Prévia do material em texto
Indaial – 2022 água Prof.ª Daiane Cristine Kuhn Prof.ª Layane Priscila De Azevedo Silva Prof.ª Rosana Cristina Carreira 1a Edição TraTamenTo de Elaboração: Prof.ª Daiane Cristine Kuhn Prof.ª Layane Priscila De Azevedo Silva Prof.ª Rosana Cristina Carreira Copyright © UNIASSELVI 2022 Revisão, Diagramação e Produção: Equipe Desenvolvimento de Conteúdos EdTech Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI Ficha catalográfica elaborada pela equipe Conteúdos EdTech UNIASSELVI Impresso por: C397 CENTRO UNIVERSITÁRIO LEONARDO DA VINCI. Núcleo de Educação a Distância. KUHN, Daiane Cristine. Tratamento de Água. Daiane Cristine Kuhn; Layane Priscila De Azevedo Silva; Rosana Cristina Carreira. Indaial - SC: Arqué, 2022. 244p. ISBN Digital 978-65-5466-163-8 “Graduação - EaD”. 1. Tratamento 2. Água 3. Brasil CDD 628.162 Bibliotecário: João Vivaldo de Souza CRB- 9-1679 Prezado acadêmico, bem-vindo à disciplina Tratamento de Água. Este livro aborda os conceitos, os critérios e as discussões acerca dos sistemas de captação, qualidade e tratamento de água. Além dos conceitos básicos, o livro trata dos principais problemas que envolvem o uso da água e quais os procedimentos e as ações adotados para buscar o controle, o monitoramento, a recuperação e a preservação da qualidade ambiental e da saúde pública. Na Unidade 1, abordaremos os sistemas de captação de água, com estudos de concepção, tipos de sistemas de captação, adução e redes de distribuição de água. Em um primeiro momento, trataremos as questões relacionadas ao Marco Legal do Saneamento, que estabelece objetivos para ampliar e melhorar o acesso da população aos serviços de saneamento: abastecimento de água, esgotamento sanitário, drenagem de águas pluviais e limpeza urbana. Além disso, também apresentaremos a importância dos aquíferos, das águas superficiais e pluviais e seus diferentes usos pelos sistemas de captação, adução e redes de distribuição de água. Em seguida, na Unidade 2, estudaremos os parâmetros físicos, químicos e biológicos da água para conhecer melhor sua qualidade e, assim, definir sua classificação ou o tipo de tratamento a que deverá ser submetida. Além disso, trataremos dos padrões da qualidade da água, a sua importância para a realização do monitoramento da qualidade e o conhecimento dos índices de qualidade da água (IQA). Também estudaremos a legislação aplicável à qualidade da água e quais são os limites recomendados e permissíveis. Por fim, na Unidade 3, aprenderemos o processo de tratamento de água, compreendendo as características gerais que abrangem todo o sistema. Estudaremos processos unitários específicos, coagulação, floculação, decantação, filtração, correção de pH, desinfecção e fluoretação, mistura rápida e dispositivos utilizados. Ao final, abordaremos os principais problemas ambientais e as fontes de agentes contaminantes, além da minimização e do consumo consciente da água. Bons estudos! Prof.ª Daiane Cristine Kuhn Prof.ª Layane Priscila De Azevedo Silva Prof.ª Rosana Cristina Carreira APRESENTAÇÃO Olá, acadêmico! Para melhorar a qualidade dos materiais ofertados a você – e dinamizar, ainda mais, os seus estudos –, nós disponibilizamos uma diversidade de QR Codes completamente gratuitos e que nunca expiram. O QR Code é um código que permite que você acesse um conteúdo interativo relacionado ao tema que você está estudando. Para utilizar essa ferramenta, acesse as lojas de aplicativos e baixe um leitor de QR Code. Depois, é só aproveitar essa facilidade para aprimorar os seus estudos. GIO QR CODE Olá, eu sou a Gio! No livro didático, você encontrará blocos com informações adicionais – muitas vezes essenciais para o seu entendimento acadêmico como um todo. Eu ajudarei você a entender melhor o que são essas informações adicionais e por que você poderá se beneficiar ao fazer a leitura dessas informações durante o estudo do livro. Ela trará informações adicionais e outras fontes de conhecimento que complementam o assunto estudado em questão. Na Educação a Distância, o livro impresso, entregue a todos os acadêmicos desde 2005, é o material-base da disciplina. A partir de 2021, além de nossos livros estarem com um novo visual – com um formato mais prático, que cabe na bolsa e facilita a leitura –, prepare-se para uma jornada também digital, em que você pode acompanhar os recursos adicionais disponibilizados através dos QR Codes ao longo deste livro. O conteúdo continua na íntegra, mas a estrutura interna foi aperfeiçoada com uma nova diagramação no texto, aproveitando ao máximo o espaço da página – o que também contribui para diminuir a extração de árvores para produção de folhas de papel, por exemplo. Preocupados com o impacto de ações sobre o meio ambiente, apresentamos também este livro no formato digital. Portanto, acadêmico, agora você tem a possibilidade de estudar com versatilidade nas telas do celular, tablet ou computador. Preparamos também um novo layout. Diante disso, você verá frequentemente o novo visual adquirido. Todos esses ajustes foram pensados a partir de relatos que recebemos nas pesquisas institucionais sobre os materiais impressos, para que você, nossa maior prioridade, possa continuar os seus estudos com um material atualizado e de qualidade. ENADE LEMBRETE Olá, acadêmico! Iniciamos agora mais uma disciplina e com ela um novo conhecimento. Com o objetivo de enriquecer seu conheci- mento, construímos, além do livro que está em suas mãos, uma rica trilha de aprendizagem, por meio dela você terá contato com o vídeo da disciplina, o objeto de aprendizagem, materiais complementa- res, entre outros, todos pensados e construídos na intenção de auxiliar seu crescimento. Acesse o QR Code, que levará ao AVA, e veja as novidades que preparamos para seu estudo. Conte conosco, estaremos juntos nesta caminhada! Acadêmico, você sabe o que é o ENADE? O Enade é um dos meios avaliativos dos cursos superiores no sistema federal de educação superior. Todos os estudantes estão habilitados a participar do ENADE (ingressantes e concluintes das áreas e cursos a serem avaliados). Diante disso, preparamos um conteúdo simples e objetivo para complementar a sua compreensão acerca do ENADE. Confi ra, acessando o QR Code a seguir. Boa leitura! SUMÁRIO UNIDADE 1 - SISTEMAS DE CAPTAÇÃO DE ÁGUA ............................................................... 1 TÓPICO 1 - ESTUDOS DE CONCEPÇÃO .................................................................................3 1 INTRODUÇÃO .......................................................................................................................3 2 MARCO LEGAL DO SANEAMENTO – LEI FEDERAL Nº 14.026/2020 ...............................3 2.1 CONCEITO DE SANEAMENTO BÁSICO .............................................................................................. 3 2.1.1 Abastecimento de água potável ...............................................................................................4 2.1.2 Esgotamento sanitário ...............................................................................................................4 2.1.3 Limpeza urbana e manejo de resíduos sólidos ...................................................................4 2.1.4 Drenagem e manejo das águas pluviais urbanas ...............................................................4 2.2 PRINCIPAIS ATUALIZAÇÕES OBSERVADAS .................................................................................. 5 3 ESTOCAGEM DA ÁGUA .......................................................................................................6 3.1 CISTERNAS ..............................................................................................................................................7 3.2 POÇOS .....................................................................................................................................................8 3.3 RESERVATÓRIOSDE DISTRIBUIÇÃO .............................................................................................. 10 3.3.1 Objetivos ...................................................................................................................................... 10 3.3.2 Classificação .............................................................................................................................. 10 3.3.3 Volumes a armazenar ............................................................................................................... 11 4 TIPOS DE AQUÍFEROS E SEUS USOS ............................................................................... 13 4.1 TIPOS DE AQUÍFEROS ........................................................................................................................ 13 4.1.1 Quanto à porosidade ................................................................................................................. 13 4.1.2 Quanto à superfície superior ................................................................................................. 14 4.2 ÁREA DE DESCARGA E REABASTECIMENTO .............................................................................. 15 4.3 FUNÇÕES E USOS .............................................................................................................................. 15 RESUMO DO TÓPICO 1 ......................................................................................................... 17 AUTOATIVIDADE ..................................................................................................................18 TÓPICO 2 - SISTEMAS DE CAPTAÇÃO DE ÁGUA BRUTA E POTÁVEL ............................... 21 1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................... 21 2 ÁGUAS SUPERFICIAIS, SUBTERRÂNEAS E PLUVIAIS ................................................... 