apostila de introducao a engenharia ambiental

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NOES SOBRE ECOLOGIA

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARING

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUMICA

CURSO DE ENGENHARIA DE QUMICA

DISCLIPLINA DE INTRODUO ENGENHARIA AMBIENTALAPOSTILA DE INTRODUO ENGENHARIA AMBIENTAL

PROFESSORA: ROSNGELA BERGAMASCO

Maring, 2012Sumrio

51-NOES SOBRE ECOLOGIA

51.1 - Histrico

61.2 - Subdivises da Ecologia

61.3 - Ecologia uma Cincia Multidisciplinar

61.4 - O Conceito de Ecossistema

61.5 - O que e quem pode alterar o ecossistema?

71.6 - O que Poluio?

71.7 - A Reforma Sanitria e a Poluio

71.8 - A Revoluo Industrial, o Problema da Poluio Mundial e a Vida Sustentvel

81.9 - Fatores que tornaram possvel a Revoluo Industrial

91.10 - A gua no Meio

121.11- O Ciclo do Carbono

121.12 - O Ciclo do Nitrognio

121.13 - O Ciclo do Oxignio

131.14 - O Fluxo de Energia num Ecossistema

131.15 - Balano entre Produo e Consumo

131.16 - Que fatos podem-se verificar da?

152 - CONTROLE DE POLUIO DAS GUAS

162.1 - Processos ideais versus processos reais

172.2 - Definio do termo poluio zero

182.3 - Programa de minimizao de despejos

213 - NOES SOBRE A QUALIDADE DA GUA

213.1 - A gua na natureza

213.1.1 - Distribuio da gua na terra:

223.2 - O ciclo hidrolgico

223.3 - Os usos da gua

223.4 - Impurezas encontradas na gua

243.5 - Parmetros de qualidade da gua

243.5.1 - Parmetros Fsicos

243.5.2 - Parmetros Qumicos

243.5.3 - Parmetros Biolgicos

243.6 - Poluio das guas

253.7 - Quantificao da carga poluidora

263.8 - Caractersticas das guas residurias

293.9 - Caracterizao da qualidade dos esgotos

323.10 - Qual a principal diferena entre os testes de DBO e DQO?

353.11 - Caractersticas de esgotos industriais

364- IMPACTO DO LANAMENTO DE EFLUENTES NOS CORPOS RECEPTORES

364.1 - Poluio por Matria Orgnica e Autodepurao

364.2 - Autodepurao - Anlise Ecolgica

384.3 - Balano de oxignio dissolvido

394.4 - A curva de oxignio dissolvido

405 - INTRODUO AO CONTROLE DE POLUIO

405.1 - Poluio ambiental

425.2 - Classificao geral dos resduos

425.3 - Eliminao ou minimizao dos problemas ambientais

435.4 - Sistema de gesto ambiental

435.5 - Normas e procedimentos

445.6 - Princpios da iso 14000

476-INTRODUO AO TRATAMENTO DE EFLUENTES

476.1-Por que tratar efluentes?

476.2 Principais contaminantes e caractersticas das guas residurias

506.3- Classificao dos Tipos de Tratamento

527- TRATAMENTO BIOLGICO DE RESDUOS PRINCPIOS DA CINTICA DE REAES E DA HIDRULICA DE REATORES.

527.1- Introduo

527.2 - Cintica de reaes

597.3 - Balano de massa

617.4 Hidrulica de reatores

627.5- Tempo de reteno hidrulica e tempo de residncia celular

648-TRATAMENTO SECUNDRIO PROCESSOS AERBIOS

648.1-Lodos ativados

758.3-Problemas operacionais suas causas e solues

808.4-Lagoas aeradas

818.5-Lagoas de estabilizao

878.6-Discos biolgicos rotativos (rbc - rotating biological contactors)

909-TRATAMENTO ANAERBIO DE EFLUENTES

909.1- Introduo

909.1.1-Histrico

909.2- Aplicaoes do tratamento anaerbio

909.3-Vantagens e desvantagens

919.4- Fundamentos do tratamento anaerbio

919.4.1-Processo de digesto

919.4.2- Microbiologia da digesto anaerbia

949.4.3-Sequncia metablica

949.5-Bioqumica da digesto anaerbia

949.5.1-cidos volteis intermedirios

959.5.2-Aspectos termodinmicos

969.5.3-Estimativa da produo de metano

969.5.4- Reduo de sulfato

969.6-Requisitos ambientais para o processo anaerbio

979.6.1-Nutrientes

979.6.2-Temperatura

989.6.3-Ph, alcalinidade e cidos volteis

999.7-Sistemas anaerbios de tratamento

1009.7.1- Sistemas anaerbios de tratamento

1009.7.2-Sistemas convencionais de tratamento anaerbio

1029.7.3-Sistemas de alta taxa com crescimento aderido

1049.7.4-Sistema anaerbio com crescimento disperso

1079.7.5-Sistemas combinados de tratamento

10810- TRATAMENTO TERCIRIO

10810.1- Introduo

10910.2.-Necessidade de reuso

10910.3-Formas potenciais de reuso

11010.3.1 - Usos Urbanos

11210.3.2 -Usos Industriais

11310.3.3- Recarga de Aqferos

11410.3.4 -Usos agrcolas

12110.4. Aes a serem desenvolvidas para o reuso no brasil

12411-FUNDAMENTOS SOBRE PROCESSOS COM MEMBRANAS

12411.1-Membranas

13311.2-Escolha das membranas

13411.2.1- Parmetros que influenciam o desempenho das membranas

14012-RESDUOS SLIDOS

14012.1-Introduo

14012.2-Resduos slidos

14112.3-Consideraes gerais

14112.4-Classificao

14312.5-Caractersticas

14612.6-Resduos slidos urbanos (rsu)

14712.7-Coleta e disposio final do lixo

14912.8-Aterros

15312.9-Reciclagem

15512.10-Voc sabe quanto tempo a natureza leva para absorver os produtos abaixo?

16712.11-Compostagem

17112.12-Resduos industriais

17312.13-Resduos hospitalares

17512.14-Resduos txicos

17512.15-Rejeitos nucleares

17612.16-Pilhas e baterias

17612.17-Incinerao

17812.18-Pirlise

18013-Tratamento de Efluentes Atmosfricos

18013.1-A Poluio Atmosfrica

18013.2-Efeitos Globais da Poluio Atmosfrica

18113.3-Chuva cida

18113.4-Diminuio da Camada de Oznio

18213.5-Inverso Trmica

18213.6-Corroso

18213.7-Efeitos Sobre a Sade

18513.8-Adsoro

18513.8.1-Regenerao dos Adsorventes

18613.8.2-Equipamentos de Adsoro

18613.9-Absoro

18713.10-Disperso

18813.11-Os tipos mais comuns de poluentes gasosos

1-NOES SOBRE ECOLOGIA

1.1 - Histrico

A palavra ecologia deriva do grego oekologie, que significa literalmente cincia do habitat. Pode-se definir ecologia como a Cincia que estuda as relaes entre os seres vivos e entre estes seres vivos e o ambiente em que vivem.

De acordo com as leis da ecologia os seres vivos devem viver num equilbrio harmonioso, entre si e com o ambiente, no qual esto inseridos, equilbrio este que deve ter durao indefinida, quando este equilbrio rompido por qualquer fator diz-se que ocorreu poluio, situao esta que pode ter conseqncias as mais desastrosas possveis.

O pensamento ecolgico bastante antigo, atribui-se Ernest Haeckel, zoolgo Alemo, a introduo do vocbulo ecologia, em 1866, porm, j em 1798 Malthus expunha suas idias sobre crescimento populacional, em que afirmava que as populaes crescem em progresso geomtrica, enquanto os meios para sua subsistncia aumentam em progresso aritmtica, ou seja, a medida que a populao cresce, mais escassos tornam-se os meios para a sua subsistncia.

Darwin, que era professor de Haeckel, parecia concordar com as idias de Malthus, uma vez que em 1858, para explicar a sua teoria sobre origem e evoluo das espcies formulou trs princpios fundamentais: (1) H maior produo do nmero de ovos, esporos e sementes, do que de indivduos adultos; (2) Os indivduos so diferentes uns dos outros; (3) Os indivduos, em nmero excessivo e diferentes uns dos outros, lutam pelos mesmos meios de subsistncia e sobrevivem os mais aptos, os melhores adaptados s condies do ambiente em que vivem.

Pode-se dizer que a partir dai ficou estabelecido o conceito de competio, e que as trs teorias se inter-relacionam e estabelecem o inter-relacionamento entre os seres e o ambiente em que vivem. por esta razo que se diz que o pensamento ecolgico bem mais antigo que a introduo do vocbulo ecologia.

At quase 1930 a ecologia como cincia pouco se desenvolveu. O Brasil contribuiu de maneira significativa para o progresso da ecologia como cincia, uma vez que o primeiro livro publicado sobre ecologia no mundo em 1895, foi feito a partir das observaes feitas pelo botnico dinamarqus, Eugnio Warning, quando este viveu no Brasil, em Lagoa Santa Minas Gerais, durante trs anos (1863-1866), estudando a vegetao.

A primeira tentativa de apresentar a ecologia, com bases cientficas, foi feita em 1927 por Elton, no que se referia ao mundo animal.

O incio do sculo XX marca a fundao das primeiras sociedades ecolgicas e tambm a publicao dos primeiros trabalhos cientficos em peridicos. O primeiro congresso internacional sobre ecologia foi em Haia em 1974.

1.2 - Subdivises da Ecologia

Auto-ecologia: estuda as relaes de uma s espcie com o meio em que vive, ou seja, a auto-ecologia estabelece os limites de tolerncia e preferncia de cada espcie em relao a cada fator ecolgico, muitas vezes chamada de ecofisiologia.

Sinecologia: estuda as relaes entre as espcies que vivem em certo ambiente, e as relaes entre essas espcies e seu ambiente. Em outras palavras a ecologia dos conjuntos de espcies de seres vivos.

1.3 - Ecologia uma Cincia Multidisciplinar

A ecologia uma cincia muito complexa e envolve o conhecimento de muitas outras cincias, tais como, Zoologia, Botnica, Microbiologia, Geografia, Fisiologia, Gentica, Qumica, Fsica, Estatstica, Sociologia, etc.. A ecologia deve explicar o papel dos diversos fatores do meio fsico, sobre as diversas espcies de seres vivos que vivem neste meio, por isso uma cincia que deve ser desenvolvida por equipes multidisciplinares.

Para se ter o conhecimento do que se passa entre os seres vivos e o ambiente que habitam, necessrio conhecer os principais fatores que intervm no meio fsico e o papel que cada um destes fatores desempenha sobre os seres vivos. Dentre os principais fatores pode-se citar: Ar, gua, Luz e Solo.

O professor Patrick Blaudin, do Museu Nacional de Histria Natural da Frana, diz que no sculo XX a ecologia tornou-se uma cincia para engenheiros. Engenheiros capazes de intervir sobre um terreno, segundo um caminho racional e cientificamente fundamentado, para obter uma organizao e um funcionamento satisfatrio dos meios naturais.

A ecologia pois, muito mais que um conjunto de preocupaes relativas ao ambiente. uma disciplina cientfica fundamental, prtica, para profissionais de alto nvel universitrio, longe de ser uma preocupao militante ou politizada simplesmente (guia ilustrado de ecologia).

1.4 - O Conceito de Ecossistema

Chama-se de ecossistema a um conjunto de condies fsicas e qumicas de certo lugar, reunido a um conjunto de seres vivos que habitam esse lugar. O ecossistema tem pois, dois componentes: O ambiente povoado pelos seres vivos; e o conjunto de seres que povoam este ambiente.

Ao ambiente fsico d-se o nome de Bitopo, e ao conjunto de seres vivos, d-se o nome de Biocenose.

1.5 - O que e quem pode alterar o ecossistema?

