofensivo podendo ser utilizado como correctivo do solo na agricultura ou horticultura com algumas restri es causadas por eventuais constituintes das lamas A opera o de compostagem envolve a adi o de um agente estruturante que pode ser posteriormente recuperado como a serradura c Desidrata o A desidrata o das lamas consiste na remo o de gua das mesmas com vista a uma redu o de volume maior do que a obtida atrav s do espessamento Procede se desidrata o essencialmente para diminuir os custos de opera o de tratamentos posteriores Existem diversos tipos de sistemas de desidrata o sendo os mais comuns os sistemas naturais e os sistemas mec nicos A escolha do processo deve ser efectuada tendo em conta as caracter sticas das lamas a secar as caracter sticas do produto seco e do espa o dispon vel Algumas lamas particularmente as lamas digeridas n o s o facilmente desidratadas por processos mec nicos 84 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais Quando existe terreno dispon vel a desidrata o das lamas por processos naturais constitui uma hip tese bastante atractiva do ponto de vista econ mico Existem dois tipos principais de sistemas naturais de desidrata o leitos de secagem e lagoas de secagem Entre os diversos sistemas n o naturais de desidrata o de lamas destacam se os seguintes i Desidrata
145. sso de transporte e distribui o da humidade atrav s da circula o atmosf rica respons vel pela varia o da precipita o anual nos continentes em rela o ao total de gua que evapora a partir dos mesmos Do total de gua na Terra 97 est concentrada nos oceanos A restante gua 3 encontra se dispersa sob diversas formas congelada nos rios e nos lagos ou retida no subsolo e na atmosfera A quantidade de gua que se encontra em cada um destes locais mant m se aproximadamente constante devido ao ciclo hidrol gico A permanente mudan a do estado f sico da gua devido s diferentes e particulares condi es climat ricas no nosso planeta a base da exist ncia da 12 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 2 Os Ciclos da gua eros o da superf cie terrestre Devido ac o das for as tect nicas foram se formando ao longo dos tempos imensas montanhas no entanto se essas mesmas for as n o existissem a Terra seria hoje um planeta uniformemente coberto por uma camada de aproximadamente 3 km de gua salgada A gua no estado l quido que se encontra nos mares rios lagos e na superf cie terrestre devido influ ncia da energia proveniente do Sol que constitui o grande motor do ciclo hidrol gico poder evaporar se Este vapor de gua juntamente com o proveniente da transpira o dos seres vivos libertado para a atmosfera onde ascende at que se d a condensa
146. stico circulares rotativos dispostos diametralmente em torno de um eixo Cerca de 40 da sua superf cie est submersa na gua residual servindo de habitat biomassa microbiana A rota o dos discos alterna o contacto desta biomassa com a mat ria org nica quando mergulhada na gua residual e com a atmosfera com absor o de oxig nio quando emerge Bexiga 2003 o que promove um arejamento natural do efluente Esta rota o d se normalmente a uma velocidade de 1 rpm ou seja uma velocidade reduzida que n o provoca a ocorr ncia de turbul ncia mantendo os s lidos em suspens o Isto constitui um motivo pelo qual estes sistemas devem ser precedidos por um decantador prim rio ou por outro sistema eficiente de filtra o O biofilme filme biol gico oxidado quando o filme sai do l quido e fica em contacto com o ar Durante este processo as c lulas microbianas absorvem e assimilam o oxig nio do ar em quantidade suficiente para degradar a mat ria org nica que se encontra na gua a subst ncias minerais decant veis formando se tamb m novas c lulas que se reagrupam em fl culos ou que se integram no filme biol gico formando uma pel cula que vai aderir ao disco O filme biol gico aderente aos discos vai aumentando de espessura desenvolvendo se nas camadas interiores em condi es de anaerobiose que provocam o desprendimento de part culas deste filme O excesso de filme desprende se e arrastado pelo l quido