21 2.1 ÁGUAS SUPERFICIAIS .......................................................................................................................22 2.1.1 Autodepuração dos cursos de água......................................................................................23 2.1.2 Fenômenos de eutrofização em águas superficiais .........................................................26 2.2 ÁGUAS SUBTERRÂNEAS ................................................................................................................. 27 2.2.1 Uso de águas subterrâneas e recomendações ................................................................. 27 2.2.2 Fontes e formas de contaminação das águas subterrâneas ........................................28 2.3 ÁGUAS PLUVIAIS ...............................................................................................................................29 2.4 USOS DA ÁGUA ...................................................................................................................................30 3 DISPOSITIVOS DE CAPTAÇÃO E BOMBEAMENTO DE ÁGUA ......................................... 31 3.1 CAPTAÇÃO E BOMBEAMENTO DE ÁGUAS SUPERFICIAIS ........................................................32 3.2 CAPTAÇÃO E BOMBEAMENTO DE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS ...................................................33 3.2.1 Métodos geofísicos de prospecção ......................................................................................34 3.3 ESTAÇÕES DE BOMBEAMENTO DE ÁGUA ....................................................................................34 RESUMO DO TÓPICO 2 ........................................................................................................ 35 AUTOATIVIDADE ................................................................................................................. 36 TÓPICO 3 - SISTEMAS DE ADUÇÃO ................................................................................... 39 1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................... 39 2 SISTEMAS DE ADUÇÃO DE ÁGUA E TIPOS DE ADUTORA .............................................. 39 2.1 CLASSIFICAÇÃO DAS ADUTORAS .................................................................................................. 40 2.1.1 Adutora por gravidade – condutos forçados ..................................................................... 40 2.1.2 Adutora por gravidade – condutos livres ............................................................................ 41 2.1.3 Materiais das adutoras ............................................................................................................. 41 2.1.4 Pontes, pilares, pontilhões e túneis para adutoras...........................................................42 2.2 CORROSÃO DE ADUTORAS ..............................................................................................................42 2.3 VAZAMENTOS EM ADUTORAS .........................................................................................................43 RESUMO DO TÓPICO 3 ........................................................................................................ 45 AUTOATIVIDADE ................................................................................................................. 46 TÓPICO 4 - REDES DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA (RDA) .................................................... 49 1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................... 49 2 REDES DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA .............................................................................. 49 2.1 CLASSIFICAÇÃO ...................................................................................................................................49 2.1.1 Perda de carga ............................................................................................................................50 2.2 DEFINIÇÕES .........................................................................................................................................51 2.3 CONDIÇÕES E CRITÉRIOS .................................................................................................................53 2.3.1 Área a ser abastecida ...............................................................................................................53 2.3.2 Vazões para dimensionamento ............................................................................................53 2.3.3 Pressão e serviço .....................................................................................................................54 2.3.4 Traçado da tubulação ..............................................................................................................54 2.3.5 Dimensionamento ....................................................................................................................55 2.3.6 Distrito de medição e controle (DMC) .................................................................................55 2.4 CONSIDERAÇÕES SOBRE AS OBRAS DAS REDES DE DISTRIBUIÇÃO ..................................56 2.5 PERDAS DE ÁGUA ..............................................................................................................................56 3 MATERIAIS UTILIZADOS NOS SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA .......................57 LEITURA COMPLEMENTAR .................................................................................................59 RESUMO DO TÓPICO 4 ........................................................................................................ 66 AUTOATIVIDADE ..................................................................................................................67 REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 69 UNIDADE 2 — QUALIDADE DA ÁGUA ...................................................................................71 TÓPICO 1 — PARÂMETROS DE QUALIDADE DA ÁGUA .......................................................73 1 INTRODUÇÃO .....................................................................................................................73 2 CARACTERÍSTICAS DA ÁGUA ..........................................................................................73 3 PARÂMETROS FÍSICOS ....................................................................................................76 3.1 COR ......................................................................................................................................................... 77 3.2 SABOR E ODOR ................................................................................................................................... 79 3.3 TURBIDEZ ............................................................................................................................................. 79 3.4 TEMPERATURA .................................................................................................................................... 81 3.5 CONDUTIVIDADE ELÉTRICA ............................................................................................................ 81 3.6 SÓLIDOS................................................................................................................................................82 4 PARÂMETROS QUÍMICOS ................................................................................................ 83 4.1 PH ........................................................................................................................................................... 84 4.2 ALCALINIDADE ....................................................................................................................................85 4.3 ACIDEZ ..................................................................................................................................................85 4.4 DUREZA ................................................................................................................................................86 4.5 CLORETOS E NITROGÊNIO ...............................................................................................................87 4.6 OXIGÊNIO DISSOLVIDO ..................................................................................................................... 88 4.7 MATÉRIA ORGÂNICA ...........................................................................................................................89 5 PARÂMETROS BIOLÓGICOS ............................................................................................ 90 5.1 ALGAS .....................................................................................................................................................90 5.2 MICRO-ORGANISMOS ........................................................................................................................93 RESUMO DO TÓPICO 1 .........................................................................................................95 AUTOATIVIDADE ..................................................................................................................96 TÓPICO 2 - PADRÕES DE QUALIDADE DA ÁGUA ...............................................................99 1 INTRODUÇÃO .....................................................................................................................99 2 USOS E CLASSIFICAÇÕES DA ÁGUA ...............................................................................99 3 MONITORAMENTO DA QUALIDADE DA ÁGUA ...............................................................106 3.1 ÁGUA NA INDÚSTRIA ........................................................................................................................108 3.2 ÁGUA NA AGRICULTURA ..................................................................................................................110 3.3 ÁGUA NA PECUÁRIA .........................................................................................................................113 4 ÍNDICES DE QUALIDADE DA ÁGUA (IQAS) ................................................................... 