Todas as espcies que povoam um ecossistema so capazes de altera-lo, seja retirando dele o seu alimento para a sua subsistncia, seja devolvendo ele o que retirou, atravs de suas fezes ou urina, geralmente de uma forma diversa.

O homem em nada difere das outras espcies quanto capacidade de alterar o seu ecossistema, porm, h uma diferena fundamental, porque ao homem foi dada a faculdade, por sua inteligncia, de acelerar o processo de alterao do ambiente, por meio dos meios que inventa e descobre.

1.6 - O que Poluio?

Vrias so as conceituaes ou definies que podem ser dadas de poluio mas, de um modo geral, pode-se definir poluio como qualquer alterao que introduzida em um ecossistema, que ocasione desequilbrio, ou leve situao de um novo equilbrio diferente daquele que se encontrava anteriormente. Os agentes causadores destas alteraes so chamados de poluentes.

Pode-se perceber que existem vrios tipos de alteraes ou de poluio, tais como, poluio do ar, da gua, do solo, sonora, que podem ser causadas por substncias qumicas, ou no, no estado lquido, slido ou gasoso, ou ainda causada por introduo de seres vivos ao ecossistema.

Pode-se ainda falar em poluio visual e no sentido figurado, em poluio poltica e moral, que to bem conhecemos em nosso pas.

1.7 - A Reforma Sanitria e a Poluio

At meados do sculo XIX, antes da reforma sanitria, todos os esgotos gerados, que eram quase que totalmente de origem sanitria, eram lanados em poos ou fossas spticas, no interior das residncias, de onde eram retiradas para reservatrios pblicos, lugar em que permaneciam secando, com o objetivo de se obter uma massa estabilizada, que era utilizada na lavoura.

Em 1847, na Inglaterra, um famoso sanitarista chamado Chadwick estabeleceu uma reforma sanitria, que consistiu basicamente na ligao de todos os esgotos domsticos nas redes coletoras urbanas, mediante a instalao de descargas hdricas. As redes pblicas de esgoto que recebiam exclusivamente as guas da chuva passaram a receber alm de outros poluentes as descargas fecais. Foi inaugurado assim a lei que os franceses denominaram de tout lgout (tudo ao esgoto), teve funes benficas, como a remoo de materiais contaminantes de dentro das casas, mas, teve suas funes malficas, pois, iniciou o processo de contaminao dos rios.

Esta reforma sanitria levou a problemas serssimos como a proliferao de doenas, como febre tifide, clera, hepatite, causadas pelas excrees de pessoas doentes que tinham seus dejetos lanados nas redes de esgotos que posteriormente eram lanados nos rios. A Alemanha, a Inglaterra e a Frana tiveram seus rios transformados em fontes importantes de epidemias, por conta do lanamento de esgotos, que s foram resolvidas com o desenvolvimento de tcnicas de tratamento de esgotos, que passaram a ser obrigatrios a partir de 1875 e, pela introduo das prticas de clorao das guas de abastecimento.

1.8 - A Revoluo Industrial, o Problema da Poluio Mundial e a Vida Sustentvel

A revoluo industrial, que teve seu incio no sculo XVIII, na Inglaterra em 1760, e seu grande crescimento no sculo XX, levou o mundo a um estgio de grande desenvolvimento, porm, hoje j se tem conhecimento que este desenvolvimento, levou tambm a que toda humanidade ficasse exposta a grandes riscos, que podem ser exemplificados tanto pela ameaa de inexistncia de gua para beber, neste milnio, como pela ameaa da destruio da camada de oznio, que protege a terra dos raios ultravioletas.

A origem da revoluo industrial est no desenvolvimento da indstria txtil. Em um determinado momento, a demanda de tecido no podia ser satisfeita pela antiga roda de fiar, operada manualmente por um tecelo.

No entanto, a indstria txtil exigiu a criao de uma indstria qumica moderna, capaz de abastec-la com os produtos necessrios para a lavagem do algodo e a tintura dos tecidos. Para produzir sabo, era preciso soda. Em 1825, instalou-se, em Glasgow, a maior fbrica de produtos qumicos da Europa. Empregava 3 mil trabalhadores e ocupava 40 hectares. Fabricava soda conforme um mtodo inventado por Nicolas Leblanc, em 1783, que utilizava cido sulfrico. Na fabricao deste cido, produzia-se gs clordrico, produto altamente contaminante, que a fbrica emitia continuamente por sua chamin de 139 metros de altura. Logo se conseguiu diluir esse gs em gua e utiliz-lo no processo de fabricao de tinturas para colorir o algodo, este processo porm, tambm pode levar a um grau de poluio importante, pela gerao de compostos organoclorados.

Alm das indstrias qumicas, desenvolveram-se outras, como as de explosivos e as de fosfatos, usados como fertilizantes na agricultura. O desenvolvimento da Qumica uma das caractersticas da revoluo industrial, assim como o da Matemtica e o da Fsica foram da revoluo cientfica, iniciada quase trs sculos antes.

Nos trs ltimos sculos a populao mundial cresceu oito vezes, enquanto que a produo industrial cresceu cerca de 100 vezes, s nos ltimos cem anos. Este crescimento industrial, no entanto, beneficiou uma parcela muito pequena da populao mundial cerca de 20%, que consomem 80% dos recursos naturais.

A dcada de 60, porm, foi marcada por grandes transformaes e, foi nesta dcada que o homem se deu conta de que preciso mudar sua maneira de pensar o progresso, percebendo que mais importante que progredir, progredir com conscincia da preservao da vida humana e do ambiente em seu entorno. Este pensamento levou ao desenvolvimento de um mercado consumidor mais consciente, que exige alm de qualidade na produo, qualidade de produo. No entanto, este pensamento de conscincia ecolgica e de preservao ambiental, esbarra, sobretudo nos pases de terceiro mundo, no estado de pobreza que vive a populao, que significa uma grande parcela de habitantes da terra vivendo na misria absoluta.

Neste sentido, deve-se entender vida sustentvel como progresso para todos, com preservao da natureza, o que significa dizer profundas mudanas, tanto do ponto de vista tcnico, como do ponto de vista social e sociolgico, na maneira do homem encarar o progresso, ou seja, formas mais justas de desenvolvimento, que no ameacem o equilbrio natural e que levem a menores desnveis sociais.

1.9 - Fatores que tornaram possvel a Revoluo Industrial

Apesar de, no incio do sculo XVIII, a Inglaterra apresentar um certo atraso tcnico em relao a outros pases europeus, a sociedade inglesa tinha uma srie de condies que permitiram a sua rpida industrializao. As revolues do sculo XVII acabaram com os privilgios da nobreza e com a servido dos camponeses, que passaram a procurar emprego livremente nas fbricas. A Revoluo Francesa aconteceu somente em 1789. Alm disso, a populao reduzida favorecia o uso de mquinas para suprir a falta de mo-de-obra. Ao mesmo tempo, a escassez de madeira, na Inglaterra, estimulou a minerao de carvo, importante para a siderurgia. Outro fator decisivo foi sua localizao geogrfica, que convertera a Inglaterra num centro de comrcio mundial, atravs de seus numerosos portos.

Mais ainda, a expanso colonial abriu novos mercados para a exportao dos produtos industriais. Um dado muito significativo que, durante a Revoluo Industrial, as guerras que devastaram o continente europeu se desenvolveram fora de seu territrio, o que permitiu indstria inglesa trabalhar em paz e gerar riqueza.

Mais de 30 anos aps a conferncia de Estocolmo, nota-se ainda uma imensa incapacidade dos Pases de gerar planos, ou estabelecer polticas que faam frente s questes globais relacionadas ao ambiente, sobretudo devido insatisfao dos Pases subdesenvolvidos, ou em desenvolvimento, que acusavam os Pases, ditos de primeiro mundo, de cercear seus programas de desenvolvimento, acusando-os de geradores de poluio.

Neste sentido que neste inicio do sculo XXI, tem-se que pensar em redescobrimento, quando pensa-se em soluo para os problemas ambientais. Redescobrir que os seres vivos devem prover a terra, para mant-la viva, pensando em um novo modo de desenvolvimento que garanta a preservao, e isto s se consegue com educao. A educao no sentido da busca de subsdios, para a ampliao dos conhecimentos que leve ao exerccio da cidadania e da qualidade da vida humana.

1.10 - A gua no Meio

A gua um dos fatores mais importantes para os seres vivos, por isso muito importante saber de que maneira ela se encontra no meio, e qual a sua melhor forma de assimilao.

A gua pode ser encontrada em diversos estados no meio: lquido, nos grandes depsitos de gua salgada, como os mares e oceanos, nos depsitos de gua doce, como os rios, lagos e lagoas e tambm entre as partculas slidas do solo. gasoso, na atmosfera. slido, nas grandes massas de gelo, nas regies polares e nos cumes das montanhas e serras, que apresentam uma certa altitude.

Estas formas so intercambiveis. muito importante compreender estas transformaes para saber o que ocorre com a gua na natureza.

Alguns dos ecossistemas mais complexos esto contidos nos oceanos, que ocupam mais de 70% da superfcie terrestre. A zona costeira representa apenas 10% da zona ocenica total, porm, nela se origina mais da metade da produtividade biolgica dos oceanos, estas zonas abrigam 60% da populao mundial e contm muitas classes de ecossistemas vitais para a vida marinha, (Dias, 1992). De um modo geral, os oceanos se constituem em grandes lixeiras, sendo utilizados para descargas de resduos urbanos e industriais, sedimentos provenientes de eroses e via de regra, so os depsitos de quase todo o resduo radioativo gerado no mundo.

Estes lanamentos indiscriminados de resduos nos oceanos acarretam grandes problemas para a fauna e a flora presentes nestes ecossistemas, chegando mesmo a comprometer seriamente a sua utilizao.

Em qualquer ecossistema que se considere pode-se verificar a existncia de um ciclo de gua que pode ser esquematizado como a seguir.

A energia assimilada pelos seres vivos utilizada pelas clulas por meio de reaes qumicas, que tm lugar em meio aquoso dentro das clulas. esta gua porm, tem que estar disponvel de maneira a ser utilizada diretamente pelos seres vivos, ou seja no estado lquido.

gua no corpo humano e em muitos outros animais e vegetais desempenha no s o papel de estruturao das clulas, como tambm de veculo importante para o transporte de substncias dissolvidas para dentro e fora do organismo e de todos os rgos. Devido a sua capacidade solvente, bem como a sua mobilidade, executa funes como elemento preponderante no sangue e na seiva dos vegetais.

A gua ento, necessria no s para manter a temperatura do corpo humano, mas, tambm para conduzir produtos de excreo, uma vez que possui muita facilidade em atravessar as membranas das clulas, quando no estado lquido.

A gua no estado lquido muito importante para os seres humanos, porque todas as reaes bioqumicas que se processam nestes seres e em muitos outros, ocorrem em meio aquoso. Neste sentido, a gua necessria no s em quantidade, como em qualidade. Ela no pode conter substncias que sejam nocivas ao bom funcionamento dos rgos e clulas do organismo, alm de no poder transportar microrganismos patognicos.

A gua, inevitavelmente, retorna natureza (rios, lagos, oceanos), depois de usada, portanto, todo cuidado deve ser tomado antes do seu lanamento nos corpos receptores, uma vez que estes corpos necessitam de uma qualidade mnima para os seus usos potenciais.

Todo cidado tem o direito a ter gua tratada e o Estado tem o dever de oferecer este servio, este um dever que o cidado outorga ao Estado, atravs do pagamento de impostos. Esta responsabilidade que outorgada ao estado tem o objetivo nico de manter a uniformidade e a segurana com relao aos processos de tratamento, garantindo assim servios eficazes e conseqentemente uma gua de melhor qualidade.