147. successive treatments carried out in Water Treatment Plants ETA All the procedures conducted in these units are described and intend to make clear to the students all the procedures the water requires until it is consumed by us It is also important to make students aware of what happens to the water after it is used Consequently the processing of waste water in Wastewater Treatment Plants ETAR is another of the highlights of this dissertation There s a need to treat the sewage so as to protect the environment and respect the legal requirements O Ciclo Urbano da Agua Uma Abordagem Pedag gica Abstract The theme Urban Water Cycle is not dealt with in the curricular programs of either the basic or the secondary level Physics and Chemistry courses In this work experimental protocols were developed and laboratorial experiments which may be recreated for and with students were simulated Since it has been written as part of the Masters of Physics and Chemistry for the Education the pedagogical aim of this work is to help students to understand this subject and make them think about it as well as help them acquire some basic knowledge Keywords urban water cycle water history treating water for human consumption treatment of residual waters practical works on water O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica Abreviaturas ABREVIATURAS a C antes de Cristo CBO Car ncia Bioqu mica de Oxig
148. t nea vy estado das v lvulas motorizadas v caudal de bombagem das Esta es Elevat rias v qualidade da agua na rede de extrac o e pontos de entrega 14 Poder o existir outras informa es mas referem se aqui as mais importantes 37 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 3 Tratamento de gua para Consumo Humano 3 11 Tratamento de Lamas geradas nas ETA Os sistemas de tratamento est o concebidos de modo a que as guas residuais geradas no processo de tratamento provenientes dos sedimentos dos decantadores e lavagem dos filtros sejam sujeitas a um tratamento posterior num decantador espessador As lamas a obtidas s o enviadas para desidrata o em filtros prensa figura 3 14 e a gua decantada retorna ao circuito de tratamento Figura 3 14 Filtro prensa ETA das Fonta nhas As lamas depois de desidratadas s o conduzidas a um destino final apropriado por exemplo aterro ou para valoriza o figura 3 15 Figura 3 15 Lamas depois de sa rem do filtro prensa ETA de Monte Novo 38 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais 4 TRATAMENTO DE GUAS RESIDUAIS 4 1 Classifica o de guas Residuais As guas residuais agrupam se em fun o das suas origens guas residuais dom sticas guas residuais urbanas e guas residuais industriais A defini o aceite de guas residuais dom sticas industriais e urbanas
149. ta previamente a v rios tratamentos f sicos e qu micos de modo a tornar se pot vel e poder ser consumida com seguran a Este tratamento feito em instala es pr prias para este efeito chamadas Esta es de Tratamentos de gua ou ETA figura 3 1 Como se obt m gua pot vel de vital import ncia para a sa de p blica que a comunidade tenha um abastecimento seguro que satisfa a as necessidades dom sticas onde se inclui a prepara o de alimentos e a higiene pessoal Para alcan ar este prop sito devem ser cumpridas uma s rie de normas de qualidade f sica qu mica e microbiol gica de tal maneira que a gua esteja isenta de organismos capazes de originar enfermidades microrganismos patog nicos e de qualquer subst ncia org nica ou inorg nica que possa prejudicar a sa de A gua que consumimos pode ter origem superficial ou subterr nea A superficial prov m de rios lagos ou albufeiras enquanto que a subterr nea prov m dos aqu feros existentes no subsolo Ap s a capta o a gua conduzida para as ETA onde vai ser tratada 22 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 3 Tratamento de gua para Consumo Humano Adi o de reagentes Capta o de gua Reservat rio de gua tratada Pilger ial krd y Figura 3 1 Esquema geral de uma Esta o de Tratamento de gua ETA O tratamento de gua para consumo humano realizado numa ETA envolve em geral v rias
150. te e clarificante Ponto de fus o decomp e se 770 C Densidade relativa 2 71 Solubilidade na gua boa Efeitos de Ingest o dores abdominais Sensa o de ardor N useas V mitos Efeitos de Inala o tosse Falta de ar Garganta inflamada Efeitos na Pele vermelh o Dor Efeitos nos Olhos corrosivo Vermelhid o Queimaduras graves e profundas Deve ser armazenado separadamente de bases fortes e em local seco Perigos qu micos A subst ncia decomp e se ao aquecer ou ao arder libertando fumos t xicos e corrosivos incluindo os xidos de enxofre A solu o em gua torna se um cido forte Reage com subst ncias alcalinas e ataca muitos metais em presen a da gua Valor limite de exposi o VLE 2 mg m 3 Procedimento Experimental i Recolher num vulgar garraf o de pl stico cerca de 5 L de agua de um rio ou ribeiro que passe pr ximo da sua localidade de resid ncia Transporte o garraf o para o laborat rio da escola ii Adicionar cerca de 500 mL da gua do rio ao bal o volum trico de 500 mL Recipiente A Descrever a apar ncia e o cheiro da gua 122 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 5 Protocolos Experimentais iii Tapar cuidadosamente o recipiente e agitar vigorosamente durante cerca de 30 segundos Deitar a gua num gobel Recipiente B Colocar novamente no bal o volum trico Recipiente A Repetir este procedimento pelo meno
151. tens lio era essencialmente de madeira e basicamente constitu do por dois troncos unidos Um desses troncos encontra se fixo na vertical e a sua extremidade apresenta a forma de uma fisga Nessa fisga era colocado um ferro que servia de eixo em torno do qual rodava o outro tronco Este segundo tronco era furado no meio para poder ser trespassado pela barra de ferro Assim era poss vel a movimenta o do balde que ficava suspenso por um gancho met lico na extremidade do tronco m vel para se poder baixar e retirar a gua do po o Na outra extremidade desse mesmo tronco eram amarradas algumas pedras para fazerem contrapeso e assim tornar o balde mais leve e mais f cil de manusear Posteriormente em 1550 a C come ou a utilizar se o sif o para remover a gua O sif o figura 1 4 era utilizado para facilitar a capta o da gua atrav s do bombeamento manual efectuado por dois homens Figura 1 4 Sif o Anos mais tarde por volta de 1485 a C grego D nos fica conhecido como o pai da bomba de gua figura 1 5 Figura 1 5 Bomba de agua Tales de Mileto 625 4 558 a C afirmava que a gua era a origem de todas as coisas a gua era o princ pio da natureza h mida por isso ela era o princ pio de tudo e a terra encontrava se sobre ela A gua seria a physis que Imagem retirada de http Awww emarp pt Sifao1550aC jpg 7 Imagem retirada de http Awww emarp pt Bomba1485aC jpg O Ciclo Urbano d
152. tigo 9539 amp iLingua 1 Tratamento Consultado em 03 de Fevereiro de 2007 em EFASEC Ambiente S A http etargelfa no sapo pt tratam htm Tratamento de gua Consultado em 03 de Fevereiro de 2007 em CORSAN http www corsan com br sistemas trat_agua htm Variaveis da qualidade das aguas Consultado em 07 de Fevereiro de 2007 em Portal do Governo do Estado de Sao Paulo http www cetesb sp gov br Agua rios variaveis asp Wikip dia Consultado em 12 de Fevereiro de 2007 http pt wikipedia org wiki Esta C3 A7 C3 A30_de_tratamento_de_ C3 Alguas residuais Zimbres E Qu mica da gua Subterr nea Consultado em 12 de Fevereiro de 2007 http www meioambiente pro br agua guia aguasubterranea htm 4 Congresso da Agua Consultado em 12 de Fevereiro de 2007 http www aprh pt congressoagua98 files c titulf htm 148 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica Bibliografia 33 34 35 36 37 38 39 40 41 1997 Breve Historia del Agua Consultado em 02 de Mar o de 2007 em ORSTOM PHI UNESCO http www unesco org uy phi libros histagua tapa html 2002 Legisla o Nacional Res duos Consultado em 03 de Mar o de 2007 em CONFRAGI http www confagri pt Ambiente Legislacao Residuos Nacional 2002 Tratamento de guas Residuais do rio Ave Consultado em 07 de Mar o de 2007 em Tratave http www tratave pt html sidva html 2003 Compostagem de lamas Consultado em 12 de Mar
153. tirada de http www emarp pt Parafuso1500 jpg a Imagem retirada de http Awww emarp pt NoraSecxIX jpg O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 1 Hist ria da gua Londres morreram de c lera num per odo de dez dias Deste modo a aten o das pessoas come ou a centralizar se nos m todos existentes para purificar a gua A tecnologia hidr ulica necessitava de uma evolu o tanto ao n vel quantitativo como qualitativo em fun o da procura crescente de gua e do evidente crescimento urbano Para isso era preciso impulsionar as pesquisas sobre novas solu es t cnicas para possibilitar a implanta o das redes para abastecimento p blico de gua e do saneamento p blico bem como da administra o e legisla o destes e de outros servi os A partir do s c XVIII com a descoberta do cloro e a sua aplica o posterior no tratamento e desinfec o da gua iniciou se uma nova era referente ao abastecimento de gua para consumo p blico A gua foi pela primeira vez desinfectada com cloro em 1896 na costa italiana do Adri tico como medida de protec o de doen as Posteriormente em Inglaterra e nos Estados Unidos da Am rica tamb m se come aram a desenvolver sistemas de desinfec o da gua utilizando se um tratamento que consistia numa pr clora o seguida de coagula o sedimenta o filtra o e clora o final No final do s culo XIX e in cio do s culo XX com os avan os da m
154. tografias ao longo da experi ncia n 4 continua o Etapa de Arejamento 127 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 5 Protocolos Experimentais Fotografias ao longo da experi ncia n 4 continua o Coagula o Flocula o Sulfato de Alum nio Solu o de hidr xido de s dio 128 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 5 Protocolos Experimentais Fotografias ao longo da experi ncia n 4 continua o Agita o 129 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 5 Protocolos Experimentais Fotografias ao longo da experi ncia n 4 continua o Sedimenta o Fase inicial Ap s 5 minutos Ap s 10 minutos Ap s 15 minutos Ap s 20 minutos 130 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 5 Protocolos Experimentais Fotografias ao longo da experi ncia n 4 continua o Filtra o 131 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 5 Protocolos Experimentais Fotografias ao longo da experi ncia n 4 continua o Desinfec o 132 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 5 Protocolos Experimentais F Contextualiza o Final Todos os assuntos referidos nas quest es P s Laboratoriais que se seguem servem de exemplo para o professor questionar os alunos sobre os conceitos apreendidos na experi ncia Uma esp cie de ETA Quest es P s Laboratoriais 1 Que produtos de
155. turas nos tanques e O uso de sistemas para vaporizar qu micos para a atmosfera que mascaram os odores mas isto raramente tem sucesso e Instala o de torres contendo materiais que incluem turfa carv o activado e solu es cidas e alcalinas para absorver as subst ncias que geram odores especialmente compostos de enxofre e Processos de absor o pelo biofilme com recurso a meios de suporte de pl stico Myers et al 1996 97 O processo de desodoriza o conduz o efluente gasoso atrav s de um meio bacteriol gico onde as mol culas do g s odorizado s o fixadas A fim de ser mantida a actividade das bact rias o meio ambiente bacteriol gico continuamente pulverizado com uma mistura de gua e elementos activos O sistema de tratamento consiste numa tripla lavagem qu mica do ar contaminado permitindo a absor o dos compostos odorantes Existem numerosas tecnologias de desodoriza o de ar contaminado no entanto as mais utilizadas tanto em Portugal como noutros pa ses s o sistemas de adsor o sistemas de lavagem qu mica Sistemas de adsor o Consiste em fazer passar o ar por um meio adsorvente no qual os compostos respons veis pelos odores aderem 89 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais O meio adsorvente habitualmente utilizado o carv o activado que pode ser impregnado com hidr xido de s dio para a oxida o de subst ncias o
156. ua o ozono reage rapidamente com os contaminantes que por ele podem ser oxidados atrav s de um mecanismo designado por ozoniza o directa A desinfec o das guas residuais com radia o ultra violeta UV figura 4 18 apresenta a vantagem de n o provocar qualquer efeito nocivo na gua residual nem apresentar riscos operacionais significativos Figura 4 18 Desinfec o com UV ETAR de Lamego 2 Na hist ria de aplica o do ozono de quase 100 anos n o h registos de quaisquer acidentes fatais 79 O Ciclo Urbano da Agua Uma Abordagem Pedag gica 4 Tratamento de guas Residuais 4 3 6 Tratamento e deposi o final de lamas As lamas s o os subprodutos mais significativos resultantes do processo de tratamento das guas residuais numa ETAR Correspondem a um concentrado de materiais s lidos que apresentam um conte do f sico qu mico e bacteriol gico heterog neo e uma elevada percentagem de gua cerca de 0 25 a 12 de peso em mat ria s lida resultante das diferentes caracter sticas das guas e dos processos de tratamento que as originam As lamas podem distinguir se em lamas prim rias ou secund rias consoante resultem de sedimenta o prim ria ou de sedimenta o secund ria A avalia o das quantidades de lamas prim rias e de lamas biol gicas em excesso pode ser efectuada com base nos valores da tabela 4 10 Tabela 4 10 Quantidades e caracter sticas das lamas Metcalf 1991
157. ua de um estado para outro este movimento da superf cie para a atmosfera e vice versa denominado por ciclo da gua A gua da Terra distribui se por tr s reservat rios principais os oceanos os continentes e a atmosfera entre os quais existe uma circula o cont nua o ciclo da gua ou ciclo hidrol gico Alves 2005 Na figura 2 1 pode verificar se que o ciclo da gua constitu do por dois ramos principais o terrestre e o atmosf rico O ramo terrestre consiste na entrada de gua no solo o seu escoamento e armazenamento nas suas variadas formas superf cie e no interior dos continentes e nos oceanos 11 O Ciclo Urbano da gua Uma Abordagem Pedag gica 2 Os Ciclos da gua Tele ele Nejtie E ee gt GA namento a Condensa o gua na atmosfera a AN Evapora o AN Armazenamento 7 S Dep Armazenamento de a U S Geologie gua subterr nea http _ ga water usgs gov eduAvatercycie him Figura 2 1 O ciclo da agua O ramo atmosf rico corresponde ao transporte atmosf rico de gua principalmente na fase de vapor O tempo de perman ncia da gua na atmosfera diminuto estima se um per odo de apenas 10 dias Mas nos aqu feros esse tempo muito superior cerca de 600 anos Nos rios a gua permanece somente entre 10 a 20 dias em contrapartida nos oceanos estima se em 3000 anos Este ramo de grande import ncia neste ciclo uma vez que o proce
158. vnum 3D10 26hI 3Dpt PT 2006 Ciclo Urbano da Agua Consultado em 05 de Dezembro de 2006 em Camara Municipal de Torres Novas http www cm torresnovas pt das AguasDivertidas CicloUrbano CicloUrbano htm 149 O Ciclo Urbano da Agua Uma Abordagem Pedag gica Bibliografia 42 48 44 45 46 47 48 2006 Esta o de Tratamento de Agua Consultado em 17 de Abril de 2007 em EMARP Empresa Municipal de guas e Res duos de Portim o http www emarp pt livroagua aguaportimao estacoesreserva captacao captaca o html 2006 Hist ria da gua Consultado em 24 de Novembro de 2006 em EMARP Empresa Municipal de guas e Res duos de Portim o http www emarp pt ambiente livroagua historiacronologia historiacronologia ph p 2007 Tratamento da Agua Consultado em 09 de Abril de 2007 http www copasa com br cgi cgilua exe sys start htm infoid 23 amp sid 98 amp tpl pr interview 2007 Water Science for Schools Consultado em 16 de Janeiro de 2007 em USGS Science for a chaging world http ga water usgs gov edu Consultado em 03 de Novembro de 2006 em Aguas do Ave http www aguasdoave pt home php Consultado em 19 de Janeiro de 2007 em Aguas de Tras os Montes e Alto Douro http www aguas tmad pt index_intro html Consultado em 17 de Abril de 2007 em Infop dia Porto Editora http www infopedia pt que_newsletter jsp id 13 150 O Ciclo Urbano da Agua Uma Abordagem Pedag gica

O Ciclo Urbano da Água – Uma Abordagem Pedagógica

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