114 RESUMO DO TÓPICO 2 ....................................................................................................... 119 AUTOATIVIDADE ................................................................................................................120 TÓPICO 3 - LEGISLAÇÃO APLICÁVEL À QUALIDADE DA ÁGUA ......................................123 1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................123 2 LEGISLAÇÕES E VIGILÂNCIA DA QUALIDADE DA ÁGUA ..............................................123 3 LIMITES RECOMENDADOS E PERMISSÍVEIS ................................................................132 LEITURA COMPLEMENTAR ............................................................................................... 137 RESUMO DO TÓPICO 3 .......................................................................................................142 AUTOATIVIDADE ................................................................................................................143 REFERÊNCIAS ....................................................................................................................145 UNIDADE 3 — TRATAMENTO DE ÁGUA ............................................................................. 151 TÓPICO 1 — CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS PROCESSOS DE TRATAMENTO DE ÁGUA .......153 1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................153 2 CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS PROCESSOS DE TRATAMENTO DE ÁGUA ..............154 2.1 PROCESSOS UNITÁRIOS ESPECÍFICOS ....................................................................................... 154 2.1.1 Flotação ...................................................................................................................................... 154 2.1.2 Adsorção .................................................................................................................................... 157 2.1.3 Agitação e mistura ..................................................................................................................160 2.1.4 Secagem .................................................................................................................................... 162 2.2 COAGULAÇÃO E FLOCULAÇÃO .....................................................................................................167 2.2.1 Coagulação ................................................................................................................................167 2.2.2 Floculação ................................................................................................................................. 171 2.3 DECANTAÇÃO E FILTRAÇÃO .......................................................................................................... 173 2.3.1 Decantação ............................................................................................................................... 173 2.3.2 Filtração .................................................................................................................................... 175 2.4 CORREÇÃO DE PH ............................................................................................................................ 178 2.4.1 Alcalinizantes ............................................................................................................................ 179 2.5 DESINFECÇÃO ................................................................................................................................... 179 2.5.1 Cloração .....................................................................................................................................179 2.5.2 Tempo de contato ...................................................................................................................181 2.5.3 Outros métodos para desinfecção da água ....................................................................182 2.6 FLUORETAÇÃO ..................................................................................................................................185 2.6.1 A fluoretação no Brasil ...........................................................................................................185 2.7 PROCESSOS AVANÇADOS ..............................................................................................................185 2.7.1 Processo de separação por membranas (PSM) ...............................................................186 RESUMO DO TÓPICO 1 .......................................................................................................189 AUTOATIVIDADE ................................................................................................................190 TÓPICO 2 - TRATABILIDADE DAS ÁGUAS DE ABASTECIMENTO ....................................193 1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................193 2 TRATABILIDADE DE ÁGUAS DE ABASTECIMENTO .......................................................193 2.1 MISTURA RÁPIDA ............................................................................................................................. 193 2.1.1 Parâmetros de projeto para mistura rápida ....................................................................... 194 2.2 DISPOSITIVOS UTILIZADOS NA MISTURA RÁPIDA .................................................................. 194 2.2.1 Mistura rápida mecânica ....................................................................................................... 195 2.2.2 Mistura rápida hidráulica ...................................................................................................... 196 2.3 ENSAIOS DE TRATABILIDADE ....................................................................................................... 197 2.3.1 Equipamentos .......................................................................................................................... 197 2.3.2 Procedimentos preliminares ................................................................................................ 199 RESUMO DO TÓPICO 2 ...................................................................................................... 202 AUTOATIVIDADE ............................................................................................................... 203 TÓPICO 3 - PROBLEMAS AMBIENTAIS E FONTES DE AGENTES CONTAMINANTES DA ÁGUA ........................................................................................................ 205 1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................. 205 2 PROBLEMAS AMBIENTAIS E FONTES DE AGENTES CONTAMINANTES DA ÁGUA .... 207 2.1 MINIMIZAÇÃO E CONSUMO CONSCIENTE DA ÁGUA ................................................................208 2.1.1 Importância dos mananciais para a sociedade ...............................................................208 2.1.2 Principais ameaças aos mananciais ....................................................................................211 2.1.3 Proteção dos mananciais ...................................................................................................... 216 2.1.4 Uso racional da água .............................................................................................................. 217 2.1.5 Reúso de água ......................................................................................................................... 219 LEITURA COMPLEMENTAR .............................................................................................. 226 RESUMO DO TÓPICO 3 ...................................................................................................... 232 AUTOATIVIDADE ............................................................................................................... 233 REFERÊNCIAS ................................................................................................................... 235 1 UNIDADE 1 - SISTEMAS DE CAPTAÇÃO DE ÁGUA OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM PLANO DE ESTUDOS A partir do estudo desta unidade, você deverá ser capaz de: • conhecer os sistemas de captação de água existentes no Brasil e no mundo; • entender as funções dos dispositivos mais utilizados nos sistemas de captação e bombeamento de água; • distinguir os tipos de adução de água e sua importância para uma captação efi ciente; • relacionar os sistemas de captação de água e suas formas de estocagem; • conhecer as redes de distribuição de água consolidadas no Brasil. A cada tópico desta unidade você encontrará autoatividades com o objetivo de reforçar o conteúdo apresentado. TÓPICO 1 – ESTUDOS DE CONCEPÇÃO TÓPICO 2 – SISTEMAS DE CAPTAÇÃO DE ÁGUA BRUTA E POTÁVEL TÓPICO 3 – SISTEMAS DE ADUÇÃO TÓPICO 4 – REDES DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA (RDA) Preparado para ampliar seus conhecimentos? Respire e vamos em frente! Procure um ambiente que facilite a concentração, assim absorverá melhor as informações. CHAMADA 2 CONFIRA A TRILHA DA UNIDADE 1! Acesse o QR Code abaixo: 3 ESTUDOS DE CONCEPÇÃO 1 INTRODUÇÃO Acadêmico, no Tópico 1, abordaremos o Marco Legal do Saneamento, o conceito de saneamento básico, seus principais serviços públicos e as alterações observadas na lei. Vamos discutir a universalização dos serviços de saneamento e a importância das melhorias propostas para o atendimento das exigências até o ano de 2023. Em seguida, trataremos a estocagem da água e como ela é feita por meio do uso de poços, cisternas e redes de distribuição. Os poços e as cisternas são meios recomendados e muito utilizados em regiões de períodos de seca. Já as redes de distribuição exercem papel importante na distribuição de água potável em uma cidade, por exemplo. Por último, discutiremos os aquíferos, sua importância, suas funções e seus usos. Também vamos entender como a composição geológica influencia diretamente no tipo de aquífero e como o conhecimento dessas propriedades é fundamental para a extração da água utilizada pela população. TÓPICO 1 - UNIDADE 1 2 MARCO LEGAL DO SANEAMENTO – LEI FEDERAL Nº 14.026/2020 A segurança hídrica é um conceito que abrange todos os aspectos da existência humana, uma vez que a água é um elemento central para a maioria dos empreendimentos e um fator-chave para o bem-estar. Atualmente, o conceito de segurança hídrica está associado ao desenvolvimento econômico e vem se tornando uma importante questão. Nesse contexto, com a crescente preocupação e a relação com as questões de saneamento básico, alterações e atualizações significativas foram aprovadas no Marco Legal do Saneamento Básico, alterando a Lei nº 9.984/2000 (BRASIL, 2000). 2.1 CONCEITO DE SANEAMENTO BÁSICO O saneamento básico abrange um conjunto de serviços públicos, infraestruturas e instalações operacionais. Dessa forma, compreende quatro atividades: abastecimento de água potável, esgotamento sanitário, limpeza urbana e manejo de resíduos sólidos e drenagem e manejo das águas pluviais urbanas (BRASIL, 2020). 4 2.1.1 Abastecimento de água potável O abastecimento de água potável está relacionado à disponibilização e manu- tenção de instalações e infraestruturas operacionais para atendimento do abasteci- mento de água potável para a população. Nessas atividades, enquadram-se: captação de água, ligação predial e medição. O principal objetivo é proporcionar o suprimento de água com a qualidade e a quantidade necessárias. As fases do abastecimento de água são importantes para garantir a qualidade do consumo doméstico, dosserviços públi- cos, industriais, dentre outros. 2.1.2 Esgotamento sanitário O esgotamento sanitário compreende todos os processos que envolvem os esgotos sanitários, desde coleta, transporte, tratamento, disposição final e lançamento de forma adequada no meio ambiente. Nesse sentido, é fundamental a disponibilização e manutenção das infraestruturas, instalações operacionais e ligações prediais. Também se enquadra nesse conceito a produção de água de reuso. O esgotamento sanitário instalado adequadamente garante benefícios diretos e indiretos na saúde pública, como, por exemplo, diminuição de casos de doenças, como as verminoses, e de vômitos e diarreias. A mortalidade infantil também está associada à falta de esgotamento sanitário. 2.1.3 Limpeza urbana e manejo de resíduos sólidos O serviço público de limpeza urbana e manejo de resíduos sólidos compreen- de as atividades de coleta, varrição mecanizada ou manual, conservação, transporte, transbordo, tratamento, destinação e disposição final ambientalmente segura de resí- duos (resíduos de limpeza urbana e resíduos domiciliares). O manejo dos resíduos só- lidos também envolve a elaboração de um plano de gerenciamento de resíduos pelas empresas geradoras (BRASIL, 2020). 2.1.4 Drenagem e manejo das águas pluviais urbanas Também considerada um serviço público, a drenagem e manejo das águas plu- viais urbanas está relacionada ao transporte, à detenção ou retenção, ao controle de vazões de cheias, ao tratamento e à disposição das águas pluviais drenadas. Esse ser- viço também contempla a fiscalização preventiva das redes e a limpeza (BRASIL, 2020). 5 2.2 PRINCIPAIS ATUALIZAÇÕES OBSERVADAS O maior objetivo do Marco Legal do Saneamento é a universalização dos serviços, ou seja, a ampliação do acesso de todas as residências ao saneamento básico até o ano de 2023. Dessa forma, algumas metas são definidas. Uma das metas é o atendimento à população com água potável e tratamento de esgotos, sendo definido que, até 31 de dezembro de 2033, 99% da população seja atendida com água potável, e 90% com coleta e tratamento de esgotos. Também foram estabelecidos os ganhos de escalas com a gestão associada de serviços públicos entre municípios, viabilizando tecnicamente e economicamente o serviço, uma vez que no Brasil existem municípios pequenos e isolados que não conseguem prestar os serviços de saneamento. Assim, a prestação generalizada incentiva a formação de estruturas regionalizadas, em que há a prestação integrada de serviços públicos de saneamento em determinada região cujo território abranja mais de um município (BRASIL, 2020). Podemos elencar três pilares fundamentais e primordiais para alcançar a universalização, como você pode observar na Figura 1. Figura 1 – Principais pilares do marco do saneamento Fonte: a autora • Normas de referência: a Agência Nacional de Águas se tornou, com o novo marco, a Agência Nacional de Águas e Saneamento (ANA) e passou a ser agência reguladora que edita as normas de referência do setor de saneamento. As normas de referência são padronizações aplicadas a nível federal, ainda que existam normas de referência estaduais. A adesão não é obrigatória pelos municípios. Entretanto, caso eles não observem as normas de referência da ANA, não receberão os repasses de recursos e financiamentos federais. 6 • Competitividade: incentivar que haja processos competitivos para a seleção do prestador de serviço. Com isso, abre-se o mercado para o prestador do setor privado e aumenta-se o desenvolvimento do setor, com atração de mais investimentos na infraestrutura do saneamento. Essa medida procura diminuir a prestação de serviços precários para a população. Dessa forma, os contratos vigentes permanecem em vigor até o término do termo contratual. Depois, o titular do serviço (o município, por exemplo) poderá realizar um processo licitatório ou prestar os serviços em substituição às companhias estaduais. • Regionalização: municípios podem aderir à regionalização da prestação de serviços. Os municípios que não aderirem à formação de blocos regionais existentes não receberão repasses de recursos públicos e fi nanciamentos federais. O objetivo da regionalização dos serviços é a garantia da universalização e da viabilidade técnica e fi nanceira dos serviços para os municípios (BRASIL, 2020). Conheça os principais pontos do Marco Legal do Saneamento: • universalização do acesso (até 2023) e efetiva prestação do serviço; • integridade (abastecimento de água, esgotamento sanitário, limpeza urbana e manejo de resíduos sólidos); • atenção às peculiaridades locais e regionais. • efi ciência e sustentabilidade econômica; • transparências das ações e do controle social. ATENÇÃO 3 ESTOCAGEM DA ÁGUA Normalmente, a água não está disponível nos mananciais com a qualidade recomendada para o consumo humano, sendo necessário o tratamento para torná-la potável. As águas de fontes de encosta e de poços profundos estão menos susceptíveis à contaminação em comparação aos mananciais superfi ciais e poços rasos (VON SPERLING, 2014). Há também os sistemas individuais de abastecimento, muito utilizados em pequenas comunidades ou em conjuntos habitacionais em que a captação de água é realizada em fontes de encostas, em poços ou pela coleta de chuva (cisternas). Por outro lado, em sistemas coletivos, geralmente, são utilizadas fontes de encostas, poços e mananciais superfi ciais de água (reservatórios artifi ciais, lagos, lagoas e rios) (MOTA, 2016). A reservação ou armazenamento da água em sistemas coletivos de abasteci- mento de água é necessária para compensar as variações no consumo, garantir abas- tecimento quando ocorrem paradas dos sistemas de captação e adução, além de pro- porcionar a pressão necessária na rede de distribuição (MOTA, 2016). 7 3.1 CISTERNAS As cisternas são utilizadas principalmente em regiões onde há carência de água, como em zonas rurais. São reservatórios construídos com objetivo de acumular água por meio de precipitações pluviométricas (MOTA, 2016). A água acumulada é muitas vezes utilizada em períodos de estiagem, constituindo uma solução principalmente em regiões semiáridas onde, em épocas de seca, há escassez de água para todos os tipos de uso. O dimensionamento de uma cisterna pode ser realizado utilizando a seguinte fórmula: V = k. N. C. D Em que: V: volume da cisterna (volume de água armazenada em litros); k: coeficiente correspondente às perdas (valor usual: k = 1,1); N: número de consumidores que utilizarão a água da cisterna; C: consumo unitário de água (litros/consumidor x dia); D: número de dias de armazenamento de água (valor usual: 240 dias). De acordo com Mota (2016), a captação de água para as cisternas pode ser feita a partir das coberturas das edificações, ou do próprio reservatório, ou em área do solo adjacente. A área de captação é calculada pela seguinte fórmula: Em que: A = área de captação de água para a cisterna (m²); V = volume da cisterna (m³); Cs = coeficiente de escoamento superficial; p = precipitação média anual dos anos mais secos (m). O coeficiente de escoamento superficial (CS) é a relação entre o volume escoado e o volume precipitado e depende do tipo de material da área de captação. Alguns valores de CS são apresentados na Tabela 1. Tabela 1 – Valores do coeficiente de escoamento superficial (cs) Fonte: Mota (2016, p. 294) Material da área de captação CS Telha de barro 0,75 Argamassa de cimento de areia 0,88 Asfalto 0,88 Polietileno 0,90 8 Devem ser observados alguns cuidados para garantir a qualidade da água acumulada nas cisternas. Veja quais são, a seguir (MOTA, 2016): • não acumular as primeiras águas precipitadas, pois podem conter sujeiras das coberturas; portanto, poderá ser instalado um dispositivo que permita desviar a água da chuva nos primeiros instantes. • a retirada da água das cisternas deve ser feita utilizando torneiras ou bombas manuais, evitando o uso de baldes. • a vedaçãodas cisternas é importante para evitar acesso de animais e detritos e a incidência da luz solar. • as cisternas, para facilitar a limpeza, deverão ter os cantos arredondados internamente. • a limpeza das cisternas deverá ser feita pelo menos uma vez ao ano. Além da utilização em áreas de escassez de água, as cisternas também são uma forma de armazenar água para suprimento das necessidades em edifi cações, residências urbanas ou de controle de enchentes urbanas (HOWE et al., 2016). No Japão, o uso da água de chuva e a infi ltração têm sido incentivados pelas autoridades e praticado pela população como forma de prevenir enchentes urbanas e restaurar as fontes de água (MOTA, 2016). O estádio japonês Tokyo Dome é um dos exemplos de projeto de aproveitamento de água da chuva mais criativo do mundo. O teto é feito de plástico ultrarresistente que pode ser infl ado ou desinfl ado a qualquer momento. A cobertura funciona como uma lona para coletar água da chuva. A água coletada é direcionada a uma cisterna no subsolo, onde é tratada e distribuída para o consumo e para o sistema de combate a incêndio do prédio. Cerca de um terço da água utilizada no Tokyo Dome é proveniente de água da chuva. INTERESSANTE 3.2 POÇOS Os poços são utilizados para abastecimentos individuais ou coletivos. Os sistemas de abastecimento individuais são mais usados em zonas rurais ou em zonas urbanas que muitas vezes não contam com sistemas públicos de fornecimento de água. Já os sistemas de abastecimento coletivos são usados principalmente em zonas urbanas com conjuntos habitacionais (MOTA, 2016). Os poços podem ser classifi cados de acordo com o nível de água. Quando o nível de água está sob pressão atmosférica, tem-se um poço freático. Entretanto, quando o nível de água no poço profundo está sujeito a uma pressão superior à pressão 9 atmosférica, ele pode ser classificado como poço artesiano. Quando a água jorra acima da superfície do solo, tem-se um poço artesiano jorrante. Os poços podem ser classificados também como rasos ou profundos. Os rasos são quando a água é captada do primeiro lençol de água; quando atingem lençóis de água mais inferiores, são considerados profundos. Com relação à construção de poços, os rasos são, normalmente, escavados por meio de perfurações manuais. Por outro lado, os profundos são perfurados utilizando máquinas perfuratrizes. Diferentes métodos são aplicados na perfuração dos poços, como, por exemplo, ar comprimido, percussão ou rotativo. Com relação aos poços rasos, eles podem ser escavados (cacimbas) ou tubulares (quando a própria tubulação serve como parede lateral). Já os poços profundos são, em geral, tubulares. As águas dos poços rasos estão mais susceptíveis à contaminação devido à proximidade do contato com sujeiras na superfície do solo ou pela infiltração de efluentes domésticos (fossas) ou industriais (HOWE et al., 2016). As águas de poços profundos, normalmente, apresentam boa qualidade. No entanto, as principais causas de contaminação em poços profundos são as deficiências na execução e construção e/ou existência de fraturas em rochas que podem facilitar o transporte de efluentes e outros poluentes (MOTA, 2016). De acordo com Mota (2016), é fundamental seguir algumas recomendações para evitar ou reduzir os riscos de contaminação da água de poços: • localização adequada (evitar perfuração próxima a fossas sépticas): construção em pontos mais elevados no terreno em relação a fossas, com afastamento mínimo de 15 m; já o afastamento de valas de infiltração ou sumidouros deverá ser de, no mínimo, 20 m; • elevação das paredes do poço de até, pelo menos, 20 cm da superfície do solo; • cobertura adequada do poço com tampa vedada; • revestimento impermeável das paredes dos poços, no mínimo até 3 m de profundidade; • utilização de bomba manual ou a motor para a retirada da água; • realização do controle da qualidade da água do poço frequentemente; • realização da limpeza e desinfecção do poço. Dessa forma, é importante observar as recomendações para evitar problemas em relação aos poços durante a instalação e o uso ou problemas que possam surgir no futuro. 10 3.3 RESERVATÓRIOS DE DISTRIBUIÇÃO Os reservatórios são utilizados para passagem de água e acumulação, e a instalação é realizada sempre em locais estratégicos para garantir o bom funcionamento do sistema de abastecimento de água (TSUTIYA, 2004). Eles servem para armazenar água e, dessa forma, atender às variações de consumo e demandas de emergência, considerando que o consumo de água em uma cidade não é constante, variando durante as 24 horas do dia (TSUTIYA, 2004). O uso de reservatórios entre o sistema de captação/adução/tratamento e a rede de distribuição permite que seja adotada uma vazão constante para os componentes em seguida, como tomada de água, estação de tratamento de água, dentre outros (HOWE et al., 2016). 3.3.1 Objetivos Os reservatórios deverão atender e garantir os seguintes pontos: • melhores condições de pressão; • qualidade da água (garantia para emergência, incêndio e equilíbrio); • adução com altura manométrica e vazão constantes; • menores diâmetros no sistema; • abastecimento quando ocorrem paradas dos sistemas de captação e adução de água. O atendimento dos objetivos é fundamental para a garantia do bom funcionamento dos reservatórios, promovendo o abastecimento de água para os consumidores com qualidade e quantidade adequada. 3.3.2 Classificação A classificação dos reservatórios compreende a localização no terreno e no sistema (TSUTIYA, 2004; HOWE et al., 2016). a) De acordo com a localização no terreno: • enterrado; • semienterrado; • apoiado (laje de fundo apoiada no solo); • elevado (contém estrutura para elevação). Os tipos de reservatórios mais construídos são os semienterrados e os elevados. Para a garantia de uma pressão mínima na rede, reservatórios elevados são projetados; entretanto, eles implicam custos significativamente mais altos devido à construção, manutenção e estabilidade da estrutura (TSUTIYA, 2004). 11 De acordo com Mota (2016), a construção de reservatórios enterrados ou semienterrados é preferível, dependendo dos custos de escavação, problemas de elevação e empuxos. Eles são recomendados principalmente quando a reserva de água for superior a 500 m2. Todavia, quando houver necessidade de grandes volumes (acima de 800 m2) e de cotas piezométricas acima do terreno, deverá se optar pela construção de reservatório elevado conjugado com semienterrado. Nesse sentido, a água será bombeada do reservatório semienterrado para o elevado sempre que for necessário e de acordo com as demandas, com um volume mínimo no reservatório elevado para manter o abastecimento de água caso ocorra alguma interrupção (MOTA, 2016). b) De acordo com a localização no sistema: • reservatório a montante (antes da rede de distribuição): provoca uma variação relativamente alta da pressão nas extremidades a jusante da rede de distribuição; • reservatório a jusante (após a rede de distribuição): também denominado reservatório de sobras, pois recebe água nas horas de menor consumo e auxilia na distribuição de água nas horas de maior consumo, garantindo menores oscilações de pressão. Nos reservatórios localizados a montante passa toda a água que será distribuída a jusante. Eles são dimensionados para manter a altura manométrica e a vazão do sistema de adução. A entrada desses reservatórios está localizada sobre o nível máximo, e a saída, sobre o nível mínimo de água. Com relação aos reservatórios localizados a jusante, eles são úteis para reduzir os diâmetros e a altura de montante da rede. Além disso, armazenam água nos momentos em que a capacidade da rede de distribuição for maior que a demanda simultânea, além de complementar o abastecimento em outras situações. 3.3.3 Volumes a armazenar O dimensionamento dos reservatórios deve considerar que eles possam acumular um volume útil que atenda às demandas de equilíbrio,de anti-incêndio e de emergência. Reserva de equilíbrio A reserva de equilíbrio é destinada à acumulação de água nos períodos em que o consumo é menor. Como nos centros urbanos o consumo é flutuante (apresenta variação durante o dia em relação ao uso da população), e a vazão de adução é constante, quando o consumo for menor que a demanda, o reservatório está cheio. Assim, nas horas em que o consumo for maior, o volume acumulado anteriormente recompõe o déficit do volume de água com relação à vazão de entrada. A reserva mínima corresponde ao volume necessário para suprir o consumo durante os períodos em que não terá adução. 12 Essa situação é bastante comum em pequenas cidades do interior. Portanto, para que a reserva de equilíbrio seja pequena, deve-se usar a adução exatamente quando o momento do intervalo de consumo for maior, para que a quantidade de água que sai permita o menor acúmulo no reservatório. Exemplo 1: para controlar o consumo de água do reservatório, é recomendado construir uma tabela com a variação do horário de consumo de determinada população. A partir desses dados, poderá ser confeccionado um gráfico com os horários para visualizar melhor as horas de pico de consumo. Reserva anti-incêndio As normas de reserva anti-incêndio são determinadas pelo corpo de bombeiros da localidade. Além disso, deverão ser seguidas as normas da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) e as recomendações da tarifa de resseguros do Brasil. Aliado a isso, também é necessário verificar a ocupação da área urbana. Dessa forma, o volume a ser armazenado no reservatório poderá ser calculado e utilizado para uso em combate de incêndios na área de abrangência. Alguns fatores devem ser considerados para calcular e estimar a reserva anti-incêndio. São eles: • natureza das edificações; • material de armazenamento; • duração média do incêndio; • materiais de construção. Considerados esses fatores, o tipo de hidrante e a capacidade de vazão deverão ser determinados. Municípios pequenos, que não têm corpo de bombeiros, em geral, estão dispensados da previsão desse volume em seus reservatórios. Exemplo 2: um município onde a densidade é de 150 habitantes por hectare e em uma situação desfavorável, deve-se suprir a vazão de 30 litros por segundo durante 4 horas de fornecimento contínuo. Considerando isso, a reserva mínima de anti-incêndio deverá ser: Reserva de emergência Também denominada reserva acidental, refere-se à reserva utilizada em casos de imprevistos na adução de água, como, por exemplo, acidentes, rompimento da adutora ou falta de energia. É utilizada para evitar que o sistema de abastecimento de água entre em colapso e para compensar a falta de água nos reservatórios, impedindo que a população fique sem abastecimento. 13 Exemplo 3: para compensar a falta de água no reservatório, deverá ser considerado um acréscimo de volume que corresponde a um terço do volume utilizado para reserva de equilíbrio + reserva anti-incêndio. Assim: 4 TIPOS DE AQUÍFEROS E SEUS USOS Aquífero significa, do grego, suporte de água ou, etimologicamente, aqui = água; fero = transfere. Aquíferos podem ser entendidos como formações geológicas do subsolo em que rochas permeáveis contribuem para o armazenamento de água devido a seus poros ou fraturas. Outras definições referem-se ao aquífero como um material geológico utilizado no armazenamento e fornecimento de água. Portanto, somente poderá ser aquífero quando os poros do material geológico estiverem saturados com água e quando essa água puder ser transportada. Com relação à espessura do aquífero, ele pode ser de alguns metros a centenas de metros. Já a extensão pode ser de poucos quilômetros a milhares de quilômetros quadrados. O aquífero mais importante do mundo é o Guarani, que abrange Brasil, Argentina, Paraguai e Uruguai, com extensão de 1,2 milhões de km2 e profundidade de 1.800 m. Sua importância se deve à irrigação para oferta de alimentos e abastecimento da região em que está localizado. INTERESSANTE 4.1 TIPOS DE AQUÍFEROS A constituição geológica (permeabilidade e porosidade) influencia no tipo de aquífero, pois será determinante na qualidade e na velocidade da água. Sua origem geológica também exerce influência, podendo ser: lacustre, fluvial, glacial, eólica, aluvial, metamórfica ou vulcânica. 4.1.1 Quanto à porosidade Existem três tipos de aquífero: 14 • Aquífero sedimentar ou poroso: a transferência de água se dá entre os poros formados entre grãos de areia, silte e argila. Sua formação pode ser por rochas sedimentares, solos arenosos ou sedimentos com capacidade de armazenar grande quantidade de água devido às suas características e à ocorrência em extensas áreas. A porosidade está, normalmente, bem distribuída, o que contribui para que a água flua para diferentes direções, dependendo da pressão hidrostática. Devido a isso, essa característica é definida como isotropia. • Aquífero fissural ou fraturado: a circulação de água ocorre entre fraturas, falhas ou fendas. Sua formação é predominantemente de rochas metamórficas, ígneas ou cristalinas (basalto, gabros, granitos e quartzo). A presença de fraturas (quantidade e aberturas) nas rochas está relacionada com a capacidade de acumulação de água, fluxo e infiltração. Para que os poços sejam perfurados nessas rochas, é necessário que a perfuração seja feita onde há fraturas capazes de conduzir água. Esses aquíferos são denominados anisotrópicos e representados por derrames de rochas vulcânicas (comuns nas bacias sedimentares brasileiras). • Aquífero cárstico (karst): a circulação de água nesses aquíferos se dá nas fraturas e outras irregularidades (diaclases) que foram formadas devido ao carbonato dissolvido pela água. Sua formação é predominantemente de rochas carbonáticas (calcários, mármores ou dolomitos). As aberturas dessas rochas podem formar grandes dimensões, permitindo a existência de rios subterrâneos. 4.1.2 Quanto à superfície superior Existem dois tipos de aquífero: • Aquífero freático ou livre: tem formação geológica superficial e permeável; é aflorante com camada impermeável. A quantidade de água varia conforme as chuvas, com recarga direta, e a zona saturada na superfície superior está em equilíbrio com a pressão atmosférica. É o mais comum e explorado, todavia, representa os com maiores problemas de contaminação. • Aquífero artesiano ou confinado: tem formação geológica permeável e está entre duas camadas semipermeáveis ou impermeáveis. No topo da zona saturada, a pressão da água é maior que a pressão atmosférica, por isso a água ascende ao poço além da zona aquífera. A recarga do aquífero se dá por meio das chuvas, principalmente onde a formação aflora à superfície. Há possibilidade de ocorrência de artesianismo nos poços, ou seja, a água eleva-se por si mesma, mantendo o equilíbrio do lençol subterrâneo. Em perfurações de aquífero confinado, a água será elevada em virtude da pressão exercida por meio do peso das camadas subjacentes confinantes. Esses poços encontram-se principalmente em locais de ocorrência de rochas sedimentares profundas. 15 4.2 ÁREA DE DESCARGA E REABASTECIMENTO Os aquíferos são continuamente reabastecidos por meio da infiltração de chuvas ou mananciais subterrâneos. Dessa forma, eles apresentam uma reserva reguladora (correspondente ao escoamento dos rios) e uma permanente. As zonas de recarga são responsáveis pelo abastecimento do aquífero, podendo ser indiretas ou diretas. • Zona de recarga indireta: o reabastecimento do aquífero ocorre pela água da chuva a partir da drenagem superficial ou pelo fluxo indireto subterrâneo. • Zona de recarga direta: a infiltração da água da chuva ocorre diretamente no aquífero por meio de fissuras nas rochas ou afloramentos, com ocorrência em toda superfície acima do lençol freático. Ademais, existe também a zona de descarga, que corresponde ao escoamento de uma parcela da água do aquífero para alimentar os rios.Geralmente as maiores taxas de recarga dos aquíferos ocorrem em regiões bem arborizadas e planas. Em outros casos, como locais muito explorados, de uso e de ocupação que não dispõem de cobertura vegetal, favorecendo a enxurradas, a recarga dos aquíferos é mais limitada e lenta. 4.3 FUNÇÕES E USOS Os aquíferos são fundamentais para suprir e manter os cursos de águas superficiais (rios) constantes. Além disso, também contribuem para a absorção do excesso de água em períodos de muitas chuvas, evitando transbordamentos. Outro ponto importante dos aquíferos é a possibilidade de armazenamento de água, diminuindo perdas por evaporação. Essa característica é essencial em regiões pro- pensas à seca. Em algumas regiões da África, cerca de um terço da água dos aquíferos é perdida com a evaporação. Nessas regiões, os organismos vivos ali presentes utilizam a água subterrânea para sobrevivência, e a água flui para a superfície continuamente. En- tretanto, em locais de muita exaustão de água subterrânea, os corpos de água superficiais acabam secando. Visto isso, é possível elencar as principais funções dos aquíferos. • Produção: consiste na função essencial, isto é, produção de água para consumo humano, dessedentação de animais, irrigação e uso na indústria. • Regularização e estocagem: consiste no armazenamento e /ou na estocagem de água durante as cheias dos rios. • Filtro: quando os poços são perfurados de forma adequada, com as distâncias condizentes com as recomendações, a água extraída será de boa qualidade devido à capacidade de filtração e depuração das rochas. Esses poços podem ser implantados próximos a rios e lagos, facilitando a extração de água. A característica de filtro contribui para a diminuição dos custos com tratamentos convencionais da água extraída. 16 • Ambiental: o conhecimento da hidrogeologia ambiental é essencial para identificar possíveis impactos ambientais ou contaminação dos aquíferos. • Transporte: os aquíferos podem ser usados como meios de transporte de água, desde as zonas de recarga até as áreas de extração. • Estratégica: como o aquífero é local de armazenamento de água durante muitos anos, devido à infiltração de águas pluviais, ele pode ser considerado uma reserva estratégica em períodos de seca. Dessa forma, quando for inviável o consumo proveniente do abastecimento de água convencional, a água poderá ser bombeada dos poços e atender a população que estiver em uma emergência, como em caso de secas, enxurradas e enchentes. • Energética: a água subterrânea aquecida pode ser utilizada para a geração de energia elétrica ou termal (água geotermal). • Mantenedora: contribui para a base do fluxo dos rios. As funções do aquífero podem ser diversas, dependendo do tipo de uso. Por isso é importante conhecer sua formação e demais características, para entender sua importância e utilizá-la da melhor forma possível. 17 Neste tópico, você aprendeu: • A importância dos serviços públicos de saneamento básico: água para abastecimento, esgotamento sanitário, drenagem urbana e de água pluvial e limpeza urbana e manejo de resíduos. Os principais fundamentos do Marco Legal do Saneamento e como eles contribuem para as melhorias no saneamento básico. • As diferentes formas de estocagem da água, como os reservatórios de distribuição, as cisternas e os poços. As vantagens do armazenamento de água em regiões semiáridas ou durante períodos de estiagem, as formas de uso e recomendações. • Os diferentes tipos de aquíferos classificados de acordo com a composição geológica (porosidade e permeabilidade). As recomendações quanto à instalação e qualidade da água e a importância da disponibilidade dos aquíferos para uso da população. • A importância dos aquíferos para a diminuição de perdas de água por evaporação e os diferentes usos dos aquíferos. Como cada função contribui para o melhor consumo da água subterrânea com qualidade e segurança. RESUMO DO TÓPICO 1 18 AUTOATIVIDADE 1 Os serviços do saneamento básico tratados no Marco Legal do Saneamento abrangem quatro atividades importantes para o atendimento da lei. São conjuntos de serviços públicos que garantem a segurança hídrica. Sobre essas atividades, assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) Abastecimento de água potável; esgotamento sanitário; limpeza urbana e manejo de resíduos sólidos; drenagem e manejo de águas pluviais. b) ( ) Avaliação de impactos ambientais; abastecimento de água e esgoto; coleta de resíduos; drenagem e manejo de águas pluviais. c) ( ) Abastecimento de água potável; monitoramento dos rios pela Defesa Civil; esgotamento sanitário; limpeza urbana e manejo de resíduos sólidos. d) ( ) Controle da qualidade da água; controle dos volumes de chuvas; abastecimento de água potável; esgotamento sanitário. 2 Conforme estabelecido pelo Marco Legal do Saneamento, a universalização dos serviços é o principal objetivo a ser alcançado pela lei. Para isso, os municípios deverão atender às mudanças exigidas até o ano de 2023. Com base nos pilares do Marco Legal do Saneamento para atendimento da universalização, analise as sentenças a seguir: I- Normas de referência II- Regionalização III- Competitividade IV- Extinção dos aterros sanitários Assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) As sentenças I e II estão corretas. b) ( ) Somente a sentença IV está correta. c) ( ) As sentenças I, II e III estão corretas. d) ( ) Somente a sentença III está correta. 3 Os reservatórios de distribuição são importantes para passagem e acumulação da água, por isso estão localizados em pontos estratégicos do sistema de abastecimento. Essa localização permite o controle de diversos fatores envolvidos na distribuição de água. Dessa forma, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: ( ) Os reservatórios deverão estar localizados em pontos com vazões de água intermitentes. 19 ( ) As reservas de água para emergências, incêndio e equilíbrio deverão ser consideradas nos reservatórios. ( ) Os reservatórios deverão estar localizados em pontos de menor vazão e menor pressão, para evitar possíveis problemas na rede de distribuição. Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: a) ( ) V – F – F. b) ( ) V – F – V. c) ( ) F – V – F. d) ( ) F – F – V. 4 Os aquíferos disponíveis em todo o mundo diferem entre si devido às suas características. Fatores como a constituição geológica influenciam no tipo de aquífero. A constituição geológica, por sua vez, é influenciada pelo tipo de rocha e pela permeabilidade e porosidade. Com relação à porosidade, cite os tipos de aquíferos e disserte sobre cada um deles, apontando as diferenças. 5 Existem muitas utilizações para os aquíferos. Eles são fundamentais para suprir e manter os cursos de águas superficiais constantes. Além disso, também contribuem para a absorção do excesso de água em períodos de muitas chuvas, evitando transbordamentos. Cite ao menos três funções dos aquíferos e explique a importância de cada uma. 20 21 SISTEMAS DE CAPTAÇÃO DE ÁGUA BRUTA E POTÁVEL 1 INTRODUÇÃO Acadêmico, no Tópico 2, abordaremos a temática que envolve as águas superficiais, subterrâneas e pluviais. Vamos entender a importância do conhecimento do uso das águas e as recomendações de como melhor aproveitá-las. Em relação às águas superficiais, apresentaremos os processos de autodepuração e como ele pode ser benéfico para o restabelecimento e tratamento dos rios. Em seguida, apresentaremos as águas subterrâneas, que representam todas as reservas de água disponíveis no subsolo. E, por último, e não menos importante, serão apresentadas as águas pluviais, fundamentais para o abastecimento dos rios e aquíferos. Para realizar a captação de água superficial e subterrânea, são utilizados diferentes meios e métodos e, para isso, deverão ser realizados estudos e análises da realidade de determinada área. Após conhecida cada condição, os sistemas de captação de água poderão ser instalados.UNIDADE 1 TÓPICO 2 - 2 ÁGUAS SUPERFICIAIS, SUBTERRÂNEAS E PLUVIAIS Os componentes hídricos estão todos relacionados dentro do ambiente urbano. O ciclo hidrológico é constituído de processos físicos, químicos e biológicos, e com as ações antrópicas, ele pode sofrer alterações trazendo impactos significativos, como a contaminação. Nas cidades, vilas, povoados e outros tipos de aglomerações humanas, pode-se considerar que um subciclo adicional é acrescentado ao ciclo hidrológico, em razão dos diferentes usos da água pela população. De forma breve, o ciclo da água nas cidades inicia-se com a captação da água bruta de um manancial superficial (rios, córregos, lagos ou reservatórios) ou subterrâneo. A água bruta é conduzida por meio de tubulações até a estação de tratamento de água (ETA), onde processos físicos e químicos serão empregados com objetivo de tornar a água potável, ou seja, adequada para o consumo humano. Em seguida, a água tratada é conduzida até as residências, edificações comerciais e industriais, por meio da rede de distribuição de água potável. Nas edificações, a água tratada é conduzida 22 por meio das instalações prediais de água até os pontos de consumo, por exemplo, a pia da cozinha, a descarga do vaso sanitário e o chuveiro, entre outros (VON SPERLING, 2014; LIBÂNEO, 2016). Depois de utilizadas, as águas servidas são conduzidas pelas instalações prediais de esgoto até a rede coletora de esgoto que fará o transporte até a estação de tratamento de esgoto (ETE) (TSUTIYA, 2004; HOWE et al., 2016). Na ETE, as águas servidas passarão por processos físicos, biológicos e químicos que reduzirão sua carga poluidora a níveis aceitáveis para o lançamento em corpos hídricos. Outra etapa do ciclo da água nas cidades é a condução do escoamento superficial pelos sistemas de drenagem até os corpos hídricos. Essa etapa pode ser negativamente impactada pelos resíduos sólidos urbanos que requerem gestão adequada, para que não sejam conduzidos até os corpos hídricos, gerando poluição, e para que não obstruam as instalações e dispositivos dos sistemas de drenagem, o que pode provocar alagamentos e inundações. O ciclo da água nas cidades está diretamente relacionado aos componentes do saneamento: abastecimento, esgotamento sanitário, manejo dos resíduos sólidos e manejo de águas pluviais (VON SPERLING, 2014; MOTA, 2016). Portanto, a gestão dos serviços de saneamento no âmbito dos municípios não só interfere diretamente no ciclo hidrológico como pode ser impactada pelos processos hidrológicos, especialmente em casos de eventos extremos, a exemplo das cheias e secas. 2.1 ÁGUAS SUPERFICIAIS A proteção das águas superficiais de todos os tipos de poluição, principalmente do lançamento de esgotos domésticos e industriais brutos, é muito importante. As águas superficiais estão sujeitas a sazonalidades, pois pode haver degradação da qualidade da água em períodos de seca ou de chuvas intensas, como, por exemplo, o aumento nos va- lores de turbidez da água, dificultando o tratamento (VON SPERLING, 2014; LIBÂNEO, 2016). Os oceanos têm maior poder de absorção da poluição quando comparados aos rios, entretanto, não é permitido fazer o lançamento de esgotos sem tratamento prévio nesses receptores. Os oceanos acabam sendo os maiores receptores de despejos, uma vez que a relação volume de água dos oceanos e dos despejos é muito grande. Já os rios, por estarem em constate movimento, aumentando a oxigenação, os processos de autodepuração contribuem para a degradação dos esgotos. Diferentemente de lagos e lagoas que acabam acumulando as cargas dos despejos lançados. 23 2.1.1 Autodepuração dos cursos de água Neste item, vamos entender os principais problemas de poluição causados nos cursos de água, como é o caso do consumo do oxigênio dissolvido após o lançamento de esgotos (VON SPERLING, 2014). Trata-se de um problema que já está solucionado em vários países desenvolvidos, entretanto, ainda é um grande desafio na realidade dos países em desenvolvimento. Quando temos a presença de matéria orgânica em um curso de água, o consumo de oxigênio dissolvido aumenta. As bactérias que fazem o processo de decomposição da matéria orgânica utilizam o oxigênio dissolvido para respiração. As consequências da diminuição de oxigênio dissolvido na água são diversas do ponto de vista ambiental. A Figura 2 representa o despejo de esgoto em um rio. Figura 2 – Esgoto fluindo para o rio Reno, na Alemanha Fonte: https://elements.envato.com/pt-br/river-ABWLP2C. Acesso em: 15 ago. 2022. A autodepuração é uma forma de restauração do equilíbrio aquático após as alterações sofridas na água com o lançamento de esgotos. Assim, a matéria orgânica é estabilizada. O conhecimento do processo de autodepuração em rios é importante para atingir os seguintes objetivos. • Evitar que ocorra o lançamento de esgotos em volumes superiores à capacidade de autodepuração dos rios, ou seja, maior do que o corpo de água possa suportar. Desse modo, o rio pode assimilar uma carga orgânica aceitável e não prejudicial, respeitando um limite de carga. • Conhecer a capacidade que um rio tem de assimilar os despejos. Assim, devido à carência de recursos, os rios podem ser utilizados como complementadores dos processos que ocorrem no tratamento de efluentes. Deve-se tomar muito cuidado para que esse processo seja feito de forma segura, dentro dos critérios estabelecidos. 24 A autodepuração também pode ser conhecida como um processo de sucessão ecológica, pois ocorre a substituição de comunidades aquáticas até o momento em que o curso de água atinja uma estabilização de acordo com o equilíbrio aquático daquele local. Assim, a ausência ou presença de agentes poluentes é caracterizada por meio da diversidade de espécies, como observado na Tabela 2. Tabela 2 – Ecossistemas com ausência e presença de poluentes Fonte: Von Sperling (2014, p. 137) Ecossistema em condições naturais Ecossistema em condições perturbadas Elevado número de espécies Reduzido número de espécies Reduzido número de indivíduos em cada espécie Elevado número de indivíduos em cada espécie Conforme observado, pode-se concluir que a poluição é seletiva para as espé- cies. A autodepuração é um processo que ocorre ao longo do tempo. Dependendo da ex- tensão do corpo de água e da carga de esgoto recebida no rio, existem diferentes estágios de sucessão, denominados zonas. Eles podem ser identificados em rios, nesta ordem: • zona de degradação; • zona de decomposição ativa; • zona de recuperação; • zona de águas limpas. Vamos entender a trajetória da matéria orgânica, do oxigênio dissolvido e das bactérias compositoras ao longo das quatro zonas? Zona de degradação A zona de degradação se inicia logo após o despejo de esgotos no rio. Nessa zona, há elevadas concentrações de matéria orgânica. A água permanece turva devido à concentração de sólidos presentes e, quando sedimentados, eles formam bancos de lodo. Há uma desordem da comunidade existente. Após o período de adaptação, as bactérias começam a se proliferar, e elas dependem do oxigênio dissolvido para os processos metabólicos. O pH pode diminuir com o aumento da concentração de CO2 liberado pelas bactérias, tornando a água mais ácida. Pode haver produção de gás sulfídrico com predominância de regiões anaeróbicas (sem oxigênio). A produção desse gás tóxico gera odores desagradáveis. Raramente há presença de algas nessa zona, pois há dificuldade da penetração de luz, devido aos altos teores de turbidez (sólidos em suspensão). 25 Zona de decomposição ativa Após a perturbação do ecossistema na zona de degradação, inicia-se a zona com os micro-organismos presentes decompondo ativamente a matéria orgânica. Nessa zona, a qualidade da água atinge um estado totalmente degradado, com coloração escura. O oxigênio dissolvido apresenta baixíssimas concentrações, podendo ser nulo em casos de anaerobiose, isto é, todos os organismos aeróbios desapareceme apenas os anaeróbios estão presentes. Ao longo do tempo, o alimento disponível (matéria orgânica) vai sendo degradado pelas bactérias, diminuindo a disponibilidade. A quantidade de bactérias decompositoras também vai reduzindo. O mau odor é grande, além de gás carbônico, água, metano e gás sulfídrico. Zona de recuperação Após o elevado consumo de matéria orgânica e a deterioração aquática, a zona de recuperação é iniciada. A água se apresenta mais clara, com aparência melhorada. Não há mais mau odor devido aos gases produzidos, pois não há mais matéria orgânica a ser degradada. A matéria orgânica está estabilizada no local, ou seja, se apresenta como compostos inertes. Nesse caso, a concentração de oxigênio dissolvido aumenta, pois a respiração bacteriana é reduzida. Desse modo, não ocorrem mais zonas anaeróbias (sem presença de oxigênio), influenciando e mudando a composição da fauna e da flora do local. Todavia, como a água volta a ficar transparente, ocorre a incidência de luz. Por isso, há condições para o desenvolvimento de algas. Durante a fotossíntese, as algas liberam oxigênio, aumentando a concentração no local. A reprodução intensifica-se, e a cadeia alimentar torna-se mais diversificada, gerando alimentos para os peixes que vão surgindo aos poucos. Zona de águas limpas As águas voltam às condições normais anteriores à poluição, apresentando- se novamente limpas, em relação à presença de oxigênio dissolvido, matéria orgânica, bactérias e organismos patogênicos (vetores de doenças). Como há baixos níveis de matéria orgânica, o número de bactérias consumidoras de oxigênio para degradação da matéria orgânica também é baixo. O oxigênio dissolvido apresenta teores maiores, próximos aos iniciais (antes da poluição), devido ao baixo consumo e à produção pelas algas. 26 Ao final, em geral, as águas apresentam maiores concentrações de nutrientes, como fósforo e nitrogênio, em comparação aos níveis presentes antes da poluição. Por isso, a produção de algas é maior, existe grande diversidade de espécies, e o ecossistema se apresenta estável. 2.1.2 Fenômenos de eutrofização em águas superficiais Nos últimos anos, esgotos com grandes quantidades de nutrientes, e que fluem para corpos de água, aceleraram os processos de eutrofização. Os principais agentes de desenvolvimento da eutrofização são os elementos fósforo e nitrogênio. O alto teor de fosfato em águas residuárias pode ocasionar sobrecarga nos ecossistemas, ameaçando a biodiversidade e colocando em risco o abastecimento de água potável devido à deterioração da qualidade da água. Quando a concentração de fósforo inorgânico excede 0,02 mgL-1, a condição é favorável para o processo de eutrofização. O estado nutricional de um lago ou rio reflete diferentes tipos de uso do solo e entrada de nutrientes a partir de pequenos riachos interligados dentro da bacia de drenagem. Além disso, a erosão das margens dos rios durante inundações também pode transportar grandes quantidades de fósforo para os corpos de água. O aparecimento de fósforo em ecossistemas aquáticos pelo carreamento de águas pluviais pode provocar fenômenos de eutrofização. A eutrofização também é ocasionada pela descarga de efluentes líquidos domésticos e industriais com altos teores de fósforo em águas superficiais. Com a disponibilidade de macronutrientes (nitrogênio, fósforo), a produção primária por algas e macrófitas é estimulada. A decomposição subsequente da biomassa vegetal elevada provoca aumento no consumo de oxigênio, o que pode conduzir a condições anóxicas (sem presença de oxigênio) nas águas de fundo e nos sedimentos, uma vez que o consumo de oxigênio biológico excede o fornecimento de oxigênio por difusão em ordens de grandeza. Com o aumento da eutrofização, a estrutura das comunidades fitoplanctônicas muda, resultando na ocorrência imprevisível de novas florações de algas. O aumento da turbidez da coluna de água e a depleção de oxigênio influenciam muito as comunidades bentônicas com mudanças na distribuição, abundância, diversidade e estado fisiológico. A perda de vegetação aquática submersa faz com que o sedimento se torne móvel. Os processos metabólicos bentônicos mudam de decomposição aeróbica para anaeróbica da matéria orgânica, causando a liberação de sulfeto de hidrogênio na água de fundo. Os produtos dos processos de decomposição anaeróbica causam demanda adicional de oxigênio. O problema da depleção de oxigênio é ainda agravado pela estratificação da coluna de água, especialmente no verão. 27 A eutrofização da água pode ser acelerada por atividades humanas que aumentam a taxa de entrada de nutrientes em um corpo de água, devido, por exemplo, à rápida urbanização, industrialização e intensificação da produção agrícola. Para ecossistemas aquáticos lacustres, as atividades humanas na bacia podem levar à perda de espécies e grupos funcionais, alta renovação de nutrientes, baixa resistência, alta porosidade de nutrientes e sedimentos e perda de produtividade. O problema da eutrofização da água tornou-se cada vez mais grave em todo o mundo, mas o mecanismo de sua ocorrência ainda não é totalmente compreendido, como o conhecimento limitado dos processos de eutrofização da água adicionado às dificuldades para prevenção e remediação da eutrofização da água. Portanto, mais pesquisas devem ser voltadas para os mecanismos de eutrofização em diferentes condições de bacias hidrográficas. 2.2 ÁGUAS SUBTERRÂNEAS Considerando o ciclo hidrológico, as águas subterrâneas são parte integrante, pois representam a água da chuva que flui lentamente até a zona de recarga. Nas zonas de recarga, temos a presença de água da chuva infiltrada que poderá ser direcionada até as zonas de descarga, onde a água flui para rios e lagos. Podem ser entendidas como águas subterrâneas todas as reservas de águas disponíveis no subsolo. Assim, o termo compreende toda a água presente abaixo da superfície de uma área determinada. Já os aquíferos, como vimos anteriormente, são representados pelas formações geológicas permeáveis e ocorrem quando a água da chuva flui lentamente pelo subsolo. De acordo com a Agência Nacional de Águas e Saneamento Básico (2022), o Brasil tem 112 mil quilômetros cúbicos de reserva de água subterrânea, representando cerca de 48% da área territorial. O país tem 27 aquíferos, entre eles os dois maiores do mundo: Guarani (Regiões Centro-Oeste, Sul e Sudeste) e o Alter do Chão (Região Norte). 2.2.1 Uso de águas subterrâneas e recomendações A utilização de águas subterrâneas pela população em geral está relacionada ao atendimento das legislações existentes no Brasil. • Registro do poço e autorização, ou seja, obtenção da outorga de direito de uso de recursos hídricos e licença de perfuração. Pois, “constitui infração das normas de utilização de recursos hídricos superficiais ou subterrâneos: I - derivar ou utilizar recursos hídricos para qualquer finalidade, sem a respectiva outorga de direito de uso; [...] V - perfurar poços para extração de água subterrânea ou operá-los sem a devida autorização” (BRASIL, 1997, on-line). 28 • Realização do monitoramento da qualidade da água e se os padrões de potabilidade estão adequados, considerando a possibilidade de tratamento convencional. • Possível cobrança pelo uso da água. Outro ponto a ser levado em conta é que a construção de poços sem considerar as recomendações da ABNT pode causar a contaminação do aquífero, devido à possibili- dade de contato da água subterrânea com a superfície. Dessa forma, algumas áreas que não têm abastecimento de água potável pela rede pública são obrigadas a perfurar poços indiscriminadamente, sem padrões. Quando isso ocorre, a população que consome essa água está muito mais suscetível à contaminação e a doenças de veiculação hídrica. Quando é detectada a contaminação da água de um poço, os custos e o tempo de descontaminação se tornam muito altos em relação aos das águas superficiais, inviabili-