Essa outorga estabelece uma via de mo dupla entre o Estado e o cidado. Todo cidado tem obrigaes que se no cumpridas, estar infringindo esse contrato social que tem para com o Estado. Por exemplo se lanar nas redes pluviais os esgotos de sua residncia, uma vez que essas guas pluviais so lanadas no rio mais prximo, sem passar por qualquer tratamento, por outro lado, o Estado estar lesando a populao se lanar em rios, ou outros corpos receptores, os esgotos da rede sanitria, sem tratamento, prejudicando o seu uso potencial. Isto pode se aplicar ao ensino pblico, todo cidado outorga ao Estado, atravs do pagamento de impostos a funo de prover o ensino pblico, e o Estado estar traindo a confiana do cidado, se este ensino no for de qualidade.

Contudo, a tarefa do Estado de levar gua tratada at a residncia de cada cidado, nem sempre to fcil, muitas vezes a populao prefere ser abastecida pelo poo que cava em seu quintal do que fazer a ligao domiciliar, quando intimado, muitas vezes reagindo com violncia e depedrando as instalaes do sistema de abastecimento, como aconteceu em Salvador quando o Engenheiro Teodoro Sampaio projetou e construiu o primeiro sistema de distribuio de gua na cidade. A populao saiu s ruas indignada, dizendo que no beberia gua de cano.

Reaes desta natureza, freqentemente, so decorrentes da revolta contra a tarifa a ser paga. Estas tarifas parece ser altas quando se pensa que a gua oferecida pela natureza e o nico trabalho fazer chega-la ao cano, porm, esta tarefa no to fcil assim, principalmente se considerarmos que os nossos mananciais, via de regra, esto cheios de impurezas, - muitas vezes pelo descaso que se tem, tanto com os recursos hdricos quanto com os recursos naturais de modo geral - o que torna difcil a transformao desta gua em potvel.

A melhor maneira de se utilizar as reservas hdricas, de forma a manter o equilbrio ambiental e sem causar conflitos lanar mo do Planejamento. Planejar, para aproveitar os recursos hdricos de forma total, sem conflitos nem incompatibilidade.

certo que usar do artifcio do represamento uma das maneiras eficazes encontradas para disciplinar os rios, transformando-os em lagos que enchem na poca das chuvas, armazenando a gua que ser usada no perodo das secas. Dessa forma ter-se-ia vazes regularizadas durante todo o ano, e evitaria inundaes, garantiria o abastecimento e a irrigao e ainda o funcionamento das turbinas de hidreltricas, durante todo o perodo de seca.

Porm, nem sempre estas medidas so tomadas com o cuidado de um planejamento criterioso, que garantiria o uso racional optando por grandes quedas ou grandes volumes dgua, para gerar grandes quantidades de energia.

Como o armazenamento de grandes volumes dgua exige grandes reas de terra, muitas vezes reas imensas de solo so inundadas - afogando e destruindo massas considerveis de material vegetal, aniquilando animais e espcies nativas, chegando mesmo a influir no clima da regio - para produzir quantidades irrisrias de energia, numa demonstrao clara da falta de planejamento, que leve em conta a situao geogrfica e ecolgica, assim como os diversos usos possveis da gua, para que o seu aproveitamento seja mximo.

A barragem de Balbina, construda no Estado do Amazonas, um caso tpico da falta de planejamento. Para sua construo foram inundadas 2.400 Km2 de florestas, formando um lago de apenas 7 metros de profundidade, que hoje transformou-se num pntano, em que proliferam mosquitos.

1.11- O Ciclo do Carbono

O ciclo do carbono to importante quanto o ciclo da gua, para os seres vivos, uma vez que o carbono utilizado pelos vegetais fotossintetizantes na produo de compostos orgnicos.

O carbono ocorre na natureza em diversas formas, na atmosfera ocorre na forma de dixido de carbono.

Na fotossntese o carbono do CO2 reduzido pelo H2 da gua, surgindo desta reduo primeiro os carboidratos, depois os lipdeos e protdeos, de estrutura mais complexas que os primeiros.

Os animais herbvoros recebem das plantas estes compostos orgnicos e sintetizam, a partir deles, outros, o mesmo acontece com os carnvoros que se alimentam destes herbvoros, e com os carnvoros maiores.

Plantas e animais, ao morrerem, so decompostos e o carbono retorna ao meio. Os mecanismos que permitem este retorno so os processos oxidativos (respirao aerbia e anaerbia).

1.12 - O Ciclo do Nitrognio

O nitrognio pode ser encontrado de diversas formas, na atmosfera pode ser encontrado em forma livre, nos organismos de plantas e animais, em forma de compostos orgnicos e no solo ou na gua em forma de nitrognio inorgnico, resultantes geralmente de decomposio de rochas.

O nitrognio atmosfrico oxidado a nitritos e nitratos durante as tempestades, estes compostos so solveis em gua, e os nitratos podem ser absorvidos pelas plantas. As plantas podem ainda absorver os nitratos oriundos da decomposio de rochas.

Existem bactrias que so encontradas em razes e nodosidades das plantas, que tambm so capazes de fixar o nitrognio da atmosfera, cedendo s plantas parte dele. os animais que se alimentam destas plantas incorporam o nitrognio em seu organismo, na forma de protenas especficas.

A decomposio de plantas ou de animais ou a decomposio de produtos de excreo nitrogenados dos seres vivos, como a uria e o cido rico, produz amnia, que convertido a nitritos e estes a nitratos por grupos especficos de bactrias, os nitratos voltam assim ao ponto de partida.

Estes nitratos no entanto, tambm atravs de bactrias especficas, podem ser convertidos a nitrognio gasoso que retorna atmosfera, fechando o ciclo.

1.13 - O Ciclo do Oxignio

O oxignio est presente em praticamente todos os ciclos que mencionou-se at aqui. A atmosfera terrestre constituda aproximadamente de 20% de oxignio. As guas salgadas e doces contm propores variveis de oxignio que so funo de diversos fatores como, presso e temperatura.

O oxignio retirado e devolvido continuamente ao meio, mostrando a importncia deste elemento para o mundo vivo.

1.14 - O Fluxo de Energia num Ecossistema

Os seres vivos produtores de um ecossistema captam energia da luz solar, que consumida na reduo do CO2, molcula simples que contm pouca energia, carboidrato, molcula complexa com muita energia.

Os produtos so consumidos pelos herbvoros que incorporam parte da matria ingerida em seu organismo, eliminando outra parte para o ambiente.

Os herbvoros so consumidos por pequenos carnvoros e por onvoros e ambos so consumidos pelos carnvoros maiores.

H sempre perda de matria cada vez que um ser vivo consome outro, porque no incorpora tudo, mas devolve uma parte do que ingeriu geralmente transformada.

Como a matria orgnica foi construda com consumo de energia, estas perdas de matria representam perdas correspondentes de energia.

medida que se sobe numa pirmide alimentar, vai havendo perda de massa dos seres vivos, a qual chamamos de biomassa. ao mesmo tempo vai havendo uma perda de energia para o meio em que tal pirmide se encontra.

Fluxo de energia pois, esse trnsito de energia entre os diferentes elos de uma cadeia alimentar, ou entre os diferentes nveis trficos de uma pirmide alimentar.

Este fluxo de energia nos diferentes ecossistemas uma via de duas mos. entra energia pela fotossntese e ao mesmo tempo sai energia pela respirao.

1.15 - Balano entre Produo e Consumo

O processo principal, responsvel pela produo de matria orgnica na terra, a partir de compostos inorgnicos a fotossntese.

A decomposio se faz pelos diversos tipos de respirao, aerbia ou anaerbia, entre os quais se incluem muitos processos de fermentao.

Estes dois principais processos de construo e de destruio da matria, orgnica podem ser apresentados em uma nica representao qumica.

6CO2 + 6H20 ( C6H12O6 + 6O2

1.16 - Que fatos podem-se verificar da?

A fotossntese, realizada pelas plantas e por diversos organismos clorofilados o maior provedor de oxignio da natureza, que compensa de um modo geral, numa reao inversa, o consumo de oxignio e a produo de gs carbnico pela respirao de animais e plantas. A fotossntese tambm compensa o consumo de oxignio e a produo de gs carbnico pela queima de lcool ou lenha, se houver nova plantao de cana e o reflorestamento, porm, a emisso de CO2, para a natureza, pela combusto do petrleo e de carvo mineral um processo irreversvel sem reao inversa de compensao.

2 - CONTROLE DE POLUIO DAS GUAS

As diretrizes estabelecidas pelo congresso americano em julho de 1972 no foram alcanadas com a velocidade que se esperava, devido sobretudo crise econmico-financeira de 1973, nos grandes pases do mundo, imposta pelos pases membros da OPEP (choque do petrleo).

O que pode-se inferir disto que, os problemas de poluio no so resolvidos pela simples aprovao de leis, que via de regra so feitas em gabinetes, por pessoas que normalmente tm pouco conhecimento dos processos industriais, e ainda corroborada pela falta de interesse dos responsveis por estes processos em arcar com os altos custos do tratamento.

Analisando as diretrizes desta lei americana verifica-se que nela est embutida a indicao de poluio zero, de difcil alcance do ponto de vista de sua exeqibilidade, uma vez que, s seria alcanada se fosse implementada com custos de tratamento muito elevados (Figura 1), ou seja, s seria justificvel sua implantao na eliminao de poluentes prioritrios.

Esta lei no entanto, abriu novas perspectivas dentro da rea de tratamento de despejos para o controle ambiental, mudando o enfoque conhecido como tratamento-fim-de-tubulao (end-of-pipe), para o projeto integrado de tratamento (in plant), que passa pela possvel reformulao de todo o processo, com vistas sua otimizao e a conseqente MINIMIZAO DOS DESPEJOS HDRICOS gerados na planta industrial.

Figura 1 - CUSTOS X NVEL DE POLUIO

FONTE: Prof. Carlos Russo

CURVA A: Custos Associados Degradao Ambiental

CURVA B: Custos Associados ao Controle de Poluio

CURVA C: Custos Totais

O novo conceito de tratamento de despejos ligado MINIMIZAO DOS DESPEJOS, foi fruto da crescente conscientizao da populao sobre a qualidade do ambiente, que vai refletir na adoo de leis que de forma gradual vm induzindo as industrias adoo de procedimentos que minimizem os seus despejos.

Segundo o prof. Carlos Russo (COPPE) via de regra, o termo minimizao de despejos confundido, equivocadamente, com o termo tecnologia limpa segundo o professor tecnologia limpa corresponde ao avano tecnolgico no desenvolvimento de processo, atravs do qual a partir de uma dada matria-prima, apenas produtos comercialmente utilizveis podem ser produzidos.

No entanto, tanto o termo minimizao de despejos como o termo tecnologia limpa esto calcados na pr - suposio de poluio zero.

GODBLAT et al. (1993), conceituam em seu artigo Zero Discharge: What, Why and How? os termos poluio zero e minimizao de despejos, associados aos conceitos de processos ideais e processos reais, que resumidamente podem ser explicados atravs da Figura 1.

O mnimo da curva de custos totais corresponde a um nvel timo de poluio no qual os custos de controle e degradao se igualam. essa circunstncia se contrape ao nvel de poluio zero.

2.1 - Processos ideais versus processos reais

O processo ideal pode ser definido como aquele em que todas as matrias primas nele utilizadas so integralmente convertidas em produtos utilizveis, como produtos finais ou como produtos intermedirios. Alm disso todos os insumos bsicos, chamados auxiliares de processamento, tais como: catalisadores, solventes, gua de refrigerao e de processo, etc., so integralmente recuperados e levados s suas respectivas qualidades originais, podendo ser reintegrados ao processo.

onclui-se

Conclui-se ento que no processo ideal (poluio zero) h implicao de que:

TODOS OS REAGENTES SEJAM INTEGRALMENTE CONVERTIDOS EM PRODUTOS UTILIZVEIS

TODOS OS AUXILIARES DE PROCESSAMENTO SEJAM INTEGRALMENTE REUTILIZADOS

NO HAJA GERAO DE DESPEJOS

Do exposto pode-se notar que o processo ideal ou no existe, ou economicamente invivel.

