RELATÓRIO FINAL
RELATÓRIO TÉCNICO
Projeto: Mini Estação de Tratamento de Água
Orientador: Heros Horst
Bolsista/Estudante IC: Luana Loch
Resumo dos principais tópicos desenvolvidos:
 Visita técnica a uma estação de tratamento de água (ETA);
 Exposição de conceitos químicos e técnicos de uma ETA aos bolsistas do ensino
médio;
 Realização de análises dos parâmetros necessários para o funcionamento do
protótipo e verificação da qualidade da água;
 Leitura de trabalhos científicos e livros;
 Tomada de preço para compra de reagentes e equipamentos para a construção da
mini estação de tratamento de água;
 Análise do projeto de construção do protótipo;
 Determinação de parâmetros para o funcionamento do protótipo;
 Comprovação da efetividade do tratamento;
 Explanação e demonstração da Mini ETA em escolas de ensino médio do Alto
Vale do Itajaí – SC.
Revisão bibliográfica efetuada:
Padrões de potabilidade
A água destinada ao abastecimento humano precisa ser de boa qualidade, afim
de não provocar nenhum dano à saúde pública. Conforme Richter (2009), a qualidade
da água é avaliada pela determinação de diversos parâmetros de potabilidade, como
parâmetros físicos, químicos e microbiológicos.
Parâmetros físicos
Ao olhar da população que recebe a água tratada, se esta possuir propriedades
organolépticas alteradas, como cor, odor e sabor desconformes, significa que a mesma
está poluída. Estes aspectos nem sempre são indicadores de poluição, mas para visar a
aceitação humana, alguns parâmetros são monitorados. Segundo Di Bernado e Dantas
(2005), as características físicas não possuem grande importância sanitária, mas são
decisivos no processo de tratamento da água.
Turbidez
Este parâmetro indica, de forma subjetiva, a transparência na água. Como
Richter (2009) relata, a turbidez é uma propriedade ótica da água que impede a
transmissão de um feixe de luz emitido sobre a alíquota de água, por meio da dispersão
e absorção. As substâncias que promovem este efeito são as partículas em suspensão,
que podem ser matéria orgânica e inorgânica, bactérias, algas entre outros micro-
RELATÓRIO FINAL
organismos e até pequenas bolhas. Possui grande importância no tratamento de água,
pois como informa Ferreira e Pádua (2010), e um dos principais parâmetros
operacionais de uma ETA, além de servir como indicador sanitário, pois valores
elevados de matéria orgânica em suspensão podem proteger micro-organismos da
desinfecção. A Portaria 2914/2011 do Ministério da Saúde estabelece um valor 0,5 uT
para tratamento completo e 5 uT em qualquer ponto da rede de distribuição. A análise
deste parâmetro pode ser efetuada pelo método nefelométrico por meio de um
turbidímetro ou por meio do espectrofotômetro.
Temperatura
Sabe-se que uma água fresca é mais aceitável que uma mesma quente, além de
reduzir o gosto e odor da mesma. Este parâmetro, como afirma Mihelcic e Zimmerman
(2012), pode afetar outros padrões como densidade, viscosidade, pressão de vapor,
tensão superficial, solubilidade, entre outros que afetam a operação da ETA. Além
disso, temperaturas altas favorecerem o crescimento de micro-organismo, desta forma
Ferreira e Pádua (2010) indicam que a temperatura da água não deve ser inferior a 5 ºC
e nem superior a 15 ºC. A portaria 2.914/11 do Ministério da Saúde não estabelece faixa
de temperatura da água de abastecimento, este parâmetro irá influenciar a concentração
do desinfetante e o seu tempo de contato com a água. A medição da temperatura se dá
por meio de termômetros variados.
Parâmetros químicos
Os contaminantes de um curso hídrico de origem química possui maior risco à
saúde, comparado com os de origem física, devido sua característica tóxica. Conforme
Ferreira e Pádua (2010), os danos à saúde são originados após longos períodos de
exposição dos compostos químicos na água destinada ao consumo humano. Desta forma
estes contaminantes possuem menor prioridade de análise e correção que os de origem
microbiológica, que causam problemas imediatos. As características químicas da água,
como relata Di Bernado e Dantas (2005), possuem elevada importância no tratamento
da mesma, sendo que certos compostos químicos podem inviabilizar alguns processos,
além de exigir tratamentos específicos.
pH
O pH (potencial hidrogeniônico) representa a concentração de íons hidrogênio
na água, ou seja, expressa condições ácidas (pH<7) ou básicas (pH>7). O valor deste
parâmetro, segundo Ferreira e Pádua (2010), é de grande importância nos processos de
coagulação e desinfecção da água, e deve ser corrigido, quando necessário, após o
término do tratamento afim de evitar corrosão e incrustação na rede. A Portaria
2914/2011 do Ministério da Saúde recomenda que o pH permaneça entre 6,0 e 9,5 na
rede de distribuição. O pH pode ser determinado por método colorimétrico, sendo por
meio da mudança de coloração da amostra ao adicionar soluções indicadoras ou do
papel indicador emergido na alíquota em questão. O método mais preciso é por meio de
um aparelho denominado pHmetro.
Cloro residual
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A desinfecção é a etapa do tratamento em que ocorre a inativação dos microorganismos patógenos. A maior parte das ETAs desempenham este processo com a
adição de cloro na água. Conforme Ferreira e Pádua (2010), uma importante
característica de um desinfetante é manter um residual estável após a desinfecção. Desta
forma, o cloro residual livre é um indicador da eficiência do processo além de prevenir a
contaminação da água na rede de distribuição. A Portaria 2914/2011 do Ministério da
Saúde estabelece um mínimo de 0,2 mg/L de cloro residual livre ou 2 mg/L de cloro
residual combinado em todo o sistema de distribuição, e um valor máximo de 5 mg/L de
cloro residual livre.
Além destes parâmetros, a água de abastecimento deve estar em conformidade
com o padrão de substâncias químicas que oferecem risco a saúde e ciatoxinas
expressos no Anexo I e Anexo II, estabelecido pela Portaria 2914/11 do MS. Outro
parâmetro importante é o padrão organoléptico, demonstrado no Anexo III.
Parâmetros microbiológicos
Inúmeras doenças infecciosas podem ser desenvolvidas por meio da veiculação
hídrica. Os patógenos podem pertencer a classe diferentes de micro-organismos, sendo
eles vírus, bactérias, protozoários e helmintos. Segundo Ferreira e Pádua (2010), a
identificação e quantificação de todos os patógenos são limitadas na técnica e no
financeiro, sendo assim, a qualidade microbiológica se dá por meio de indicadores como
as bactérias E. coli ou coliformes termotolerantes. Richter (2009) demonstra que estes
indicadores possuem características de um parâmetro da qualidade da água, pois estão
presentes em ambientes onde o esgoto se encontra, sobrevivem mais tempo na água que
os patógenos e são facilmente isoladas. Porém, deve-se salientar que estes não
demonstram a presença de vírus, cistos e oocistos de protozoários e ovos de helmintos,
pois estes são mais resistentes a desinfecção que as bactérias (FERREIA E PÁDUA,
2010). Sendo assim, além da determinação dos coliformes, deve analisar outros padrões
para a qualidade microbiológica, como o baixo índice de turbidez e a presença de
residual da desinfecção na rede. Conforme a Portaria do MS 2914/2011, a água
destinada para consumo deve apresentar ausência de E. coli e coliformes totais em 100
mL de amostra.
Bactérias heterotróficas
Parâmetro que analisa a integridade do sistema de distribuição, segundo a
Portaria 2914/11 do MS, a contagem destas bactérias deve ser realizada em 20% das
amostras mensais de coliformes totais, sendo que não deve ultrapassar o valor de 500
UFC/mL.
Tratamento de Água de Abastecimento
Sabe-se que a água é uma substância indispensável a qualquer ser vivo, sendo
assim, esta deve ser de boa qualidade, sem nenhum risco a saúde. Devido à poluição do
nosso planeta, a água potável está em constante redução, o que demonstra o difícil
acesso a este bem em inúmeros países. Desta forma, a água com a finalidade de
consumo humano necessita de inúmeros processos de tratamento para remoção das
impurezas.
O tratamento de água para abastecimento tem como objetivo disponibilizar água
potável, livres de contaminantes e de micro-organismos patogênicos, e que seja de
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qualidade para consumo humano. O tratamento consiste em uma série de etapas físicoquímicas e de processos unitários exigidos para atenderem padrões sanitários e
ambientais, na qual a água é submetida.
Coagulação
A água ao chegar à estação de tratamento possui inúmeras substâncias
dissolvidas e suspensas. O método de retirada destas substâncias é por meio da
clarificação, formada pela coagulação, floculação e decantação. Segundo Mihelcic e
Zimmerman (2012) a coagulação é a neutralização da carga que envolve as partículas
suspensas e dissolvidas, com o auxílio de coagulantes adicionados a água. Como Silva
(2008) relata, a coagulação ocorre por dois fenômenos, sendo eles:
a) químico: ocorre a reação entre o coagulante e a água formando espécies hidrolisadas
com carga positiva;
b) físico: transporte das partículas com carga positiva para que entrem em contato com
as outras substâncias presentes na água.
A reação entre a água e o coagulante ocorre instantaneamente, por isso segundo
Brasil (2006), a mistura destes componentes deve ocorrer em uma área com agitação,
para que todo o coagulante se dissolva na água. O mecanismo desta mistura pode ser
hidráulico ou mecanizado.
Em uma estação de tratamento de água pode-se utilizar inúmeros tipos de
coagulantes. Conforme Pádua (2010) os principais compostos que possuem esta
propriedade são: sulfato de alumínio, cloreto férrico, sulfato ferroso clorado, sulfato
férrico e o hidroxi-cloreto de alumínio (HCA ou PAC).
O processo de coagulação depende de alguns parâmetros, como o pH do meio, a
temperatura, a dosagem de coagulantes, quantidade de partículas suspensas e o
gradiente de velocidade da mistura.
Para a reação de coagulação ocorrer corretamente, o pH do meio deve estar
básico, pois como menciona Mihelcic e Zimmerman (2012), os principais coagulantes
são sais de caráter ácido fraco, e irão consumir uma certa quantidade da alcalinidade do
meio. Se a água não possuir uma alcalinidade suficiente, deve-se adicionar cal para
elevar o pH.A temperatura irá influir na coagulação, pois pode atuar na constante de
equilíbrio da água, que pode variar o pH do meio além de alterar a viscosidade
(RICHTER, 2009).
Deve haver uma dosagem proporcional a quantidade de substâncias dissolvidas
e suspensas, conforme Pádua (2010) se haver uma dosagem baixa as cargas não serão
totalmente neutralizadas, deixando partículas indesejadas no meio, se houver uma
dosagem maior poderá gerar problemas nos filtros, além do desperdício de
coagulante. A dispersão dos reagentes químicos responsáveis pela coagulação depende
diretamente do gradiente de velocidade da mistura, que como demonstra Pádua (2010),
os valores devem estar entre 500 s-1 e 7000s-1.
A coagulação é um processo determinante para o funcionamento de toda a ETA,
principalmente na decantação e filtração. Se este processo não ocorrer de forma correta,
o tratamento da água não será bem sucedido (RICHTER, 2009).
Floculação
Após passar pelo processo de coagulação, a água em tratamento segue para a
etapa de floculação. A ABNT (1992) determina que o processo de floculação promova a
agregação das partículas inicialmente produzidas na coagulação, sendo que o período de
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detenção e o gradiente de velocidade devem ser determinados por meio de ensaio
prévios com a água a ser tratada.
No início da floculação o gradiente de velocidade deve ser maior, pois as
partículas ainda encontram-se dispersas na água, o que se faz necessário uma agitação
mais intensa para haver a agregação das mesmas. Segundo Silva (2008), o gradiente de
velocidade deve diminuir com o passar do tempo, pois como há um aumento
considerável dos flocos, uma grande agitação pode quebrá-los.
A agitação da água na floculação pode ocorrer de várias formas, sendo as
principais hidráulicas e mecânicas. Como relata Richter (2009), os floculadores
hidráulicos são formados por tanques compostos por inúmeros obstáculos chamados
chicanas. A água pode passar por elas no sentido horizontal (movimento de vai e vem)
ou no sentido vertical (movimento de sobe e desce). Este mecanismo visa utilizar a
energia hidráulica dissipada no fluxo da água. A agitação mecânica ocorre por meio de
um agitador mecânico (formado por paletas ou turbinas) em movimentos diversos como
giratórios e alternativos, sendo assim é introduzida uma forma de energia para ocorrer o
deslocamento da água.
A floculação hidráulica possui menor custo de implantação e manutenção, além
de simples operação, mas é difícil fazer alterações de gradientes de velocidade, o que a
torna inviável em ETAs (PÁDUA, 2010).
Em uma estação de tratamento de água, as etapas de coagulação e floculação
unidas possuem objetivos bem específicos, conforme demonstrado por Miranda e
Monteggia (2007):
a) remover as substâncias suspensas que não sedimentam rapidamente;
b) remover a cor aparente e verdadeira;
c) eliminação de organismos patogênicos que podem estar presentes nas partículas
suspensas;
d) remoção de fosfatos que servem como nutrientes para algas.
Decantação
Como há presença de partículas suspensas na água, devido à coagulação e a
floculação, é necessário o processo de sedimentação ou decantação. Segundo Richter
(2009), este processo é o fenômeno físico associado à gravidade, que faz com que as
partículas com massa específica maior que o líquido da solução se depositem no fundo
do reservatório.
Em estações de tratamento de pequeno porte, a sedimentação simples (sem uso
de coagulação e floculação) pode ser utilizada como uma alternativa de tratamento.
Como resalta Pádua (2010), este processo reduz o custo operacional com processos de
pré-tratamento, e produz resíduos sem compostos químicos resultantes do tratamento.
Mas em contrapartida, a velocidade de sedimentação é menor, o que faz necessário um
espaço físico maior para a decantação.
A sedimentação das partículas ocorre em locais destinados a esse processo,
denominados decantadores. Como demonstra Paz (2007), existem diversos
decantadores, sendo os principais:
a) convencionais: tanque retangular com uma grande dimensão de comprimento, onde o
fluxo é horizontal, a água entra em uma extremidade e durante o escoamento as
partículas depositam-se no fundo, e então deixa a área pelo extremo oposto.
b) alta taxa: taque com obstáculos (dutos ou placas) paralelos, instalados com certa
inclinação em relação ao escoamento. O objetivo é aumentar a área de contato entre a
superfície e as partículas, o que facilita a sedimentação e melhora a eficiência da
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remoção dos flocos, o que pode resultar em um menor dimensionamento dos taques de
sedimentação.
Os taques de decantação das ETAs devem ser dimensionados conforme a
demanda e a qualidade de água da mesma. Mas como Brasil (2006) afirma, deve-se ter
cuidado com os parâmetros operacionais, como a taxa de escoamento superficial
(vazão/área do decantador) que deve se igualar com a velocidade de sedimentação da
menor partícula.
Filtração
A maior parte das partículas suspensas na água foi retida pela decantação, mas
algumas substâncias indesejadas ainda encontram-se presentes na água. A filtração,
como Duarte (2011) afirma, é o processo responsável pela remoção dos fragmentos
sólidos contidos na água, juntamente com a retenção de micro-organismos e compostos
orgânicos e inorgânicos.
A filtração empregada em estações de tratamento de água é divida em duas
formas distintas, a filtração em meio granular e a filtração em membrana. A filtração em
meio granular pode ocorrer por meio de diversos tipos de filtros, conforme Brasil
(2006) se for em função ao sentido, são classificados em ascendentes e descendentes; e
se for em relação da velocidade de filtração, em rápidos ou lentos. Estes filtros são
formados por um leito filtrante (simples ou duplo), e podem possuir ainda uma camada
suporte de pedras e um fundo falso repleto de orifícios, por onde a água é retida, o que
evita a contaminação da mesma.
O processo de filtração lenta é empregado geralmente, em áreas rurais ou de
pequeno porte. Como relata Pádua (2010), este método não necessita do emprego de um
coagulante prévio, pois o tratamento ocorre por um meio biológico, desta forma,
juntamente com a menor frequência de limpeza da unidade, este se torna um
procedimento com menor custo e maior facilidade de operação. Em contrapartida, a taxa
de filtração é menor, segundo Brasil (2006) os valores são de 2 a 6 m 3 de água por m2
de filtro ao dia, o que faz necessário a implantação de uma área maior em relação à
filtração rápida.
Certas estações de tratamento de água utilizam o método de filtração direta.
Neste caso, a água a ser tratada passa somente pelos processos de coagulação e
floculação, não passa desta forma pelos decantadores. Conforme Paz (2007), este
método pode ser de fluxo ascendente e descendente. O primeiro é constituído
geralmente de areia grossa como meio filtrante e pedregulho como suporte, já o segundo
utiliza antracito e areia, ou somente areia no seu leito filtrante.
A filtração rápida é a última etapa de retirada de partículas de um tratamento
convencional, ou seja, a água será encaminhada ao filtro após passar pela coagulação,
floculação e decantação, sendo este o processo de filtração mais utilizado. Desta forma,
a qualidade da água bruta que será filtrada não possui muita importância, pois passa por
vários processos antes de chegar ao filtro, sendo considerado o método de filtração mais
eficiente. Como Brasil (2006) afirma, a taxa de filtração varia de 120 a 600 m3 de água
por m2 de filtro ao dia, isto varia conforme o meio filtrante e o tipo da ETA. O fluxo
pode ser ascendente ou descendente, sendo o último mais comum. Conforme Miranda e
Monteggia (2007), o leito filtrante é formado, na maioria dos casos por areia, ou ainda
por uma camada sobre esta de antracito, o meio suporte pode ser de seixos rolados ou de
pedregulho.
As impurezas ainda presentes na água ficam retidas no interior dos filtros e são
retiradas por meio da lavagem dos mesmos. Segundo Pádua (2010), cada filtro possui
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um período entre o início da filtração e a paralisação para a lavagem do filtro,
denominada carreira de filtração. Este tempo varia com as características de cada meio,
mas o processo é interrompido sempre em que a água filtrada começa a apresentar
parâmetros que não atendem o padrão de potabilidade. Mihelcic e Zimmerman (2012)
relata que a limpeza dos filtros lentos se da pela retirada da camada superior do leito
filtrante, já na filtração direta e rápida a retirada das impurezas ocorre por meio da
retrolavagem. Este método consiste no fluxo ascendente de água, em alguns casos
também ocorre a passagem do ar, que carrega as substâncias para fora do leito.
As estações de tratamento de água ainda podem apresentar unidades de filtração
por meio de membranas. Este método consiste em um material semipermeável com
microaberturas de filtração, sendo que pode remover material particulado,
micromoléculas, moléculas e íons dissolvidos (PÁDUA, 2010). A separação das
impurezas ocorre pela pressão hidráulica exercida sobre o meio. Segundo Oliveira
(2010), a característica principal que atua na retenção das substâncias é o tamanho dos
poros das membranas, o tamanho da abertura decresce da microfiltração até a osmose
reversa, sendo intermediários a ultrafiltração e nanofiltração, respectivamente. Estas,
por sua vez, podem atuar em tratamentos independentes, ou combinadas entre si.
Desinfecção
A água filtrada, na maioria dos casos, encontra-se isenta de partículas suspensas
e dissolvidas, mas os micro-organismos ainda encontram-se presentes na mesma.
Muitos destes seres não afetam a qualidade da água, mas outros são patógenos e devem
ser eliminados da água. Conforme Richter (2009), a desinfecção objetiva a destruição
dos micro-organismos patogênicos presentes na água, sendo principalmente as
bactérias, protozoários, vírus e vermes. Segundo o mesmo autor há diferença entre
desinfecção e esterilização, onde o primeiro destrói somente os seres que afetam a saúde
pública, já o segundo elimina todos os tipos de micro-organismos.
Os desinfetantes devem possuir algumas características para poderem ser
empregados na ETAs, estes são relatados segundo Pádua (2010):
a) destruir em um período plausível os organismos patógenos;
b) não serem tóxicos a população abastecida e não causarem odor e sabor na água com
as dosagens usuais;
c) estarem disponíveis no mercado com preços aceitáveis e oferecerem condições de
transporte, armazenamento, manuseio e aplicação seguras;
d) terem sua concentração na água obtida de forma fácil e rápida;
e) produzirem compostos residuais duráveis na água, o que assegura a qualidade da
água em todo o sistema.
Os agentes desinfetantes como afirma Pádua (2010), podem ser oxidantes
químicos (cloro, bromo, ozônio, permanganato de potássio e peróxido de hidrogênio),
íons metálicos (prata e cobre) e agentes físicos (calor e radiação ultravioleta). A
eficiência da desinfecção ocorre por meio do parâmetro K, constante de desativação de
cada micro-organismo em relação ao pH e a temperatura (BRASIL, 2006). O cálculo do
K se da por meio da multiplicação entre a concentração do desinfetante e o tempo de
contanto. Conforme Sanches, Silva e Viera (2003), no Brasil o desinfetante mais
utilizado é o gás cloro e seus derivados, como hipoclorito de sódio, devido ao seu baixo
custo e fácil manipulação.
A forma mais barata e eficiente do uso do cloro é a gasosa. Se estiver
armazenado em cilindros à pressão elevada, o composto tornar-se líquido, e um litro
deste equivalem a 460 litros de gás. Mas como Richter (2009) informa este gás é muito
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tóxico e deve-se dispor em áreas abertas. Em estações de menor porte o mais
empregado é o hipoclorito de sódio, que é diluído na água antes da aplicação e apresenta
um valor de 5% a 15% de cloro. Outro composto acessível é o hipoclorito de cálcio,
disponível em pastilhas, pó ou em forma granular e contém 65% de cloro.
A maior desvantagem da utilização do cloro é o fato de que em contado com
matéria orgânica dissolvida pode haver a formação de trihalometanos (THMs). Estes
compostos são formados por um átomo de carbono, um átomo de hidrogênio e três
átomos de halogênios. Como relata Sanches, Silva e Vieira (2003), a maior parte dos
THMs, como o clorofórmio, é cancerígena e podem afetar consideravelmente a saúde
pública.
Desta forma existe uma busca constante para novos agentes desinfetantes que
possam ser utilizados nas águas de abastecimento. O ozônio pode ser uma alternativa,
segundo Mihelcic e Zimmerman (2012), mas este não produz um residual que possa
continuar a desinfecção durante a distribuição, além de poder formar bromato, outro
composto cancerígeno. Conforme o autor, a radiação ultravioleta atua nos ácidos
nucleicos, onde ocorre a inativação do mesmo. O problema deste método é a ausência
de residual, que pode comprometer a qualidade da água no percorrer da distribuição.
Fluoretação
As águas de abastecimento suprem inúmeras necessidades como higiene
pessoal, limpeza geral, cozimento de alimentos, fornecimento de água potável, além de
auxiliar na saúde pública. A fluoretação é a etapa que consiste na adição de compostos
fluoretados que serão responsáveis pela prevenção de cáries dentárias.
A fluoretação não é um método de tratamento da água, mas faz a Portaria n°
2914/2011 do Ministério da Saúde estabelece o seu valor máximo permitido de 1,5mg/L
de fluoreto. Conforme Brasil (2006), doses em excesso de deste composto pode ser
prejudicial à saúde, pois pode provocar a fluorose dentária e a osteoporose. A
concentração do íon fluoreto na água varia conforme a temperatura da mesma, sendo
estabelecida por uma equação em função desta variável (FUNASA, 2012).
Onde:
E = 10,3 + 0,725 T
T = média de temperaturas máximas diárias (em graus Célsius) de um período mínimo
de um ano, sendo recomendados cinco anos.
Desta forma em climas mais quentes a concentração de flúor é menor para não
provocar nenhum risco à saúde. A fluoretação pode ocorrer com a aplicação de diversos
produtos, porém, estes devem se enquadrar em algumas características. Segundo a
FUNASA (2012), os compostos devem apresentar alta solubilidade, baixo custo,
pequena distância entre o fornecedor e o consumidor, adequado transporte e estocagem,
fácil manuseio e poucos riscos operacionais. Os produtos que mais condizem com estas
particularidades são o Ácido Fluorsilícico (H2SiF6) e o Fluorsilicato de Sódio
(Na2SiF6).
Materiais e Métodos
Sendo o foco do projeto a divulgação da importância do tratamento adequado da
água de abastecimento, a primeira atividade realizada foi a conscientização dos bolsistas
estudantes do ensino médio. Para tanto, inicialmente apresentou-se aos mesmos
conceitos químicos primordiais ao tratamento de água, como equilíbrio químico, pH,
reações químicas, solubilidade entre outras. Tendo a compreensão destes conceitos,
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iniciou-se a pesquisa bibliográfica, com a leitura de livros e artigos científicos e a
construção da base bibliográfica do projeto.
Em paralelo com as pesquisas bibliográficas, realizou-se uma visita técnica a
Estação de Tratamento de Água de Itajaí, Santa Catarina. A entidade responsável pelo
abastecimento de água da cidade é o Serviço Municipal de Água, Saneamento Básico e
Infraestrutura, a SEMASA. No local teve-se uma melhor visão do processo de
tratamento convencional da água bruta, como o processo de coagulação, floculação,
decantação, filtração e cloração como demonstrado nas figuras 1 e 2.
Figura 1 – Processo de coagulação e floculação
(a) Coagulação
(b) Floculação
Fonte: Produção do autor
Figura 2 – Processo de decantação e filtração
(b) Filtração
(a) Decantação
Fonte: Produção do autor
Para comprovar a efetividade da Mini Estação de Tratamento de Água, será
realizado análise dos parâmetros no local da exposição, com exceção dos coliformes
termotolerantes, por meio de equipamentos pertencentes à universidade executora. A
fim de compreender os métodos utilizados para análise dos parâmetros de água,
demonstrou-se os mesmos de forma experimental, para os bolsistas do ensino médio da
instituição co-executora. A metodologia utilizada para os métodos empregados nas
análises físico-químicas e biológicas foram seguidas conforme as instruções do APHA
(1992), (1998) e (2005).
Cloro residual
RELATÓRIO FINAL
O cloro residual pode ser medido na sua forma livre ou combinado, por meio de
um clorímetro baseado no método DPD (Figura 03). Este aparelho emite um feixe de
luz com comprimento de onda específico e quantifica desta forma o valor de cloro
residual presente na amostra. Para realizar a análise, adiciona-se o composto DPD na
alíquota em questão, este reagirá com o cloro livre presente e formará uma coloração
que será medida pelo aparelho. A forma do cloro residual combinado se mede
indiretamente, pois após a medida do livre, adiciona-se na amostra uma pequena medida
de Iodeto de Potássio que reagirá com o cloro total da amostra, gerando uma coloração
mais acentuada. A diferença entre a medida do cloro total e livre é o valor do cloro
combinado. A análise deste parâmetro é feita no final do processo de tratamento,
verificando se está adequado segundo a legislação.
Figura 3 - Clorímetro (MS Tecnopon modelo CL 800)
Fonte: Produção do próprio autor
Coliformes termotolerantes
Para verificar a presença de coliformes termotolerantes e quantificar os mesmos
será utilizado o método do substrato cromogênico. As alíquotas de água são coletadas
em frascos de vidro esterilizados, por meio da autoclave. No laboratório adiciona-se 1ml
da amostra a 99ml de água estéril. Em seguida, insere-se o reagente, homogeneíza-se a
amostra e a distribuí-se em cartelas, selando-as (Seladora Quanty-Tray) e as incubando
na estufa a 35°C durante 24h.
A partir da utilização de meios de cultura com substratos indicadores, a presença
desse grupo de bactérias indicadoras promove a hidrólise desse reagente, com mudança
de cor para o azul (indicando presença de coliformes totais) ou fluorescência quando
exposta à luz ultravioleta (indicando presença de coliformes termotolerantes). O método
do substrato cromogênico descrito está de acordo com as instruções do Standard
Methodos for Examination of Water and Wastewater (APHA, 1998). Os materiais
necessários estão explícitos na figura 4.
RELATÓRIO FINAL
Figura 4 – Materiais necessários para a determinação de coliformes termotolerantes
(a) Autoclave (Prismatec modelo
Autoclave Vertical CS-50L).
(b) Estufa (Nova Ética, modelo
402).
(c) Reagente (Readycult, Coliforms
100).
Fonte: Produção do próprio autor
Potencial Hidrogeniônico (pH)
As medidas de pH são obtidas por meio da utilização do pHmetro representado
na figura 05, o equipamento ainda possui um compensador de temperatura. O
equipamento mede a diferença de potencial elétrico entre o eletrodo e a solução a ser
medida. O eletrodo consiste de um tubo de vidro com um filete de metal e uma solução
de concentração de H+ conhecida, no seu interior. Antes de utiliza-lo deve-se calibrar o
mesmo com solução tampão, de pH 4 e 7, sempre efetuando o enxágue do eletrodo
antes de inserir em uma nova solução.
Figura 05 - Medidor de pH (Lutron, modelo PH 221).
Fonte: Produção do próprio autor
Temperatura
As medidas de temperatura são tomadas por meio da utilização do termômetro
acoplado ao peagâmetro com escala de 0,1°C.
Turbidez (Tu)
As amostras coletadas são analisas pela medida direta por meio de um
turbidímetro, explícito na figura 06. Este aparelho emite um feixe de luz que ao
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atravessar a amostra é refletido, desta forma ele compara o espalhamento deste feixe
com de outra amostra padrão, quanto maior o espalhamento maior é o valor da turbidez.
Antes de efetuar a medida deste parâmetro deve-se calibrar o aparelho, efetuando a
medida de padrões com turbidez definida.
Figura 06 - Turbidímetro (MS Tecnopon, modelo TB 1000P).
Fonte: Produção do próprio autor
Construção da Mini-estação de tratamento de água
Desta forma, com os conceitos bem estabelecidos e com a compreensão do
funcionamento de uma ETA, realizou-se a pesquisa e elaboração do projeto da Mini
Estação de Tratamento de Água. A concepção da estação de tratamento em escala
reduzida foi realizada com a parceria do engenheiro químico da companhia de
saneamento da cidade de Itajaí (SEMASA). O engenheiro José Adriano Kielling cedeu
gentilmente o projeto e este foi desenvolvido com algumas adaptações em placas de
acrílico.
Ao receber o esboço do protótipo, a equipe de pesquisa reuniu-se com o objetivo
de analisar o mesmo e estabelecer mudanças para tornar a Mini ETA com mais
facilidade de construção, mais praticidade de manipulação e melhor qualidade de
tratamento. O material escolhido para a fabricação desta miniatura foi o acrílico, que
necessita de manipulação especial para seu corte, sendo este somente a laser e a sua
adesão, sendo instituída com cola especial para o material. Sendo assim, procurou-se
um profissional que atua com a construção de peças deste material para auxiliar a
construção do protótipo. Desta forma, levou-se o projeto inicial a este profissional que
fez as devidas alterações já estabelecidas anteriormente pelo grupo da pesquisa.
Após esta etapa concluída, iniciou-se a construção da Mini Estação de
Tratamento, que ocorreu nas dependências da empresa, com o auxilio dos alunos
pesquisadores. Utilizou-se chapas acrílicas com espessura de 6 mm para suportar a força
exercida pela água nas laterais e fundo do protótipo (Figura 7).
RELATÓRIO FINAL
Figura 7 – Chapas de acrílico de 6 mm
Fonte: Produção do próprio autor
Devido à complexidade do corte das placas de acrílico, o mesmo foi executado
com uma máquina Goldensing laser como demonstrado na figura 8. Este equipamento
emite um feixe de raio laser que instantaneamente corta o material desejado. A peça
final é desenhada em um software no sistema operacional do equipamento. Após
programado este comanda as coordenadas e medidas para o corte que posteriormente
resulta na peça desejada.
Figura 8 – Corte a laser das placas de acrílico
Fonte: Produção do próprio autor
A cola utilizada (Figura 9) atua no princípio de dissolver a estrutura dos
compostos do material acrílico, quando este líquido evapora, as substâncias se unem
novamente e assim colam as duas peças em questão. A aplicação da mesma ocorre com
uma seringa de vidro, devido às características acima descritas, se a mesma fosse de
plástico não sustentaria duas aplicações. A agulha auxilia a cola a percolar entre as
placas de acrílico a serem coladas. Para melhor impermeabilizar a estrutura, utilizou-se
silicone logo após a cola, evitando assim o vazamento posterior de água.
RELATÓRIO FINAL
Figura 9 – Colagem das peças
(a) Cola específica para acrílico
(b) Aplicação da cola
Fonte: Produção do próprio autor
A montagem da Mini ETA iniciou-se pelas paredes de entrada da água bruta e
saída da água tratada. Para facilitar construíram-se os compartimentos do filtro e da
coagulação, devido a maior facilidade de montagem. Com esta base pronta, iniciou-se a
montagem da calha que fica localizada acima da decantação e recolhe a água desta etapa
e encaminha para a filtração. Estas etapas de construção estão demonstradas na figura
10.
Figura 10 – Montagem da Mini ETA
(a) Compartimentos de coagulação e filtração
(b) Construção da calha
Fonte: Produção do próprio autor
A próxima etapa foi a construção da superfície inferior da decantação. Esta
possui um perfil inclinado para facilitar o depósito dos flocos no fundo do decantador.
Para tanto se construiu uma peça com inúmeras placas de PVC de 20 mm, que foram
cortadas com uma máquina específica, lixadas e unidas com massa corrida, para tornar a
superfície ainda mais lisa. Este componente foi fixado com silicone nas laterais para
evitar vazamentos. A construção do mesmo está explícita na figura 11.
RELATÓRIO FINAL
Figura 11 – Construção da superfície interna do decantador
(a) Corte das placas
(b) Aplicação do silicone
Fonte: Produção do próprio autor
Outro componente da etapa de decantação são as chicanas, obstáculos que
auxiliam a reter os flocos de sujeira produzidos na floculação. Para fixar as mesmas
adaptou-se um suporte em cada lateral. O mesmo possui o corte de encaixe das chicanas
num ângulo de 45° para aperfeiçoar a retenção. Estas chicanas são filetes de PVC finos
com a finalidade de gerar uma superfície de contato mais áspera, lixou-se as mesma
irregularmente. Estas etapas estão apresentadas na figura 12.
Figura 12 – Montagem das chicanas
(a) Corte do suporte das chicanas
(b) Montagem das chicanas no suporte
Fonte: Produção do próprio autor
Por fim, colocaram-se os registros de controle de entrada e saída da água e a
calha sobre o decantador. Foi construído ainda o reservatório onde irá ocorrer a etapa
final do tratamento, a cloração. Com tudo finalizado, realizou-se um teste breve com
água distribuída pela empresa de abastecimento da cidade para verificar se possuía
vazamentos. Ao perceber o correto funcionamento, a Mini ETA foi encaminhada ao
laboratório da Universidade para os testes completos. O protótipo pronto está explícito
na figura 13.
RELATÓRIO FINAL
Figura 13 – Mini Estação de Tratamento de Água
Fonte: Produção do autor
Em fim, com a Mini Estação de Tratamento de Água totalmente montada,
encaminhou-se a mesma ao laboratório da universidade executora do projeto. Neste
ambiente executaram-se inúmeros testes de viabilidade do protótipo. Instalou-se junto a
miniatura outros equipamentos necessários ao pleno funcionamento da estação, sendo
eles um agitador mecânico, importante na coagulação e uma bomba dosadora,
responsável em distribuir o coagulante, o corretor de pH e o desinfetante. Ao analisar a
bibliografia para identificar os compostos utilizados na estação, escolheu-se o Sulfato de
Alumínio (Al2(SO4)3) como coagulante, o Óxido de Cálcio (CaO) como álcali e o
Hipoclorito de Sódio (NaOCl) como desinfetante.
Sabe-se que para ter-se uma coagulação ótima, necessita-se descobrir a melhor
concentração de coagulante juntamente com o pH ótimo. Para tanto se executou outro
experimento de bancada antes de pôr em funcionamento a estação, o Jar Test, conhecido
como o teste dos jarros. Este equipamento tem por finalidade determinar a dose
necessária de coagulante para que ocorra a coagualção e floculação. O mesmo é
composto por seis frascos de volume iguais e outros dose dosadores distintos para cada
frasco, sendo seis únicos para o coagulante e o restante para o corretor de pH. Além
disso, conta com seis agitadores, um para cada frasco que estão interligados com um
painel digital, que é programado para comandar o tempo e a velocidade de agitação dos
mesmos. O equipamento é apresentado na figura 14.
Figura 14 – Ensaio Jar Test
Fonte: Produção do próprio autor
RELATÓRIO FINAL
Para realizar o teste dos jarros necessita-se saber de alguns parâmetros
importantes, como cor, turbidez, pH e alcalinidade, sendo que o princípio básico do
teste é a remoção da cor e turbidez com o menor quantidade de coagulante. Seguindo o
manual da FUNASA (2009), se a água bruta a ser analisada possuir alcalinidade natural
suficiente para a coagulação, o teste não necessita de corretor de pH. Desta forma,
inicia-se o mesmo com os todos os frascos contendo o volume máximo, o que varia de
cada aparelho. Após liga-se os agitadores na rotação de 100 r.p.m., neste momento
adiciona-se simultaneamente nos frascos a quantidade de coagulante calculada para
cada um deles. Deve-se deixar agitar nesta velocidade por aproximadamente três
minutos, o que representa a coagulação. Após esta etapa, reduz a velocidade de agitação
para 50 r.p.m. durante 10 a 30 minutos, imitando a etapa de floculação de uma ETA.
Posteriormente, deixam-se as amostras decantarem por algum tempo, de 10 a 30
minutos, e por fim recolhe-se o sobrenadante de todos os frascos e analisa-se a turbidez.
A amostra que possuir o menor valor de turbidez possui a melhor concentração de
coagulante necessário para a clarificação da água.
Entretanto, se a água não possuir alcalinidade suficiente e desconhece-se o pH
ótimo de coagulação necessita-se realizar um teste para descobrir a melhor quantidade
de corretor do pH para realizar a coagulação. Para tanto, inicia-se e ensaio como
descrito anteriormente, mas estabelece um valor fixo de coagulante para todos os
frascos e valores distintos do corretor de pH. Adicionam-se os volumes
simultaneamente quando a agitação está máxima, e repete todos os outros passos. A
amostra que possuir menor turbidez corresponde a melhor concentração do corretor.
Descobrindo este fator, repete-se novamente o ensaio, mas estabelece o mesmo valor da
quantidade do álcali para todas as amostras e difere as concentrações do coagulante. Ao
repetir o procedimento, descobrirá a melhor concentração do coagulante e corretor do
pH em questão.
Depois de descobrir a concentração adequada de coagulante e corretor do pH,
necessita-se saber a vazão de entrada da estação e da bomba dosadora, para descobrir a
concentração da solução padrão que será adicionada no protótipo em funcionamento.
Para tanto, executou-se ensaios de bancada com as duas bombas, medindo o volume
transferido e o tempo gasto para tal, encontrando assim a vazão exata das mesmas.
Após a descoberta destes parâmetros, começou-se a construção do filtro, a
última etapa de clarificação da água. Para tal utilizou-se diversos materiais, como
pedras, areia e carvão ativado. Antes da montagem, procedeu a limpeza correta dos
materiais, para retirar os materiais excedentes, como terra e outros compostos
prejudiciais ao processo de filtração. O filtro foi formado por uma camada de pedra
como o suporte, acima deste colocou-se uma camada de areia e por fim o carvão
ativado. Esta camada de carvão é formada por uma mistura homogênea de carvão com
areia. Esta mistura ocorreu devido as características físicas do material, o carvão está na
forma de pó, e se este fosse mantido puro a água não teria passagem. Isto ocorre por que
o carvão compacta e não permite que nenhum composto ultrapasse a sua camada,
mesmo que esta seja delgada.
Sendo assim, o próximo passo foi colocá-la em funcionamento. A água bruta
utilizada na entrada da estação é coletada do rio Selin, corpo d’água que permeia o
campus da universidade. Esta amostra entra na estação por uma pequena bomba
submersa que possui uma vazão de 25 L/h. Simultaneamente com a água bruta, o
primeiro compartimento recebe o coagulante e o corretor de pH por meio da bomba
dosadora que possui uma vazão de 0,215 L/h. Ao chegar no nível da lamina do agitador,
o mesmo é ligando em uma rotação próxima a 150 r.p.m., homogeneizando a solução e
promovendo a coagulação. Ao atingir a altura da parede que separa o outro
RELATÓRIO FINAL
compartimento, a água transborda e cai no ambiente destinado a floculação, com a
agitação da queda, os flocos se formam e ocorre o processo esperado. Esta solução se
encaminha para o decantador, que trabalha de forma ascendente. A água praticamente
limpa sobe, e os flocos que são mais densos ficam depositados no fundo do decantador,
ou então retidos nas chicanas acopladas no sistema. A água é recolhida na superfície
pela calha e assim destinada e distribuída uniformemente ao filtro. Este por sua vez é
classificado como descente, a água penetra nas camadas que compõe o mesmo, os
flocos que ainda existentes ficam adsorvidos e a água sai totalmente clarificada. Este
compartimento possui um fundo falso, onde o líquido potável é armazenado e
encaminhado ao reservatório onde ocorre a cloração. A Figura 15 demonstra o protótipo
em funcionamento.
Figura 15 – Mini ETA em funcionamento
Fonte: Produção do próprio autor
Como em ETAs convencionais, a estação em escala reduzida também necessita
de limpeza periódica. Logo após o tratamento da água na mesma, deve-se promover o
seu esvaziamento por meio dos registros instalados em pontos estratégicos. Desta
forma, todos os flocos presentes nas chicanas são carregados com o fluxo de água,
sendo depositados no fundo do decantador e posteriormente encaminhados para fora do
mesmo. Com toda a água retida, deve-se limpar corretamente o meio, visando evitar
incrustações, corrosões e manchas devido a água ainda presente no artefato. O filtro
também deve ser trocado periodicamente, pois com certo tempo de uso acaba perdendo
as características originais, e não atua como deveria no tratamento. O material retirado
deve ser encaminhado para uma disposição final correta, e a montagem do novo filtro
deve ocorrer com as mesmas características anteriores. A Figura 16 demonstra a
limpeza da estação devido a abertura dos registros e a consequente deposição dos flocos
no fundo do decantador.
RELATÓRIO FINAL
Figura 16 – Limpeza da Mini ETA
Fonte: Produção do próprio autor
Em fim, com todos os testes realizados, e os parâmetros definidos, iniciou-se a
divulgação do projeto. Para tanto, entrou-se em contato com escolas de ensino médio da
região do Alto Vale do Itajaí e estabeleceram-se datas para as devidas exposições. No
ato da apresentação, expuseram-se conceitos sobre a qualidade da água, seu devido uso,
manejo e disposição final. Porém, o principal objetivo é a elucidação das etapas de
tratamento da água, demonstrando os componentes da estação, as reações químicas e
interações físicas da água com o meio e sua função dos mesmos na melhora da
qualidade da água. A apresentação teve foco também na educação ambiental pouco
presente nas escolas atuais, além de deixar os futuros acadêmicos a par das funções do
Engenheiro Sanitarista, tendo um objetivo de incentivar os mesmo a ingressar neste
curso futuramente. A Figura 17 apresenta a palestra proferida dos conceitos acima
citados, além da demonstração da Mini ETA em funcionamento. Juntamente com esta
explanação, aplicou-se um questionário com os alunos que estavam presentes, a fim de
saber o conhecimento dos mesmos sobre o assunto em questão. O questionário está
inserido no Apêndice 1.
RELATÓRIO FINAL
Figura 17 – Apresentação da Mini ETA em escolas da região
Fonte: Produção do próprio autor
Resultados
Nesta categoria serão expostos os dados que demonstram o efetivo tratamento da
Estação de Tratamento de Água em miniatura, que foram coletados durante os testes no
laboratório da Universidade em questão. Estes dados foram encontrados por meio das
análises descritas nos materiais e métodos. Os pontos de coleta para a análises foram na
entrada e saída do tratamento da água. Lembrando que anteriormente do fluido em
questão passar pelo tratamento, foi determinado as concentrações dos produtos
necessários para a atividade de limpeza do mesmo, por meio do Jar Test, também já
citado na categoria anterior. Os valores dos parâmeotros analisados são demonstrados
na tabela 1.
Tabela 1 – Comparativo dos parâmetros do tratamento de água
Experimento
01
02
03
04
Parâmetros
Turbidez
pH
Temperatura
Cloro residual livre
Coliformes
Turbidez
pH
Temperatura
Cloro residual livre
Coliformes
Turbidez
pH
Temperatura
Cloro residual livre
Coliformes
Turbidez
pH
Temperatura
Cloro residual livre
Entrada
0,89 NTU
7,3
27,6 °C
Presença
0,98 NTU
7,4
28 °C
Presença
33 NTU
7,7
25,5 °C
Presença
1,11 NTU
7,3
22,3 °C
-
Saída
0,98 NTU
7,15
27,9°
1,67 mg/L
Ausência
0,23 NTU
7,5
27,7 °C
3,55 mg/L
Ausência
1,09 NTU
7,5
26,7 °C
3,97 mg/L
Ausência
0,54 NTU
7,5
23,1 °C
3,55 mg/L
RELATÓRIO FINAL
05
Coliformes
Turbidez
pH
Temperatura
Cloro residual livre
Coliformes
Presença
2,70 NTU
7,8
22,4 °C
Presença
Ausência
0,65 NTU
7,5
23,6 °C
1,68 mg/L
Ausência
Ao analisar os valores encontrados com os testes, percebe-se a efeitividade do
tratamento devido principalmente a redução da turbidez. Com a realização de testes
inicias do filtro, percebeu falha na filtração, pois o mesmo colmatava e não deixava
passar a água decantada, mesmo utilizando a mistura com a areia fina. Sendo assim, em
contato com a instituição que trata a água de Itajaí/SC, esta cedeu uma quantidade de
carvão ativado granulado, o mesmo que é utilizado nas estações convencionais. Desta
forma, trocou-se a camada de carvão ativado em pó por uma camada do mesmo
material, mas na forma de gãos, o que fez como que o processo de filtração ocorresse
normalmente. Após essa troca, percebeu um aumento da turbidez, como demonstrado
no experimento 01, devido ao carreamento de partículas em suspenção de carvão
ativado. Com a passagem constante de água pelo meio, estas partículas foram retiradas e
o filtro começou a funcionar corretamente. Desta forma, a partir do experimento 2, a
turbidez de saída sempre foi menor que a de entrada. Os valores deste parâmetro
possuem um relação direta de redução, ou seja, quanto menor o valor de entrada, menor
será o valor de saída. Apesar disso, a qualidade da água não seria aprovada pela Portaria
do M.S. 2.914/11, pois na saída do filtro os valores de turbidez devem ser no máximo
0,5 NTU, sendo que somente o experimento 2 se enquadrou neste limite. Sabe-se que
uma estação em escala reduzida não consegue representar todo o tratamento de estação
convencional corretamente, e devido a este impasse, este parâmetro não teve a redução
esperada.
Os valores dos parâmetros de temperatura e pH sofreram poucas alterações com
o tratamento, sendo que os valores finais dos mesmos estão dentro da faixa de aceitação
da portaria vigente de potabilidade da água. Sabe-se que a temperatura não é um
parâmetro cobrado pela legislação, mas a mesma tem influência no processo de
desinfecção. Já o pH deve estar em uma faixa de 6 a 9,5, sendo que nenhum
experimento ultrapassou esta faixa.
Por fim, a desinfecção foi efetiva em todos os testes, pois em nenhum deles
houve presença de coliformes termotolerantes na saída do tratamento. As concentrações
de cloro residual livre também estão dentro da faixa de aceitação da Portaria do M.S.
2.914/11 que impõe uma concentraçõ de cloro residual mínima de 0,2 mg/L e máxima
de 5mg/L. O valor máximo recomendado do cloro residual livre em qualquer ponto da
rede de distribuição é de 2 mg/L, devido a rejeição da população pelo gosto que o
excesso de cloro transmite a água. Desta forma, os testes foram realizados para atender
este padrão, sendo que somente o último experimento resultou na concentração
esperada.
As concentrações dos produtos utilizados no tratamento variam conforme a
qualidade da água bruta, desta forma cada experimento possui uma concentração
diferente destes compostos. Sendo assim, econtrou-se uma faixa de concentração do
coagulante, do álcali e do desinfectante, devido a variação diária da água bruta. Como
as apresentações nas instuições ecolares não permitiam o uso do Jar Test, devido a
mobilidade e tempo gastos, encontrou-se uma concentração padrão para todos os
reagentes que resultavam uma boa qualidade da água, variando a qualidade da água
RELATÓRIO FINAL
bruta. A tabela 2 apresenta as faixas de variações dos compostos e apresenta a
concentração ótima dos mesmos para o tratamento da água bruta.
Tabela 2 – Concentração dos reagentes utilizados no tratamento da água
Compostos
Al2(SO4)3
CaO
NaOCl
Concentração máxima
35 mg/L
8,75 mg/L
5 ppm
Concentração mínima
30 mg/L
6,25 mg/L
2 ppm
Concentração padrão
35 mg/L
6,25 mg/L
2 ppm
Fonte: Produção do próprio autor
Devido a utilização de concentrações padrões dos reagentes nas apresentações, a
qualidade da água no final do tratamento não apresentou características tão boas quanto
as encontradas no laboratório. O principal parâmetro dificiente foi a turbidez, sendo que
o valor mais baixo encontrado foi de 5 NUT na saída do filtro. Sabe-se que este valor é
o adequado para qualquer ponto de distribuição, mais na saída do tratamento este valor
deve ser no máximo 0,5 NTU. Os outros parâmetros encontrados estavam dentro da
faixa de aceitação da Portaria 2.914/11.
Além dos dados coletados por meio das análises físico-químicas, foram
computados as respostas dos questionarios aplicados em alguns alunos que estiveram
presentes na demonstração do protótipo. Algumas respostas foram tabuladas na forma
de gráficos para melhor visualização dos resultados.
Os questionários foram respondidos por jovens com uma faixa etária média de
15 a 16 anos, sendo 57% masculinos e a maior parte cursando o segundo e terceiro ano
do ensino médio. Estes dados demonstram um maior interesse dos estudantes das séries
finais na ampliação do conhecimento, além da busca por informações novas para
auxiliar a escolha profissional futura. Ao questionar sobre os conceitos de tratamento de
água vistos em sala de aula, somente dois terços afirmaram que estudaram estes
conteúdos em sala, mas somente um terço dos alunos buscaram saber mais sobre este
assunto fora da escola. Sendo assim, percebe-se a falta de difusão do conhecimento dos
estudantes do ensino médio sobre o saneamento básico, principalmente a qualidade e o
tratamento da água de abastecimento.
A próxima estapa do questionário deseja identificar o quanto os estudantes
captaram de conhecimento com a apresentação, realizando perguntas sobre as etapas do
tratamento e suas funções. A primeira delas é a coagulação, que segundo Mihelcic e
Zimmerman (2012) a coagulação é a neutralização da carga que envolve as partículas
suspensas e dissolvidas, com o auxílio de coagulantes adicionados a água, sendo
considerada a etapa inicial da clarificação. Ao analisar o gráfico 1, percebe-se que mais
de 50% dos alunos compreenderam este processo, mas ainda ocorre uma confusão com
a segunda etapa, a floculação.
RELATÓRIO FINAL
Gráfico 1 – O que é a coagulação
Fonte: Produção do próprio autor
A estapa posterior é a floculação, que como a ABNT (1992) determina, o
processo de floculação deve promover a agregação das partículas inicialmente
produzidas na coagulação, sendo considerada uma etapa intermediária da clarificação.
Ao analisar o gráfico 2, percebe-se que mais de 50% dos alunos entenderam a finalidade
e a classificação deste processo mas confundem ainda com a decantação e a coagulação.
Gráfico 2 – O que é a floculação
Fonte: Produção do próprio autor
A última etapa antes de chegar ao filtro é a decantação, que Segundo Richter
(2009), este processo é o fenômeno físico associado à gravidade, que faz com que as
partículas com massa específica maior que o líquido da solução se depositem no fundo
do reservatório. Ao analisar o gráfico 3, nota-se que aproximadamente 50% dos
estudantes compreenderam a função da decantação e sua disposição no tratamento, mas
por falta de atenção ou até mesmo confusão com os conceitos, muitas ainda trocam esta
definição com a coagulação, que na verdade não possui nada em comum com este
processo.
RELATÓRIO FINAL
Gráfico 3 – O que é a decantação
Fonte: Produção do próprio autor
Por fim, a filtração é considerada a última etapa da clarificação e , como Duarte
(2011) afirma, é o processo responsável pela remoção dos fragmentos sólidos contidos
na água, juntamente com a retenção de micro-organismos e compostos orgânicos e
inorgânicos. Ao avaliar o gráfico 4, percebe-se que uma porcentagem acima 50% dos
alunos entenderam corretamente a função do filtro do processo de tratamento da água.
Mas alguns confundiram com as grades presentes no pré-tratamento, encontrados em
algumas ETA’s que possuem muito material grosseiro na captação. Além disso, poucos
ainda confundiram o conceito de desinfecção, com a retenção de alguns microorganismos no filtro por meio da adsorção do carvão ativado.
Gráfico 4 – Qual a função do filtro
Fonte: Produção do próprio autor
Porém, o tratamento só está completo quando não existir nenhum composto ou
micro-organismo que irá prejudicar a saúde pública. A desinfecção, conforme Richter
(2009) objetiva a destruição dos micro-organismos patogênicos presentes na água,
sendo principalmente as bactérias, protozoários, vírus e vermes. Quando se avalia o
gráfico 5, percebe-se um grande entendimento da função do desinfetante no tratamento
da água, pois 70% dos estudantes compreenderam a função do cloro no processo de
tratamento da água. Poucos ainda responderam que este é responsável pela retirada de
RELATÓRIO FINAL
sujeira da rede, na verdade o seu residual irá inativar os micro-organismos ainda
presentes na mesma, podendo haver uma confusão de conceitos. Está pergunta foi
precisa para esclarecer realmente que o cloro é necessário para a boa qualidade da água,
e não é responsável pela cor presente na água que chega nas torneiras com bastante
pressão, sendo as bolhas de ar causadoras deste fenômeno.
Gráfico 4 – Qual a função do cloro
Fonte: Produção do próprio autor
Com base no levantamento anterior, perguntou-se qual seria o critério principal
para determinar se a água é potavel ou não, ou seja, se a água limpa, se sujeira aparente
seria potável. Ao verificar as respostas dos estudantes, idententificou-se um total de
90% que afirmaram a presença de micro-organismos patogênicos na água mesmo se
esta possuir um aspecto agradável. Além disso, questionou-se a análise dos parâmetros
de potabilidade de água presentes nas folhas de cobrança de água das residência. Cada
estabelecimento responsável pelo tratamento da água do município deve expor os
resultados das análises periódicas dos padrões de potabilidade na conta da mesma. Ao
explorar o gráfico 5, percebe-se que a maior parte dos alunos não sabiam da existência
destes parâmetros, devido a falta de informação e investigação dos mesmos. O restante
afirma que se interessa pela qualidade da água que recebe na residência, mas alguns
ainda não sabiam interpretar os valores destas análises.
Gráfico 5 – Qual a função do cloro
Fonte: Produção do próprio autor
RELATÓRIO FINAL
Por fim, um dos principais objetivos do projeto, é o incentivo pela ingressão de
acadêmicos nos cursos de engenharia em geral, sendo um dos cursos com déficit de
procura atualmente. Sendo assim, realizou-se um questionamento sobre a vontade de
cursar Engenharia Sanitária, ou algum outro curso de engenharia. Os interessados por
esta modalidade de curso superior resultou em um total de 30%, já 59% afirmaram que
não pretendem seguir esta atividade e um valor de 11% ainda não decidiram qual a
melhor carreira a seguir. Desta forma, percebe-se que praticamente um terço dos
estudantes pretendem ser engenheiros, um valor relativamente considerável em relação
a grande gama de outros cursos distribuídos por todos o país.
Considerações finais
A falta de água presente em algumas regiões do Brasil, instiga a população a
rever aluns conceitos sobre a poluição dos cursos d’água essenciais para a manutenção
da vida terrestre. Sabe-se que a água não está acabando, o seu volume permanece
inalterado desde a formação do planeta, mas a água potável está diminuindo, pois os
mananciais capazes de suprir as necessidades possuem características impróprias para
seu consumo. Desta forma, as empresas que são responsáveis pelo tratamento da água
de abastecimento precisam investir ainda mais nesta atividade para conseguir uma
melhor qualidade do produto final.
Sendo assim, cabe aos acadêmicos de Engenharia Sanitária a busca por
conhecimentos específicos sobre a construção e operação de uma Estação de
Tratamento de Água. Este projeto foi imprescindível para o conhecimento destes
aspectos de uma forma prática e aplicada e sobretudo com a finalidade de dissiminar o
conhecimento técnicios e científicos sobre o tema nas escolas da região.
Percebe-se que o objetivo geral da pesquisa foi alcançado, pois houve a busca
pelo conhecimento específico sobre as etapas do tratamento de água, juntamente com a
contrução do protótipo sugerido. Com estas atividades, notou-se a grande quantidade de
variáreis que interferem no projeto e operação de uma estação de tratamento de água.
Alem disso, compreendeu-se a necessidade de controles diários para a manutenção
correta da qualidade da água de abastecimento.
Em relação as explanações sobre a pesquisa nas escolas, avaliou-se a atividade
como produtiva. O interesse por palestras e discussões sobre assuntos ambientais e
sanitários dos estudantes do ensino médio é relativamente baixo. Uma exposição com
aplicação prática como ocorreu neste projeto, provoca a curiosidade sobre o assunto e
incentiva-os pela busca de conhecimento nesta área. Devido a uma explicação bem
didática, a maior parte dos estudantes absorveu alguns conceitos do tratamento de água
além de instigar a consiência ambiental dos mesmos.
Percebe-se que a pesquisa em questão foi de grande valia pra a aquisição de
conhecimento específico sobre o projeto, a construção e a operação de uma estação de
tratamento de água. Além disso, os estudantes que assistiram a palestra também
adquiriram bastantes informações sobre estes conteúdos e ainda elevaram a sua
conciência ambiental. Portanto, a necessidade constante da criação de projetos como
este, que demonstre o conhecimento teórico na prática e exerça a função da educação
ambiental na sociedade, é notoriamente eficiente, valioso e necessário para a formação
de cidadãos críticos e conscientes. Por outro lado a ideia de promover aos alunos do
ensino médio a participação de projetos na universidade com a finalidade de diminuir a
distância entre estes dois ambientes é sobretudo uma forma de incentivo a cursarem
ensino superior na área de Engenharia.
RELATÓRIO FINAL
Referências:
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 12216: Projeto de estação de
tratamento de água para abastecimento público. Rio de Janeiro, 1992.
APHA. American Public Health Association. Water Environment Federation,
1992. Standard methods for the examination of water and wastewater analysis. 19ª.
ed. Washington, D.C.: American Public H, 1992.
APHA. American Public Health Association. Water Environment Federation,
1998. Standard methods for the examination of water and wastewater analysis. 20ª.
ed. Washington, D.C.: American Public H, 1998.
APHA. American Public Health Association. Water Environment Federation,
2005. Standard methods for the examination of water and wastewater analysis. 21ª.
ed. Washington, D.C.: American Public H, 2005.
BRASIL . Ministério da Saúde. Portaria nº 2.914 de 12 de dezembro de 2011. Dispõe
sobre os procedimentos de controle e de vigilância da qualidade da água para consumo
humano e seu padrão de potabilidade. Diário Oficial da República Federativa do
Brasil, Brasília, DF, 12 dez. 2011. Disponível em: <
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RELATÓRIO FINAL
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Ambiente e Recursos Hídricos, UFMG, Belo Horizonte, 2008.
Dificuldade(s) encontrada(s):
 Falta de experiência e conhecimento técnico para dimensionamento e projeção
de uma mini estação de tratamento de água;
 Falta de comprometimento da empresa contratada para execução do projeto;
 Determinação dos parâmetros necessários para o tratamento de água para uma
melhor eficiência do mesmo;
 Aceitação de alguns estudantes em relação a necessidade de conscientização
ambiental.
RELATÓRIO FINAL
APÊNDICE 1 – QUESTIONÁRIO APLICADO DURANTE A EXPLANAÇÃO NAS
ESCOLAS DO ALTO VALE DO ITAJAÍ
Este questionário está sendo utilizado, como instrumento de coleta de dados, numa
pesquisa, com o intuito de verificar o nível de conhecimento dos alunos do ensino
médio das escolas de ensino médio do Alto Vale do Itajaí, Santa Catarina, sobre
Tratamento de Água. Esta pesquisa servirá para a elaboração do relatório técnico do
projeto de pesquisa sobre a Mini Estação de Tratamento de Água.
1- Idade:
( ) 13 a 14 anos
( ) 15 a 16 anos
( ) 17 a 18 anos
( ) 19 a 20 anos
( ) Mais de 20 anos
2- Gênero:
( ) Masculino ( ) Feminino
3- Escolaridade:
( ) Primeiro ano do ensino médio
( ) Segundo ano do ensino médio
( ) Terceiro ano do ensino médio
4- Cidade:
( ) Presidente Getúlio
( ) Ibirama
( ) José Boiteux
( ) Dona Emma
( ) Outros
5- Na sua opinião, como se classifica seu nível de informação sobre a água que chega a sua
residência?
( ) Ótimo
( ) Bom
( ) Regular
( ) Péssimo
6- Você já tinha visto alguns dos conceitos de tratamento da água em sala de aula?
( ) Sim
( ) Não
7- Você já buscou saber mais sobre tratamento de água?
( ) Sim
( ) Não
RELATÓRIO FINAL
8- Por que está sendo anunciado que a água esta acabando?
( ) Por que ela evapora para a atmosfera e some no espaço
( ) Por que ela penetra na terra e está localizada em um lugar de difícil acesso
( ) Por que a água disponível está sendo poluída e não pode ser consumida
( ) Não sei
9- O que é a coagulação?
( ) Etapa final, disposição dos flocos no fundo do tanque
( ) Etapa inicial, neutralização das cargas dos compostos dissolvidos
( ) Etapa intermediária, formação dos flocos
10- O que é a floculação?
( ) Etapa final, disposição dos flocos no fundo do tanque
( ) Etapa inicial, neutralização das cargas dos compostos dissolvidos
( ) Etapa intermediária, formação dos flocos
11- O que é a decantação?
( ) Etapa final, disposição dos flocos no fundo do tanque
( ) Etapa inicial, neutralização das cargas dos compostos dissolvidos
( ) Etapa intermediária, formação dos flocos
12- