Nesta unidade temática, você vai aprender

• Problemas relacionados à poluição da água;

• Prevenção da poluição;

• Caracterização de água e efluentes.

Poluição das Águas

A poluição é um grande problema ambiental, preocupando profissionais das mais diversas áreas da saúde e engenharias, fazendo com que setores públicos e privados se mobilizem e unam esforços para minimizar os impactos decorrentes da atividade humana. A matriz ambiental que mais demanda atenção é a água, pois sua poluição é devido à presença de compostos químicos, físicos e biológicos estranhos ao ambiente natural, que podem causar alteração da qualidade de determinado curso ou corpo de água, direta ou indiretamente, além de torná-lo potencialmente nocivo à fauna, flora e populações humanas vizinhas que utilizam essa água. A poluição das águas pode ser causada pelo lançamento de efluentes industriais e agrícolas e esgotos domésticos, além de resíduos sólidos diversos devido à disposição irregular.

Um corpo hídrico ou lençol freático é considerado contaminado quando está impregnado de contaminantes antropogênicos, que o impeça de ser utilizado para fins de consumo estritamente humano, como água potável ou para banho. Outro fator relevante é quando o corpo d’água sofre uma radical perda de capacidade de sustento de comunidades bióticas (capacidade de abrigar peixes, por exemplo).

A poluição das águas ocorre à medida que aumenta a concentração humana e as atividades industriais. Essas atividades geram diferentes tipos de resíduos e rejeitos, que podem ser sólidos e líquidos.

A poluição pode ser localizada (pontual) ou difusa (não pontual). A Figura 1 ilustra as formas e fontes de poluição localizada e difusa.

A poluição localizada é aquela em que a fonte de poluição tem origem de um ponto específico e de fácil identificação, como, por exemplo, uma tubulação de efluente industrial que deságua em um arroio. As fontes de poluição dispersas são difíceis de ser identificadas, pois formam a contaminação difusa, ou seja, que não possui origem em uma única fonte, pois pode ser gerada como resultado de acúmulo do agente poluidor em uma área ampla. Entre os principais problemas causados pela poluição de corpos hídricos por águas servidas, como esgoto doméstico e industrial, estão a depleção de oxigênio, a contribuição de sólidos, a inserção de organismos patogênicos, o aumento de nutrientes que causam a eutrofização, lançamento de efluentes e lodos contendo metais e outras substâncias tóxicas. Dessa forma, o lançamento de efluentes é desproporcional à capacidade de depuração do curso d’água.

A qualidade da água subterrânea também pode ser impactada pelas várias atividades antrópicas. As entradas de poluentes podem ser intencional e acidental, diretamente no solo ou no subsolo, e originar de fontes localizadas ou difusas. Os tipos de poluentes que podem degradar a qualidade das águas subterrâneas são ilimitados, devido às diversas atividades que podem ocorrer na superfície e que podem introduzir patógenos, substâncias químicas orgânicas e inorgânicas, radionuclídeos, além de poluentes emergentes, como os fármacos. A salinidade da água subterrânea também pode ser alterada pela introdução de água salgada que ocorre a partir do excesso de bombeamento da água doce dos poços situados nas áreas costeiras. Assim, a água se torna salobra e inviabiliza seu uso para a irrigação das culturas e para consumo humano sem prévio tratamento. A Figura 2 ilustra as fontes de poluição localizada e difusa de contaminação de água subterrânea.

Para monitorar e controlar a poluição ambiental, é importante conhecer as fontes de contaminação e as suas características físicas, químicas e biológicas. A partir disso, consegue-se propor uma forma de minimização, controle e monitoramento.

Prevenção da Poluição

Nas indústrias, a prevenção da poluição das águas é uma boa estratégia para manter a qualidade ambiental e evitar gastos com a mitigação de danos. Para prevenir a poluição e controlar, quando existente, é necessário a avaliação do ciclo de vida de um determinado produto, estudando as entradas e saídas das operações unitárias envolvidas no processo produtivo, envolvendo desde a extração da matéria-prima até a disposição final do produto após seu uso. Para avaliar a possibilidade de prevenção da poluição, sugere-se o fluxograma da Figura 3, que é baseado na Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS) (BRASIL, 2010), mas que pode ser utilizado na minimização de efluentes.

Percebe-se que a prioridade é prevenir a geração, por meio de modificações de processos, substituição de matéria-prima, entre outras ações. Dessa forma, a minimização de efluentes deve ser estudada visando a redução de volume, diminuição da concentração e periculosidade do poluente, e na combinação das duas alternativas. A redução da vazão pode ser proposta e alcançada tanto em sistemas de efluentes industriais quanto em domésticos. Entretanto, a redução na concentração e periculosidade de poluentes é mais factível às indústrias.

As indústrias podem atingir redução no volume de efluente utilizando as estratégias de segregação de correntes de efluentes de acordo com suas características, conservação do uso da água em processos industriais e reuso de efluentes tratados no processo. A segregação de correntes, deve ser feita separando-as pelas suas características físico-químicas. Além dos benefícios ambientais, essa ação traz benefícios econômicos e facilita a operação da estação de tratamento de efluente (ETE). A redução na concentração de poluentes pode surgir através da inclusão em projetos com ações de tecnologias limpas, para prevenção da poluição e diminuição de resíduos. Já a minimização de resíduos tem como objetivo minimizar impactos negativos através da redução da quantidade de material residual de processos industriais. Incluem aplicações de tecnologias para controle de poluentes, substituição de reagentes e matérias-primas, tecnologias limpas e outras atividades que minimizem a geração de resíduos.

Caracterização de Água e Efluentes

A caracterização de água/efluente é muito importante, pois, a partir dos parâmetros investigados, é possível projetar e operar os sistemas de tratamento, além de assegurar os padrões de lançamento. Para uma boa caracterização, é necessário uma boa amostragem e coleta. Para a coleta de amostra de efluentes/água, deve-se ter cuidado para não contaminá-las com agentes externos ao meio. Alguns cuidados devem ser tomados, tal como identificador nos frascos e preencher corretamente as fichas de coleta, que apresentam, obrigatoriamente, os dados, como condições climáticas e coordenadas de localização dos pontos amostrados. Em ETE, para avaliação das características do efluente tratado, a amostra deve ser coletada pouco antes do mesmo atingir o corpo receptor ou tanque de armazenamento. Se for necessária a determinação do impacto do efluente sobre o corpo receptor, deve-se coletar outras duas amostras, uma a montante do lançamento e outra a jusante, que fornecerão subsídio para estudo de autodepuração do corpo hídrico (Sugere-se ler a CONAMA 357/2005 e a CONAMA 430/2011).

Essa variação da qualidade da amostra pode ser relacionada a aspectos:

Parâmetros de Caracterização

Água e efluente podem conter substâncias orgânicas biodegradáveis e não biodegradáveis, além de contaminantes orgânicos e inorgânicos. Espécies inorgânicas reativas são facilmente determinadas, mas a determinação de substâncias orgânicas solúveis tem sido mais problemática. Em função disso, estipula-se a utilização de indicadores de poluição medidos através dos denominados parâmetros globais. Entre os parâmetros mais comuns para a medida do teor poluente em águas, estão: sólidos, Demanda Química de Oxigênio (DQO), Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO), Carbono Orgânico Total (COT), turbidez, cor, concentração de oxigênio dissolvido, pH, dureza, fluoreto, cloreto, concentração de material tóxico, temperatura, microrganismos patogênicos.

Para saber quais parâmetros devem ser avaliados na caracterização de corpos d’água e efluentes, deve ser observado o que está exposto na CONAMA 357/2005 (BRASIL, 2011), pois ela dispõe sobre a classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento e estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes. Já para avaliar os parâmetros relacionados à potabilidade da água, deve ser estudado o anexo XX da Portaria de Consolidação nº 5 do Ministério da Saúde (BRASIL, 2017). Cada parâmetro para caracterização de água e efluente tem um procedimento analítico para sua quantificação. Os detalhes relativos a esses procedimentos para medidas da qualidade de efluentes são encontrados em normas técnicas e no Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (2012). Cita-se alguns:

• Demanda Química de Oxigênio (DQO)

A DQO corresponde à concentração de matéria orgânica e inorgânica presente no efluente. É a quantidade de oxigênio quimicamente utilizada para oxidação da matéria orgânica e inorgânica de uma amostra. Essa análise é puramente química, que ocorre em meio ácido, ou seja, não envolve microrganismos. A oxidação é entre a ação química do Cr₂O₇^-2 ou do MnO^4- em meio fortemente ácido. A vantagem da medição de DQO é a rapidez das respostas com relação à DBO.

• Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO)

A DBO é utilizada para indicar o grau de poluição de um esgoto, ou seja, um índice de concentração de matéria orgânica por uma unidade de volume de água residuária. A DBO é a quantidade de oxigênio dissolvido, necessária aos microrganismos, na estabilização da matéria orgânica em decomposição, sob condições aeróbias. Em um efluente, quanto maior a quantidade de matéria orgânica biodegradável, maior é esse índice.

• Turbidez

Este parâmetro está relacionado com a concentração dos sólidos em suspensão. Esgotos mais frescos ou mais concentrados possuem, geralmente, maior turbidez. Consiste na redução da transparência da água devido à presença de partículas em suspensão (essas partículas são maiores do que as que conferem cor à água). A turbidez é medida em laboratório em um aparelho chamado turbidímetro, sendo a unidade de turbidez dada em NTU. A diminuição da turbidez pode ser obtida por processos físico-químicos.

• Concentração de oxigênio

O metabolismo da fauna aquática do corpo receptor, depende do oxigênio dissolvido na água para o seu ciclo vital (metabolismo). Dessa maneira, consideram-se como agentes poluentes todas as substâncias e/ou condições que, direta ou indiretamente, participem para a redução da concentração do oxigênio dissolvido (OD) do corpo receptor. A faixa crítica da concentração de OD é entre 3 e 4 ppm, mas o ideal é entre 4 e 7 ppm.

• pH

O pH expressa a concentração de íons hidrogênio. É o indicador da condição alcalina ou ácida do meio. Os organismos aquáticos, em sua maioria, vivem adaptados às condições de neutralidade, ou seja, em torno de pH 7.

• Dureza

A dureza é uma característica geralmente associada à presença de sais de cálcio e de magnésio contidos no despejo. Em excesso, é um problema, pois acelera o processo de incrustação de sólidos (óxidos desses elementos) em tubulações.

• Temperatura

Uma elevação da temperatura do corpo receptor, causada pela temperatura do lançamento de efluente, reduz a solubilidade do oxigênio na água. A temperatura influencia diretamente na taxa de qualquer reação química, que aumenta com sua elevação, salvo os casos onde a alta temperatura produza alterações no catalisador ou nos reagentes.

Desenvolvimento de Estratégia de Tratamento de Água e Efluentes

Um processo de tratamento de água é um conjunto de operações unitárias que tem como objetivo condicionar a água de um corpo d’água ou subterrânea para uso industrial ou para consumo humano. Já um processos de tratamento de efluente é formado por um conjunto de operações unitárias que são instaladas em áreas industriais (no caso de efluente industrial) ou em municípios (caso seja esgoto) com o objetivo de tratar os resíduos líquidos gerados em processos industriais e/ou sistemas domésticos. As operações unitárias que compõem as estações de tratamento de efluentes podem ser compostas por processo preliminar e/ou primário, secundário, terciário ou avançado, dependendo da necessidade de controle da poluição e das características da água ou do efluente. Para selecionar a tecnologia empregada, deve-se observar alguns parâmetros que afetam diretamente na seleção das unidades de processos. Entre eles estão:

A avaliação preliminar de viabilidade e custo de uma tecnologia pode ser realizada após realização de referencial teórico, englobando detalhada revisão de publicações e discussões com fornecedores de equipamentos sobre custos de investimento e operação de determinada tecnologia. Essa avaliação pode reduzir opções potenciais antes da fase de dimensionamento preliminar. As ações citadas neste capítulo têm como objetivo não interferir na qualidade ambiental do seu contexto socioambiental.