No processo real a matria prima processada atravs da utilizao de auxiliares de processamento para gerar produtos. Uma pequena frao da matria prima perdida na forma de despejos em estado fluido (vapor, gs ou lquido), ou ainda atravs da degradao dos auxiliares de processamento, os quais integraro a corrente de despejo final da unidade.

2.2 - Definio do termo poluio zero

No contexto do processo ideal nenhum despejo gerado ou seja, poluio zero implica em que todas as substncias reagentes e insumos so transformados em produtos utilizveis.

No contexto de um processo real existem diversas definies:

1. A ELIMINAO PRIORITRIA DE CERTOS TIPOS DE POLUENTES OU DE COMPOSTOS TXICOS DA CORRENTE DE DESPEJO HDRICO DE UMA CERTA UNIDADE DE PROCESSAMENTO.

Esses poluentes, denominados prioritrios, so includos na categoria dos compostos banidos ou com limites de concentrao regulados por legislao ambiental.

A eliminao mandatria, uma vez que estes poluentes tendem a se concentrar ao longo da cadeia alimentar.

2. SIGNIFICA QUE NENHUMA CORRENTE DE DESPEJO SER DESCARTADA NO CORPO RECEPTOR. TODOS OS POLUENTES CONTIDOS NAS GUAS RESIDURIAS APS SOFREREM ADEQUADO TRATAMENTO SEQNCIAL EM NVEL PRIMRIO SECUNDRIO OU TERCIRIO PODEM SER CONVERTIDOS EM DESPEJOS SLIDOS POR PROCESSOS DE EVAPORAO. O GRANDE PROBLEMA A GERAO DE POLUENTES GASOSOS.

3. UMA DEFINIO MAIS GENRICA INCORPORA PARTE DAS DEFINIES ANTERIORES. SIGNIFICA QUE EMBORA AS VAZES DO DESPEJO DESCARTADO SEJAM ELEVADAS, OS POLUENTES NELE CONTIDOS SO RELATIVAMENTE SEGUROS.

O que se tem que pensar em se tratando de um processo real, e que funo e um desafio para o Engenheiro de Processos, no desenvolvimento de processos que busquem a minimizao dos despejos, uma vez que a eliminao pura e simples das correntes de despejo um paradigma.

Na implantao de um programa de minimizao de despejos, o Engenheiro deve iniciar selecionando as matrias primas e os reagentes que possibilitem a reduo do volume e a gerao de produtos indesejveis, melhorando a eficincia de todas as etapas do processo.

2.3 - Programa de minimizao de despejos

O conceito de minimizao de despejos bastante antigo, talvez sua aplicao primeira date de 1973, porm, s mais recentemente adiqiriu uma importncia no controle de poluio, sobretudo depois de um encontro realizado em 1993, pela Aiche (American Institute of Chemical Engineers) sobre engenharia e desenvolvimento sustentvel.

Neste encontro, no qual foram apresentados mais de 100 trabalhos sobre minimizao de despejos, ficou claro que o desenvolvimento sustentvel est intimamente ligado minimizao de despejos.

As novas leis ambientais agora tambm se preocupam em evitar ou minimizar a poluio em sua fonte, ao invs de se limitar, como de praxe, a atenuar seus efeitos no ambiente.

Com a minimizao dos despejos as indstrias usariam de maneira mais eficiente a matria prima, alcanariam nveis de produo compatveis com a proteo ambiental, ao mesmo tempo que reduziriam os gastos com o tratamento de despejos.

Hoje em dia a gerao de despejos no controlada vista no mais s como um problema ambiental, e sim tambm como um processo ineficiente.

Minimizao de despejos ento, significa aumentar a produtividade, reduzir custos operacionais e com isso aumentar a margem de lucro.

Segundo DELCAMBRE (1988) os objetivos bsicos de um programa de minimizao de despejos so:

REDUZIR A QUANTIDADE DE DESPEJOS LANADOS AO AMBIENTE;

RECUPERAR, DAS DIFERENTES CORRENTES QUE COMPEM OS DESPEJOS DE UMA PLANTA DE PROCESSAMENTO INDUSTRIAL, PRODUTOS COMERCIALMENTE ATRAENTES;

DESENVOLVER PROJETOS E PROCESSOS COM VISTAS REDUO DE DESPEJOS,

TER RETORNO RPIDO DOS INVESTIMENTOS RELACIONADOS IMPLANTAO DO PROGRAMA.

A reduo de despejos na fonte se constitui na melhor e mais racional estratgia de minimizao de despejos, simplesmente porque no pode haver impacto ambiental de um despejo que no foi gerado.

Pode ser a seguinte a hierarquia de procedimentos para o gerenciamento de resduos.

1. REDUO DOS DESPEJOS NA FONTE

2. RECICLO/RECUPERAO/UTILIZAO E REUTILIZAO DOS DESPEJOS

3. TRATAMENTO E DISPOSIO FINAL DO DESPEJO

(1) REDUO DOS DESPEJOS NA FONTE

Conseguida atravs de procedimentos criteriosos. Uma ou mais das medidas abaixo podem ser aplicadas:

ALTERAO DO PRODUTO: ATRAVS DA SUBSTITUIO OU ALTERAO DA SUA COMPOSIO;

CONTROLE NAS FONTES: ALTERAO DAS MATRIAS PRIMAS OU DO PROCESSO;

CONSERVAO DA GUA CONTAMINADA: OPERAO DA PLANTA EM CIRCUITO FECHADO;

SEGREGAO DAS CORRENTES DE DESPEJO,

ALTERAES NO PROCESSO: MTODO MAIS EFETIVO PORM, MAIS DIFCIL.

(2) RECICLO: RECUPERAO/REUTILIZAO

Visam a reutilizao do despejo, devendo ser adotados aps esgotadas as oportunidades de reduo.

No que se refere ao reciclo deve-se saber se algum despejo contm algum produto passvel de ser recuperado ou reciclado.

De acordo com FROMM et al. (1987) e DRABKIN et al. (1988) o programa de minimizao de despejos bsicamente constituido de 5 etapas

(a) INICIAO: FORMAR O GRUPO DE AUDITORIA

DEFINIR OBJETIVOS

ORGANIZAR O GRUPO SEGUNDO OS OBJETIVOS

(b) PR - AUDITORIA: PREPARAR O GRUPO PARA A AUDITORIA

ESCOLHER AS CORRENTES DO PROCESSO

QUE IRO COMPOR O PROGRAMA

(c) AUDITORIA: INSPECIONAR A PLANTA

ESTABELECER AS OPES PARA A REDUO DOS DESPEJOS

AVALIAR AS OPES ESTABELECIDAS

SELECIONAR AS OPES EXEQIVEIS

(d) PS - AUDITORIA: ANALISAR AS OPES EXEQVEIS

DO PONTO DE VISTA TCNICO

(e) EXECUO: PROJETAR

START - UP

MONITORAR O DESEMPENHO DO PROGRAMA

Um programa destes s ter chances de xito se contar com a participao de todas as pessoas envolvidas no processo, e no s daquelas envolvidas com as questes ambientais.

3 - NOES SOBRE A QUALIDADE DA GUA

Segundo VON SPERLING (1996) a qualidade da gua resultante de fenmenos naturais e da atuao do homem, em outras palavras a qualidade da gua funo do uso e da ocupao do solo na bacia hidrogrfica, devido aos seguintes fatores:* CONDIES NATURAIS: A qualidade das guas afetada pelo escoamento superficial e pela infiltrao do solo, devido a precipitao atmosfrica.

* INTERFERNCIA DO HOMEM: A forma como o homem ocupa o solo tem uma implicao direta na qualidade da gua, quer seja na gerao de resduos domsticos ou industriais, quer seja na aplicao de defensivos agrcolas no solo, contribuindo para a introduo de compostos na gua.

Alm da qualidade da gua existente, pode-se falar tambm na qualidade desejvel para uma gua que funo do uso previsto para a mesma.

portanto, de fundamental importncia o estudo da qualidade da gua para se caracterizar as conseqncias de uma determinada atividade poluidora, ou ainda para se estabelecer os meios para que se satisfaa determinado uso da gua.

3.1 - A gua na natureza

3.1.1 - Distribuio da gua na terra:

sabido que gua fundamental para a manuteno da vida do planeta, neste sentido tambm de fundamental importncia saber como est distribuda e como circula no mesmo.

Esto disponveis na terra 1,36x1018 m3 de gua, assim distribudos:

GUA DO MAR:--------------97,0%

GELEIRAS:---------------------2,2%

GUA DOCE:---------------- 0,8%

GUA SUBTERRNEA: ----97%

GUA SUPERFICIAL:--------3%

TOTAL--------------------------100%

Estes nmeros mostram a importncia de se preservar os recursos hdricos existentes no nosso planeta, uma vez que, somente uma pequena frao destes recursos est disponvel para ser utilizada mais facilmente, devendo-se portanto evitar sua contaminao.

3.2 - O ciclo hidrolgico

De uma maneira simplificada pode-se dizer que so os seguintes os mecanismos de transferncia da gua na natureza:

PRECIPITAO

ESCOAMENTO SUPERFICIAL

INFILTRAO

EVAPORAO

TRANSPIRAO

3.3 - Os usos da gua

Os principais usos da gua so os seguintes:

ABASTECIMENTO DOMSTICO

ABASTECIMENTO INDUSTRIAL

IRRIGAO

DESSEDENTAO DE ANIMAIS

AQUICULTURA

PRESERVAO DA FLORA E DA FAUNA

RECREAO E LAZER

HARMONIA PAISAGSTICA

GERAO DE ENERGIA ELTRICA

NAVEGAO

DILUIO DE DESPEJOS

Os quatro primeiros usos implicam na retirada da gua das colees hdricas, e os dois primeiros esto associados a um tratamento prvio da gua. o primeiro considerado o uso mais nobre da gua. o ltimo considerado o uso menos nobre.

3.4 - Impurezas encontradas na gua

As principais impurezas encontradas na gua lhe impem caractersticas FSICAS QUMICAS E BIOLGICAS. Caractersticas estas que podem estar traduzidas na forma de PARMETROS DE QUALIDADE DA GUA.

As principais caractersticas da gua so

CARACTERSTICAS FSICAS: associadas sobretudo aos slidos presentes, que podem ser EM SUSPENSO, COLOIDAIS OU DISSOLVIDOS.

CARACTERSTICAS QUMICAS: associadas s presenas de MATRIA ORGNICA OU INORGNICA CARACTERSTICAS BIOLGICAS: associadas s presenas de SERES DE SERES VIVOS OU MORTOS. dentre os seres vivos tm-se os pertencentes aos reinos ANIMAL, VEGETAL e os PROTISTAS.

Slidos Gases Inorgnicos Orgnicos

suspensos Ser Vivo

colidais Matria em Animais

Dissolvidos Decomposio Vegetais

Protistas

Os slidos presentes na gua podem ser classificados pelo TAMANHO e por suas CARACTERSTICAS QUMICAS.

a) Classificao por Tamanho

Esta diviso sobretudo uma diviso prtica. as partculas de menor dimenso, capazes de passar por papel de filtro de tamanho especificado, correspondem aos slidos dissolvidos. as partculas de maior dimenso retidas pelo papel de filtro so chamadas de slidos em suspenso. na verdade deveria se falar de slidos filtrveis e no filtrveis. Existem ainda os slidos que esto em uma faixa intermediria de tamanho que so os chamados slidos colidais. como estes slidos so muito difceis de serem identificados a maior parte deles entra na classificao como slidos dissolvidos.

b) Classificao pelas Caractersticas Qumicas

Ao se submeter os slidos a uma temperatura de 550oC a frao que volatilizada chamada de frao orgnica, enquanto que a frao que permanece aps a combusto chamada de frao inorgnica. deste modo, pode-se dizer que os slidos volteis representam uma estimativa da matria orgnica e os slidos no volteis, tambm chamados de fixos, representam a matria inorgnica.

3.5 - Parmetros de qualidade da gua

3.5.1 - Parmetros Fsicos

COR

TURBIDEZ

SABOR E ODOR

TEMPERATURA

3.5.2 - Parmetros Qumicos

pH ALCALINIDADE ACIDEZ DUREZA FERRO E MANGANS CLORETOS NITROGNIO FSFORO OXIGNIO DISSOLVIDO MATRIA ORGNICA MICROPOLUENTES ORGNICOS MICROPOLUENTES INORGNICOS

3.5.3 - Parmetros Biolgicos

TODOS LIGADOS PRESENA DE MICRORGANISMOS.

3.6 - Poluio das guas

Conceitos Bsicos

De acordo com VON SPERLING (1996) poluio de guas a adio de substncias ou de forma de energia que, direta ou indiretamente, alterem a natureza do corpo dgua, de uma maneira tal que prejudique os legtimos usos que dele so feitos.

Ainda segundo VON SPERLING (1996) existem duas formas em que a fonte de poluentes pode atingir um determinado corpo receptor.

POLUIO PONTUAL

POLUIO DIFUSA

Na poluio pontual os poluentes atingem o corpo receptor de forma concentrada no espao, como o caso da descarga de um emissrio submarino.

Na poluio difusa, os poluentes entram no corpo receptor distribudos ao longo de parte da sua extenso, como no caso da poluio pela drenagem pluvial natural.

Vamos nos centralizar no controle da poluio pontual atravs do tratamento das guas residurias urbanas e industriais.

3.7 - Quantificao da carga poluidora

A eficcia das medidas de controle e a avaliao do impacto da poluio so feitas atravs da quantificao das cargas poluidoras afluentes ao corpo receptor. para isso so necessrios levantamentos de campo na rea de estudo tais como, amostragem dos poluentes, anlises de laboratrio. medio de vazes e outros. de grande importncia estes levantamentos, porm, se no for possvel faze-lo deve-se ir em busca de dados na literatura.

Segundo MOTA (1988) so as seguintes as informaes tpicas que devem ser obtidas em um levantamento sanitrio de uma bacia hidrogrfica:

dados fsicos da bacia: aspectos geolgicos; precipitao pluviomtrica e escoamento temperatura; evaporao etc. informaes sobre o comportamento hidrulico dos corpos receptores: vazes mxima, mdia e mnima; volumes de reservatrios; velocidades de escoamento; profundidade, etc. uso e ocupao do solo: tipos; densidades; perspectivas de crescimento; distritos industriais. caracterizao scio-econmica: demografia; desenvolvimento econmico, etc. usos mltiplos das guas.

requisitos de qualidade para o corpo receptor.

localizao quantificao e tendncia das principais fontes poluidoras.

diagnstico da situao atual da qualidade da gua: caractersticas fsicas, qumicas e biolgicas.

So trs as principais fontes poluentes:

ESGOTOS DOMSTICOS

DESPEJOS INDUSTRIAIS

ESCOAMENTO SUPERFICIAL

Os poluentes devem ser quantificados em termos de sua carga poluidora, que expressa em termos da massa por unidade de tempo. o calculo da carga poluidora deve ser calculada por um dos seguintes mtodos, dependendo do tipo de problema em anlise. da origem do poluente e dos dados disponveis. recomendado que se trabalhe em unidades consistentes, como por exemplo kg/d.

Carga = concentrao x vazo (esgotos domsticos1 e industriais2)

Carga = contribuio per capta x populao (1)

Carga = contribuio por unidade produzida x produo (2)

Carga = contribuio por unidade de rea x rea (drenagem superficial).

3.8 - Caractersticas das guas residurias

Esgotos Domsticos1. CARACTERIZAO DA QUANTIDADE DE ESGOTO

VAZO DOMSTICA

Por vazo domstica entende-se a vazo oriunda dos domiclios, assim como aquelas das atividades comerciais e institucionais que compem uma determinada localidade. pode existir ainda valores de fontes pontuais, que devem ser computados separadamente e acrescentados aos valores globais.

De um modo geral a vazo domstica do esgoto calculada com base na vazo de gua da respectiva localidade, que calculada em funo da populao de projeto e de um valor atribudo para o consumo mdio dirio de gua de uma pessoa, denominado quota per capta (QPC).

Para o projeto de uma estao de tratamento no basta considerar apenas a vazo mdia, necessrio tambm a quantificao dos valores mnimos e mximos de vazo, por razes hidrulicas e de processo.

Consumo Mdio de gua

Este consumo influencia diretamente a vazo domstica. a tabela a seguir apresenta valores da quota per capta para populaes com ligaes domiciliares.

Porte da ComunidadeFaixa da Populao (hab)Consumo Per Capta (L/hab.d)

Povoado Rural250.000151-300

Fonte: Von Sperling (1996)

Os dados apresentados na tabela acima so valores mdios, que esto sujeitos a variaes ligadas mais diversos fatores, tais como, clima, condies econmicas da comunidade, grau de industrializao, custo da gua, etc.

Vazo Mdia de Esgoto

Geralmente a produo de esgoto corresponde aproximadamente ao consumo de gua. porm, a frao de esgotos afluente rede de coleta pode variar, uma vez que, parte da gua consumida pode ser incorporada rede pluvial. Outros fatores que podem influenciar so: ligaes clandestinas dos esgotos rede pluvial, ligaes indevidas dos esgotos rede pluvial e infiltrao.

chamado de coeficiente de retorno a frao de gua fornecida afluente rede de coleta na forma de esgoto (r = vazo de esgoto/vazo de gua). os valores de r variam de 60% a 100%. um valor usualmente adotado 80% (r = 0,8).

O clculo da vazo domstica mdia de esgoto dado por:

Qdmed = Pop . QPC . R (m3/d)1000

Qdmed = Pop . QPC . R (l/s)86400

em que, Qdmed = vazo domstica mdia de esgotos (m3/d)

QPC = quota per capta de gua (ver quadro 1.1)

R = coeficiente de retorno de esgoto/gua

Variaes de Vazo, Vazes Mximas e Mnimas

O consumo de gua e a gerao de esgoto de uma determinada localidade varia ao longo do dia (variaes horrias), ao longo da semana (variaes dirias) e ao longo do ano (variaes sazonais).

A CETESB e a maioria dos rgos adota os seguintes coeficientes de variao da vazo mdia de gua.

K1 = 1,2 (coeficiente do dia de maior consumo)

K2 = 1,5 (coeficiente da hora de maior consumo)

K3 = 0,5 (coeficiente da hora de menor consumo)

As vazes mxima e mnima de gua podem ser dadas pelas seguintes relaes (Von Sperling,1996):

Qdmax = Qdmed . K1 . K2

Qdmin = Qdmed . K3

Esgotos Industriais

1. CARACTERIZAO DA QUANTIDADE

VAZES INDUSTRIAIS

As vazes industriais de esgotos dependem sobretudo, do tipo e porte da indstria, processo, grau de reciclagem, existncia de pr - tratamento, etc. as vazes dos esgotos industriais so portanto, bem diferentes mesmo de duas indstrias que fabriquem o mesmo produto.

Se na localidade de implantao da ETE houver indstrias que contribuam com uma carga razovel rede pblica, necessrio o conhecimento das vazes, uma vez que estes despejos podem exercer uma grande influncia no projeto e operao da ETE.

Com relao ao consumo de gua e gerao de despejos as seguintes informaes so importantes:

CONSUMO DE GUA

Volume Consumido Total (Por Dia ou Ms)

Volume Consumido Nas Diversas Etapas Do Processo

recirculaes internas

Origem Da gua (Abastecimento Pblico, Poos etc.)

Eventuais Sistemas De Tratamento De gua Internos

PRODUO DE DESPEJOS

Vazo Total

Nmero De Pontos De Lanamento (Com a Etapa do Processo Associado a Cada Ponto)

Regime De Lanamento (Contnuo ou Intermitente; Durao e Freqncia) de Cada Ponto de Lanamento

Pontos de Lanamento (Rede Coletora, Curso Dgua)

Eventual Mistura dos Despejos com Esgotos Domsticos e guas Pluviais

Caso no se disponha de Informaes especficas o quadro que ser distribudo pode servir como orientao inicial.

3.9 - Caracterizao da qualidade dos esgotos

Parmetros de Qualidade

De um modo geral os esgotos domsticos contm aproximadamente 99,9% de gua. a frao restante inclui os slidos orgnicos e inorgnicos, suspensos e dissolvidos, alm dos microrganismos. devido a essa frao de 0,1% que os esgotos devem ser tratados.

muito difcil caracterizar composto a composto um determinado esgoto, por esta razo para o projeto de uma estao de tratamento lana-se mo da utilizao de parmetros indiretos que indicam o potencial poluidor do resduo em questo. estes parmetros definem a qualidade do esgoto e so subdivididos em trs categorias a saber: FSICOS, QUMICOS E BIOLGICOS.

Principais Parmetros

Para esgotos predominantemente domsticos os parmetros principais que merecem destaque devido a sua importncia so:

SLIDOS

INDICADORES DE MATRIA ORGNICA

NITROGNIO

FSFORO

INDICADORES DE CONTAMINAO FECAL

Slidos

Com exceo dos gases dissolvidos todos os contaminantes da gua contribuem para a carga de slidos. estes slidos podem ser classificados da seguinte maneira: (a) de acordo com seu tamanho e estado; (b) de acordo com suas caractersticas qumicas e (c) de acordo com sua decantabilidade.

Classificao por Tamanho e Estado

SLIDOS EM SUSPENSO

SLIDOS DISSOLVIDOS

Classificao pelas Caractersticas Qumicas

SLIDOS VOLTEIS

SLIDOS FIXOS

Classificao pela Decantabilidade

SLIDOS EM SUSPENSO SEDIMENTVEIS

SLIDOS EM SUSPENSO NO SEDIMENTVEIS

Matria Orgnica Carboncea

A matria orgnica presente nos esgotos responsvel pelo principal problema de poluio das guas, que o consumo de oxignio dissolvido consumido pelos microrganismos nos seus processos metablicos de utilizao e estabilizao da matria orgnica. a seguinte a constituio da matria orgnica carboncea:

COMPOSTOS DE PROTENAS (~ 40%)

CARBOIDRATOS (~ 25 a 50%)

GORDURA E LEOS (~10%)

URIA, SURFACTANTES, FENIS, PESTICIDAS E OUTROS

A matria orgnica carboncea (baseada no carbono orgnico) presente nos esgotos divide-se nas seguintes fraes: (a) classificao quanto forma e tamanho: em suspenso ou particulada e dissolvida ou solvel; (b) classificao quanto a biodegradabilidade: inerte e biodegradvel.

No possvel determinar em laboratrio todos os componentes da matria orgnica carboncea, sobretudo devido diversidade de forma e compostos em que a mesma pode se apresentar. Em geral so utilizados mtodos diretos ou indiretos para a determinao da matria orgnica:

Mtodos Indiretos: Medio do Consumo de Oxignio DEMANDA BIOQUMICA DE OXIGNIO (DBO) OU 5

DEMANDA LTIMA DE OXIGNIO (DBOU) OU 20

DEMANDA QUMICA DE OXIGNIO (DQO)

Mtodos Diretos: Medio do Carbono Orgnico CARBONO ORGNICO TOTAL (COT)

a) DEMANDA BIOQUMICA DE OXIGNIO

Quando um determinado resduo lanado no corpo receptor um dos primeiros efeitos que se observa, a diminuio da concentrao de oxignio dissolvido. Se este resduo tratado atravs de tratamentos biolgicos aerbios necessrio o adequado fornecimento de oxignio para que as bactrias processem a degradao da matria orgnica.

Destes fatos surgiu a idia de se medir a fora poluente dos despejos pela sua real necessidade de oxignio, o que significa dizer uma quantificao indireta da potencialidade da gerao do impacto e no a medida direta do impacto.

Esta medida poderia ser feita atravs da estequiometria da reao de oxidao da matria orgnica desde que conhecida a composio desta. No caso de esgotos domsticos e/ou industriais isto se torna um problema, devido heterogeneidade de suas composies.

Como uma maneira de solucionar tais problemas foi ento proposto medir, em laboratrio, o consumo de oxignio que um determinado volume padronizado de resduo demanda em um perodo de tempo pr-fixado. Desta maneira foi introduzido o conceito de Demanda Bioqumica de Oxignio (DBO), que nada mais que a quantidade de oxignio requerida para estabilizar, atravs de processos bioqumicos, a matria orgnica carboncea. sendo portanto, uma indicao indireta do carbono orgnico biodegradvel.

A estabilizao completa da matria orgnica carboncea dura cerca de vinte (20) dias, para se padronizar os resultados e para se ter um nmero maior de dados para comparao as seguintes padronizaes devem ser adotadas:

proceder a anlise no 5o dia (para esgotos domsticos tpicos este consumo do 5o dia pode ser relacionado com o consumo total final).

o teste deve ser efetuado temperatura de 20oc , uma vez que temperaturas diferentes interferem no metabolismo bacteriano, alterando a DBO de 5 dias e a DBO ltima.

A DBO padro ento a DBO5 realizada 20oc. em geral na literatura, quando se fala em DBO est se falando em DBO5 20oc.

Em resumo o teste da DBO pode ser explicado simplificadamente da seguinte maneira: coleta-se uma amostra, faz-se a medida da concentrao de oxignio dissolvido (OD). cinco dias aps, com a amostra mantida em um frasco fechado e incubado a 20oc , determina-se a nova concentrao, j reduzida devido ao consumo de oxignio durante o perodo. A diferena entre o teor de OD no dia zero e no 5o dia representa o oxignio consumido para a oxidao da matria orgnica, sendo portanto a DBO5

Para resduos com alta concentrao em matria orgnica, como o caso dos esgotos domsticos, algumas adaptaes tm que ser feitas, uma vez que o oxignio pode ser consumido totalmente antes dos 5 dias. Faz-se necessrio ento a realizao de diluies para reduzir a concentrao de matria orgnica, possibilitando que o consumo em 5 dias seja numericamente inferior ao oxignio disponvel na amostra.

As principais vantagens do teste da DBO, que ainda no conseguiram ser igualados por nenhum outro teste so:

A INDICAO APROXIMADA DA FRAO BIODEGRADVEL DO DESPEJO

A INDICAO DA TAXA DE DEGRADAO DO DESPEJO

A INDICAO DA TAXA DE CONSUMO DE OXIGNIO EM FUNO DO TEMPO

A DETERMINAO APROXIMADA DA QUANTIDADE DE OXIGNIO REQUERIDA PRA A ESTABILIZAO BIOLGICA DA MATRIA ORGNICA PRESENTE.

Este teste apresenta no entanto, algumas limitaes a saber:

SE OS MICRORGANISMOS PRESENTES NO ESTIVEREM ADAPTADOS AO DESPEJO, AS CONCENTRAES DE DBO DETERMINADAS NO SO VERDADEIRAS E NA MAIORIA DAS VEZES SO FALSOS VALORES BAIXOS

OS MICRORGANISMOS PODEM SER INIBIDOS OU DESTRUIDOS POR METAIS PESADOS E OUTRAS SUBSTNCIAS TXICAS

OS MICRORGNISMOS RESPONSVEIS PELA OXIDAO DA AMONIA DEVEM SER INIBIDOS PARA EVITAR QUE A NITRIFICAO CONSUMA O OXIGNIO DISSOLVIDO E INTERFIRA NA DEMANDA CARBONCEA

A RELAO DBOU/DBO5, VARIA EM FUNO DO DESPEJO

A RELAO DBOU/DBO5, VARIA PRA UM MESMO DESPEJO AO LONGO DA LINHA DE TRATAMENTO DE ETE

O TESTE DEMORA NO MNIMO 5 DIAS NO SENDO TIL PARA EFEITO DE CONTROLE OPERACIONAL DE UMA ESTAO DE TRATAMENTO DE ESGOTO

b) DEMANDA QUMICA DE OXIGNIO (DQO)

O teste da DQO mede o consumo de oxignio durante a oxidao qumica da matria orgnica, sendo portanto uma indicao indireta do teor de matria orgnica.

3.10 - Qual a principal diferena entre os testes de DBO e DQO?

A DQO corresponde a uma oxidao qumica da matria orgnica, obtida por meio de um forte oxidante (dicromato de potssio) em meio cido.

As principais vantagens do teste da DQO so:

O TESTE LEVA CERCA DE 2 HORAS PRA SER REALIZADO

O SEU RESULTADO D UMA INDICAO DO OXIGNIO REQUERIDO PARA A ESTABILIZAO DA MATRIA ORGNICA

O TESTE NO AFETADO PELA NITRIFICAO, DANDO UMA INDICAO APENAS DA MAT;RIA ORGNICA CARBONCEA

Suas principais limitaes so:

NESTE TESTE SO OXIDADAS TANTO A FRAO BIODEGRADVEL, QUANTO A FRAO INERTE DO DESPEJO. HA PORTANTO UMA SUPERESTIMATIVA DO OXIGNIO A SER CONSUMIDO NO TRATAMENTO BIOLGICO DOS DESPEJOS

O TESTE NO FORNECE INFORMAO SOBRE TAXA DE CONSUMO DE MATRIA ORGNICA AO LONGO DO TEMPO

CERTOS CONSTITUINTES INORGNICOS PODEM SER OXIDADOS E INTERFERIR NO RESULTADO

Existe uma relao entre a DBO e a DQO que pode fornecer algumas informaes sobre o despejo e as provveis indicaes de tratamento. esta relao no entanto, varia de despejo para despejo.

Relao DQO/DBO baixa

FRAO BIODEGRADVEL ELEVADA

PROVVEL INDICAO PARA TRATAMENTO BIOLGICO

Relao DQO/DBO elevada

A FRAO INERTE (NO BIODEGRADVEL) ELEVADA

SE A FRAO NO BIODEGRADVEL NO FOR IMPORTANTE EM TERMOS DE POLUIO DO CORPO RECEPTOR, POSSVEL INDICAO PARA TRATAMENTO BIOLGICO

SE A FRAO NO BIODEGRADVEL FOR IMPORTANTE EM TERMOS DE POLUIO DO CORPO RECEPTOR,POSSVEL INDICAO PARA TRATAMENTO FSICO-QUMICO

c) CARBONO ORGNICO TOTAL (COT)

Neste teste o carbono orgnico medido diretamente atravs de medidas instrumentais, sobretudo eficiente para amostras com baixas concentraes em matria orgnica. neste teste medido todo carbono liberado na forma de CO2.

Nitrognio

O nitrognio na biosfera alterna-se em vrias formas e estados de oxidao, como resultado de diversos processos bioqumicos. no meio aqutico o nitrognio pode ser encontrado nas seguintes formas:

NITROGNIO MOLECULAR (N2), SENDO LIBERADO PARA A ATMOSFERA

NITROGNIO ORGNICO (DISSOLVIDO E EM SUSPENSO)

AMNIA (LIVRE - NH3 E IONIZADA - NH4+)

NITRITO (NO2-)

NITRATO (NO3-)

O nitrognio um componente bastante importante na gerao e no controle de poluio das guas devido principalmente a fatores relacionados com a poluio das guas e do prprio tratamento de efluentes.

Com relao poluio das guas pode-se destacar os seguintes aspectos: (1) o nitrognio um elemento indispensvel para o crescimento de algas, e em grandes concentraes pode levar a acelerar o processo de eutrofizao que um processo natural de envelhecimento de corpos receptores estagnados.(2) nos processos de converso da amnia a nitrito e este a nitrato ha um consumo de oxignio dissolvido nos corpos dgua receptores.(3) na forma de amnia livre o nitrognio diretamente txico aos peixes. (4) na forma de nitrato o nitrognio est associado doenas como a metahemoglobinemia

Com relao ao tratamento de esgotos .os seguintes aspectos devem ser considerados (1) o nitrognio um elemento indispensvel para o crescimento de microrganismos responsveis pelo tratamento biolgico. (2) nos tratamentos aerbios o nitrognio compete diretamente com a degradao carboncea, apesar de sua degradao comear a ocorrer aps a degradao daquela materia.

Fsforo

O fsforo, de um modo geral, apresenta-se de trs forma na gua:

ORTOFOSFATO

POLIFOSFATO

FSFORO ORGNICO

Os ortofosfatos so diretamente disponveis para o metabolismo biolgico sem necessidade de converso a formas mais simples. O solo, os detergentes, os fertilizantes, os despejos industriais e os esgotos domsticos, so as principais fontes de ortofosfato na gua.

O pH influencia diretamente na forma como os ortofosfatos se apresentam na gua. Nos esgotos domsticos a forma predominante de fsforo o HPO4. Outras formas so PO4-3, HPO42-, H2PO4, H3PO4.

Os polifosfatos so molculas mais complexas, com dois ou mais tomos de fsforo. Por meio do mecanismo de hidrlise (usualmente lenta) os polifosfatos se transformam em ortofosfatos.

O fsforo orgnico de menor importncia nos esgotos domsticos, mas pode ser importante em guas residurias industriais e lodos oriundos de tratamento de esgotos. O fsforo orgnico convertido a ortofosfatos, nos tratamentos de esgoto e nos corpos receptores.

O fsforo importante porque um nutriente essencial para o crescimento dos microrganismos responsveis pela estabilizao da matria orgnica e para o crescimento de algas.

Indicadores de Contaminao Fecal

extremamente difcil a deteco de agentes patognicos, como bactrias e protozorios e vrus, em uma amostra de gua, devido s suas baixas concentraes, o que necessitaria de um grande volume de amostra, para a deteco de um nico ser patognico. As principais razes destas dificuldades so: Em uma populao apenas uma determinada faixa apresenta doenas de veiculao hdrica; Nas fezes dos habitantes a presena de patognicos pode no ocorrer em elevada proporo; Aps o lanamento no corpo receptor ou no sistema de esgotos h ainda uma grande diluio do despejo contaminado.

Estas dificuldades so superadas por meio do estudo dos chamados organismos indicadores de contaminao fecal. Estes organismos no so patognicos mas, do uma indicao satisfatria de quando uma gua apresenta contaminao por fezes humanas ou de animais e, assim, a sua potencialidade para transmitir doenas.

Os organismos mais comumente utilizados para esta indicao so as bactrias do grupo coliforme. As principais razes para a utilizao do grupo coliforme so: Apresentam-se em grande quantidade nas fezes humanas; Apresentam-se em grande nmero apenas nas fezes do homem e de animais de sangue quente; Apresentam resistncia aproximadamente similar maioria das bactrias patognicas intestinais; As tcnicas bacteriolgicas para deteco de coliformes so rpidas e econmicas.

3.11 - Caractersticas de esgotos industriais

Conceitos Gerais

Como j mencionado anteriormente os esgotos industriais apresentam uma variabilidade muito grande de caractersticas, dependendo de sua origem, o que dificulta sobremaneira uma generalizao. Em todo caso sob o ponto de vista do tratamento biolgico os seguintes parmetros so bastante importantes:

Biodegradabilidade: capacidade de serem degradados atravs de processos bioqumicos por microrganismos.

Tratabilidade: facilidade de tratamento atravs de processos biolgicos.

Concentrao de Matria Orgnica: em termos de DBO que pode ser maior ou menor que dos esgotos domsticos. Se maior grande indicao para remoo por processos biolgicos de tratamento. Se menor forte indicao de despejos inorgnicos, que hoje em dia j podem ter indicao de tratamento por processos biolgicos.

Disponibilidade de Nutrientes: a disponibilidade dos nutrientes C:P:N essencial para o desenvolvimento e crescimento dos microrganismos intervenientes nos processos biolgicos de tratamento, esta disponibilidade em geral est presente nos esgotos domsticos, no caso de esgotos industriais muitas vezes estes nutrientes tm que ser acrescentados.

Toxidez: certos componentes txicos podem inibir ou at mesmo inviabilizar o tratamento biolgico, porm j existem tratamentos biolgicos para reduo de componentes txicos de efluentes industriais.

Equivalente Populacional

Este parmetro indica a equivalncia entre o potencial poluidor de uma indstria, geralmente em termos de matria orgnica, e uma determinada populao que produza esta mesma carga poluidora. quando se diz que uma industria tem o equivalente populacional de 30.000 habitantes, significa dizer que esta indstria tem um poder poluidor, em termos de carga de DBO, que eqivale carga gerada por uma cidade de 30.000 habitantes. o clculo do equivalente populacional de DBO feito pela seguinte expresso:

EP = carga de DBO da indstria (kg/d)contribuio per capta de DBO (kg/hab.d)

Freqentemente adota-se para contribuio per capta o valor de 54gDBO/hab.d.

4- IMPACTO DO LANAMENTO DE EFLUENTES NOS CORPOS RECEPTORES

4.1 - Poluio por Matria Orgnica e Autodepurao

A introduo de matria orgnica em um corpo dgua resulta, indiretamente, no consumo de oxignio dissolvido. Tal se deve aos processos de estabilizao da matria orgnica realizada pelas bactrias decompositoras, as quais utilizam o oxignio disponvel no meio lquido para a sua respirao. O decrscimo da concentrao de oxignio dissolvido tem diversas implicaes do ponto de vista ambiental, constituindo-se em um dos principais problemas de poluio das guas em nosso meio.

Qual a importncia deste fenmeno no tratamento de resduos?

Qualidade

Nvel

Eficincia

Em termos mais amplos, o fenmeno

O inicio da autodepurao se da a partir da incorporao de Matria orgnica no corpo dgua

Qual a importncia de conhecer este fenmeno?

Utilizar a Capacidade de Assimilao dos corpos

Estabelecer limites para poluio dos corpos dgua

4.2 - Autodepurao - Anlise Ecolgica

O que ocorre quando se introduz poluentes em um corpo dgua?

poluio

Ecossistema Desordem Novo Equilbrio

em equilibrio inicial comunid. estvel

Como Detectar as condies de um Ecossistema?

Pela Diversidade Das Espcies Condies Naturais - grande quantidade e muitas espcies

Condies Perturbadas- grande quantidade de uma espcie

A poluio Seletiva para as EspciesEstgios de Autodepurao: Zonas fisicamente identificveis.

ZONAS DE AUTODEPURAO:

Degradao

Decomposio Ativa Recuperao guas Limpas

1 - Zona de guas Limpas

2 - Zona de Degradao

3 - Zona de Decomposio Ativa

4 - Zona de Recuperao

5 - Zona de guas Limpas

Principais Caractersticas Das Zonas De AutodepuraoZONA DE DEGRADAO

Ecossistema Perturbado

Alta Concentrao de Matria Orgnica Formao de Bancos de Lodo Presena de Microrganismos (predominncia aerbios) Produtos: CO2 (oxidao aerbia); H2S (oxidao anaerbia); Compostos NitrogenadosZONA DE DECOMPOSIO ATIVA

Ecossistema comea a se organizar (decomposio ativa de matria orgnica)

Colorao da gua intensa, com lodo escuro ao fundo

Menor concentrao de Oxignio dissolvido

Diminuio do n0 de bactrias decompositoras, devido reduo de alimento, incidncia de luz, floculao, etc.

Produtos: CO2, H2S, H2O, CH4, NH3, mercaptanas, etc.

Elevao do n0 de protozorios e surgimento de larvas e de insetos

ZONA DE RECUPERAO

Inicio da etapa de recuperao

gua mais clara

Lodo mais granulado e no to fino

Ausncia de desprendimento de gases e odores

Matria orgnica quase toda estabilizada

Menor consumo de O.D.

Ausncia de condies anaerbias

Recuperao da flora e fauna aquticas

Produtos: principalmente nutrientes (nitrognio e fsforo)

Maior penetrao de Luz

Diversificao da cadeia alimentar: micro crustceos, moluscos, vermes, larvas de insetos

ZONAS DE GUAS LIMPAS

guas limpas e ricas em nutrientes

Retorno s condies normais anteriores poluio, com relao aos nveis de O.D., matria orgnica e quantidade de bactrias

Predominncia, na massa lquida, de formas completamente oxidadas e estveis dos compostos minerais

Nvel de O.D. prximo ao da saturao, baixo consumo e elevada produo pelas algas.

Presena de peixes, moluscos e grandes crustceos.

4.3 - Balano de oxignio dissolvido

Qual o objetivo da determinao da concentrao de O.D.

Obter o grau de poluio e autodepurao

Equao Simplificada da Estabilizao de Matria OrgnicaMatria Orgnica + O2 + Bactrias CO2 + H2O + Energia

Nitrificao

Amnia + O2 Nitrito + H+ + H2O + Energia

Nitrito + O2 Nitrato + Energia

4.4 - A curva de oxignio dissolvido

Quais as informaes possveis por meio de seu estudo?

Identificar as conseqncias da poluio

Fazer uma associao da poluio com as zonas de autodepurao Verificar o consumo e produo de OD Identificar o ponto crtico (menor concentrao de OD) Comparar a concentrao no ponto crtico com a estabelecida pela legislao Identificar o local em que o curso dgua volta a atingir as condies desejadas.Para estabelecer-se um modelo do balano de OD h a necessidade do conhecimento dos fenmenos que esto ocorrendo.

CINTICA DE DESOXIGENAO

Ponto de Anlise: Como se d o consumo de O2 com o tempo?

Deve-se analisar sob dois ngulos distintos:

DBO remanescente

DBO exercida5 - INTRODUO AO CONTROLE DE POLUIO

PROBLEMAS AMBIENTAIS EFEITOS DESASTROSOS

5.1 - Poluio ambiental

Toda matria ou energia que introduzida no ambiente provoca a sua degradao altera as caractersticas fsico-qumicas ou biolgicas do ar, da gua ou do solo, inviabilizando o meio para a sade humana, a prpria natureza inadequando-o s atividades sociais e econmicas, alm de afetar as condies estticas e sanitrais do meio ambiente

VIOLA O EQUILIBRIO DO ECOSSISTEMA

DESTRUINDO

CAPACIDADE DE AUTO-REGULAO E RENOVAO

CARACTERIZAO DA POLUIO POLUENTE

FSICA

QUMICA

FSICO-QUMICA

BIOQUMICA

RADIATIVA

GERAO DE RESDUOS ATIVIDADES HUMANAS

5.2 - Classificao geral dos resduos

5.3 - Eliminao ou minimizao dos problemas ambientais

CONSCIENTIZAO DA SOCIEDADE

AIA (1960) DIAGNSTICO AMBIENTAL

LEIS E MECANISMOS

E I A

INVENTRIOS DE RESDUOS

PESQUISA COM BASE CIENTFICA

ATIVIDADES LUCRATIVAS X POLTICA DE GERENCIAMENTO AMBIENTAL

5.4 - Sistema de gesto ambiental

CONJUNTO DE REGRAS ADMINISTRATIVAS

PROCEDIMENTOS

POLTICAS

INSTRUES

OBJETIVOS:

IDENTIFICAR OS ASPECTOS AMBIENTAIS RELEVANTES

DEMONSTRAR UM DESEMPENHO AMBIENTAL CORRETO, CONTROLANDO O IMPACTO DE SUAS ATIVIDADES, PRODUTOS OU SERVIO NO MEIO AMBIENTE

5.5 - Normas e procedimentos

ISO (1946) INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARTION

GENEBRA SUA ( 111 PASES MEMBROS E 180 COMITS TCNICOS

NORMAS DE APLICAO VOLUNTRIAS ( COMPULSRIAS

ISO 14000 ( 23 CERTIFICADOS (CINCO NORMATIZADOS)

ISO 14001: Sistema de Gesto Ambiental Especificao com guia de uso.

ISO 14004: Sistema de Gesto Ambiental - Diretrizes Gerais sobre princpios, sistemas e tcnicas de suporte.

ISO 14010: Diretrizes para Auditoria Ambiental Princpios Gerais para Auditoria Ambiental.

ISO 14011-1: Diretrizes para Auditoria Ambiental Procedimentos de Auditoria. Sistemas de Gesto Ambiental.

ISO 14011-2: Diretrizes para Auditoria Ambiental Procedimentos de Auditorias. Auditorias de Adequao.

ISO 14012: Diretrizes para Auditoria Critrios de Qualificao para Auditores Ambientais

5.6 - Princpios da iso 14000

COMPROMETIMENTO E POLTICA

DEFINIO DE POLTICA AMBIENTAL ( COMPROMETIMENTO COM SEU SISTEMA DE GESTO AMBIENTAL

PLANEJAMENTO

ORGANIZAO FORMULA PLANO DE AO ( CUMPRIR A POLTICA AMBIENTAL

IMPLEMENTAO

DESENVOLVIMENTO DA CAPACITAO E MECANISMOS DE APOIO ( ATENDER POLTICA, OBJETIVOS E METAS AMBIENTAIS

MEDIO E AVALIAO (OPERAO)

MEDIDAS, MONITORAMENTO E AVALIAO DO DESEMPENHO AMBIENTAL

ANLISE CRTICA E MELHORIA

ANLISE E APERFEIOAMENTO CONTNUO DO SISTEMA DE GESTO AMBIENTAL ( APRIMORAMENTO DO DESEMPENHO AMBIENTAL

GESTO AMBIENTAL GESTO DE QUALIDADE

ISO 9000 ISO 14000

DO GERENCIAMENTO

POLTICA DE PRESERVAO E PROTEO AMBIENTAL

BASE DO GERENCIAMENTO

POLTICA DE PRESERVAO E PROTEO AMBIENTAL

REDUO NA FONTE:

MELHOR ESTRATGIA

AO A LONGO PRAZO, DIFICULDADES COM CUSTOS ALTERAES NO PROCESSO INDUSTRIAL

RITMO LIMITADO NO DESENVOLVIMENTO DAS TECNOLOGIAS LIMPAS E RENOVAO DOS PARQUES INDUSTRIAIS

SEGREGAO

MAIOR CONHECIMENTO SOBRE A PERICULOSIDADE DO RESDUO, INDICANDO:

POSSVEL TRATAMENTO

POSSIBILIDADE DO RESDUO SER UTILIZADO COMO MATRIA-PRIMA EM OUTROS PROCESSOS

RECICLAGEM/REUSO

QUANDO O USO ECONOMICAMENTE VANTAGOSO ESTRATGIA DE MINIMIZAO DE QUANTIDADE E POTENCIAL PERIGOSO

ESTATSTICAS MOSTRAM RESULTADOS TMIDOS

TRATAMENTO

FUNO DAS CARACTERSTICAS E PERICULOSIDADE DO RESDUO

ELIMINAO OU REDUO DO POTENCIAL PERIGOSO

TIPOS: QUMICO, FSICO, BIOLGICO, TRMICO

6-INTRODUO AO TRATAMENTO DE EFLUENTES

6.1-Por que tratar efluentes?

1) - Razes de sade pblica: Para evitar que a populao das regies localizadas a jusante de corpos receptores adquira doenas de veiculao hdrica, por meio de contaminao direta (banho, lavagem de roupa, etc.), ou indireta (irrigao de verduras, abastecimento de gua, etc.).

2) - Razes ecolgicas: Para manter no corpo receptor em condies favorveis vida animal e vegetal, evitando a degradao do ambiente.

3) - Razes econmicas:A gua um bem natural utilizado em inmeras atividades econmicas (gua potvel para abastecimento, gua para consumo industrial, irrigao, pesca, etc.). Um elevado grau de poluio pode torn-na imprestvel para certos usos, ou obrigar que passe por um tratamento muito caro.

4) - Razes estticas ou de confortoPrejuzos para turismo, mau aspecto, mau cheiro, presena de materiais flutuantes (gua imprestvel para recreao).

5) - Razes LegaisAs comunidades e os proprietrios das terras situadas jusante dos corpos receptores, tm direitos legais ao uso da gua em estado natural. Por isso as autoridades sanitrias instituem padres de qualidade de gua e de lanamento de efluentes, que devem ser obedecidos.

6.2 Principais contaminantes e caractersticas das guas residurias

METCALF & EDDY (1991) citam os principais contaminantes em tratamento de guas residurias (Quadro 1) e as principais caractersticas fsicas, qumicas e biolgicas das guas residurias, bem como suas fontes (Quadro 2).

Quadro 1- Principais contaminantes em tratamento de guas residurias

Tipo de contaminanteImportncia

Slidos suspensosSlidos suspensos podem levar ao desenvolvimento de depsitos de lodo e condies anaerbias quando o efluente lquido no tratado lanado no ambiente aqutico.

Orgnicos biodegradveisCompostos principalmente por protenas. carboidratos e gorduras, os orgnicos biodegradveis so quantificados basicamente em termos de DBO (demanda bioqumica de oxignio) e DQO (demanda qumica de oxignio). Se lanados sem tratamento ao ambiente, sua estabilizao biolgica pode levar queda da reserva de oxignio natural e ao desenvolvimento de condies spticas.

PatognicosAlgumas doenas podem ser transmitidas por organismos patognicos em guas residurias.

NutrientesTanto nitrognio quanto fsforo, junto ao carbono, so nutrientes essenciais para o crescimento. Quando lanados no ambiente aqutico, estes nutrientes podem levar ao crescimento de uma vida aqutica no desejvel. Quando lanados em excessivas quantidades sobre a terra, tambm podem poluir guas subterrneas.

Poluentes perigososCompostos orgnicos e inorgnicos selecionados com base no conhecimento de apresentarem carcinogenicidade, mutagenicidade, teratogenicidade ou toxicidade. Muitos destes compostos so encontrados em guas residurias.

Orgnicos

refratriosEstes orgnicos tendem a resistir a mtodos convencionais de tratamento de efluentes lquidos. Exemplos tpicos incluem surfactantes, fenis e pesticidas agrcolas.

Metais pesadosMetais pesados so geralmente adicionados s guas residurias de atividades comercial e industrial e devem ser removidos se o efluente for reutilizado.

Inorgnicos dissolvidosConstituintes inorgnicos como clcio, sdio e sulfato so adicionados gua de abastecimento domstico e devem ser removidos se o efluente for reutilizado.

Fonte: METCALF & EDDY (1991)

Quadro 2 Caractersticas das guas residurias e suas fontes

CARACTERSTICASFONTE

PROPRIEDADES FSICAS

Cor Resduos domsticos e industriais, degradao natural de matrias orgnicas

Odorguas residurias em decomposio e resduos industriais

SlidosAbastecimento de gua potvel, resduos domsticos e industriais, eroso de solos, infiltrao

TemperaturaResduos domsticos e industriais

CONSTITUINTES QUMICOS

Orgnicos

CarboidratosResduos domsticos, comerciais e industriais

Gorduras, leos e graxasResduos domsticos, comerciais e industriais

PesticidasResduos agrcolas

FenisResduos industriais

ProtenasResduos domsticos, comerciais e industriais

Poluentes perigososResduos domsticos, comerciais e industriais

SurfactantesResduos domsticos, comerciais e industriais

Compostos orgnicos volteisResduos domsticos, comerciais e industriais

OutrosDegradao natural de matrias orgnicas

Inorgnicos

AlcalinidadeResduos domsticos, abastecimento de gua potvel, infiltrao de gua subterrnea

CloretosResduos domsticos, abastecimento de gua potvel, infiltrao de gua subterrnea

Metais pesadosResduos industriais

NitrognioResduos domsticos e agrcolas

pHResduos domsticos, comerciais e industriais

FsforoResduos domsticos, comerciais e industriais, drenagem natural de gua

Poluentes perigososResduos domsticos, comerciais e industriais

EnxofreAbastecimento de gua potvel, resduos domsticos, comerciais e industriais

Gases

Gs sulfdricoDecomposio de resduos domsticos

MetanoDecomposio de resduos domsticos

OxignioAbastecimento de gua potvel, infiltrao com a superfcie da gua

CONSTITUINTES BIOLGICOS

AnimaisCursos dgua abertos e plantas de tratamento de efluentes

PlantasCursos dgua abertos e plantas de tratamento de efluentes

Protistas

EubactriaResduos domsticos, infiltrao com a superfcie da gua e plantas de tratamento de efluentes

ArquebactriasResduos domsticos infiltrao com a superfcie da gua e plantas de tratamento de efluentes

VrusResduos domsticos

Fonte: METCALF & EDDY (1991)

6.3- Classificao dos Tipos de Tratamento

De modo geral os tipos de tratamentos de um efluente podem ser classificados em quatro categorias.

(1) Tratamento Preliminar Fase de preparao para o tratamento secundrio. O tratamento preliminar constitudo unicamente por processos fsico-qumicos e visa a remoo de areia, gorduras e slidos grosseiros.

Gradeamento, peneiramento (remoo de slidos grosseiros).

Caixa de gordura

Caixas de areia (remoo de areia).

(2) Tratamento Primrio O tratamento primrio tambm constitudo unicamente por processos fsico-qumicos e visa a remoo de slidos em suspenso e ou flutuantes. Os processos mais empregados nesta etapa so:

Sedimentao

Equalizao

Neutralizao

Flotao

Coagulao / Floculao

(3) Tratamento Secundrio

Fase do tratamento em que, por meio da ao de microrganismos efetua-se a estabilizao parcial da matria orgnica biodegradvel e solvel presente no efluente.

O tratamento secundrio constitudo por processos biolgicos e usualmente podem ser seguidos de processos fsico-qumicos. No processo biolgico podem ser utilizados dois tipos diferentes de tratamento:

aerbio: lodos ativados, sistemas de lagoas (aerbias, facultativas ou aeradas), valos de oxidao, poos profundos, leitos percoladores e biodiscos;

anaerbio: lagoa anaerbia, digestor anaerbio convencional, reator anaerbio de fluxo ascendente, reator de leito fluidizado e filtro anaerbio.

O processo fsico-qumico usualmente constitudo por um ou mais sedimentadores secundrios. Nesta etapa ocorre a sedimentao dos flocos biolgicos, saindo o efluente, depois deste tratamento, isento de slidos ou flocos biolgicos. Os lodos resultantes deste tratamento, usualmente so secos em leitos de secagem ou em filtros prensa

(4) - Tratamento Tercirio

O tratamento tercirio tambm constitudo por processos fsico-qumicos e empregado quando se deseja obter um efluente de alta qualidade visando a sua reutilizao e/ou minimizao da gerao de resduos. A seleo de um ou mais processos para esta etapa funo do tipo de emprego que se deseja para a gua proveniente da ETE. Geralmente, esta etapa visa a remoo de microrganismos patognicos, de nutrientes (nitrognio e fsforo), de cor, turbidez, metais, etc...

4.1. Remoo de Slidos Dissolvidos e SalinidadeOsmose Inversa

Troca InicaEletrodilise

Nitrificao/Denitrificao

4.2. Remoo de Slidos em SuspensoMicrofiltraoUltrafiltraoClarificao

4.3. Remoo de Compostos Orgnicos

OzonizaoCarvo ativado

4.4. Remoo de Compostos Orgnicos de Alto Peso Molecular

Nanofiltrao

Ultrafiltrao

4.5. Desinfeco

Oznio

UltraVioleta

Cl2, ClO2

Qual deve ser a abordagem mais racional do ponto de vista do estabelecimento de sistemas de tratamento de efluentes?

Estabelecer o nvel de remoo do contaminante desejvel (funo dos padres de lanamento)

Avaliar as operaes unitrias e os processos necessrios para alcanar o nvel de tratamento desejado.

7- TRATAMENTO BIOLGICO DE RESDUOS PRINCPIOS DA CINTICA DE REAES E DA HIDRULICA DE REATORES.

7.1- Introduo

Todos os processos biolgicos de tratamento de resduos ocorrem num volume definido por limites fsicos especficos, comumente denominado REATOR. As modificaes na composio e concentrao dos compostos durante a permanncia da gua residuria no reator so essenciais no tratamento de esgotos. Estas mudanas so causadas por:

Transporte hidrulico dos materiais no reator (entrada e sada)

Reaes que ocorrem no reator (produo e consumo).

O conhecimento destes dois componentes, que caracterizam o balano de massa no reator, fundamental para o projeto e operao de uma estao de tratamento de resduos. O estudo da hidrulica de reatores permite verificar a maneira e a eficincia com que as mudanas ocorrem, mudanas estas que dependem da configurao do reator.

7.2 - Cintica de reaes

- Tipos de reaes

A maioria das reaes que ocorrem no tratamento de resduos so lentas e a considerao de sua cintica bastante importante. A taxa de reao R o termo usado para descrever o desaparecimento ou a formao de um composto ou espcie qumica. A relao entre a taxa de reao, a concentrao do reagente e a ordem da reao dada pela seguinte expresso:

(1)

em que:

R = taxa de reao (ML-3T1)

k = constante da reao (T-1)

C = concentrao do reagente (ML-3)

n = ordem da reao

Para diferentes valores de n tem-se:

n = 0

reao de ordem zero

n = 1

reao de primeira ordem

n = 2

reao de segunda ordem

Numa reao com um reagente apenas, aplicando-se logaritmo em ambos os lados da Equao 1, tem-se:

(2)

Para diferentes valores de n, a visualizao grfica da relao apresentada na equao 2 mostrada a seguir.

Figura 1- Determinao da ordem de reao na escala logartmica

Pode-se interpretar a figura acima da seguinte maneira:

A reao de ordem zero resulta numa linha horizontal. A taxa de reao independente da concentrao do reagente, ou seja, a mesma para qualquer concentrao de reagente.

A reao de primeira ordem possui uma taxa de reao diretamente proporcional concentrao do reagente.

A reao de segunda ordem possui uma taxa de reao proporcional ao quadrado da concentrao do reagente.

Em tratamento de resduos as ordens de reao mais freqentes so ordem zero e primeira ordem, porm alm destas reaes de ordem constante, h ainda um outro tipo de reao cuja forma amplamente utilizada na rea de tratamento de resduos, denominada reao de saturao.

- Reaes de ordem zero

Nestas reaes a taxa de reao independe da concentrao do reagente. Nestas condies a taxa de mudana da concentrao (C) do reagente constante. Isto no caso de uma reao ocorrendo em um reator batelada, no qual no h adio ou retirada de reagente durante a reao. No caso de um reagente que esteja desaparecendo no reator (por exemplo, por meio de mecanismos de degradao), a taxa de mudana dada pela equao a seguir.

(3)

ou

(4)

A taxa de mudana dC/dt ao longo do tempo, de acordo com a Equao 4 pode ser representada graficamente como a seguir. Pode-se observar que a taxa permanece constante ao longo do tempo.

Figura 2- Taxa de mudana dC/dt ao longo do tempo para uma Equao de ordem zero

A integrao da Equao 4 com C = C0 em t = 0 leva a:

(5)

A visualizao grfica apresentada a seguir:

Figura 3- Variao da concentrao em funo do tempo para uma Equao de ordem zero

Em tratamento de efluentes, em funo da baixa concentrao do substrato, vrias reaes se comportam como sendo de ordem zero.

- Reaes de Primeira Ordem

As reaes de primeira ordem so aquelas nas quais a taxa de reao proporcional concentrao do reagente. Ento em um reator batelada a taxa de mudana de concent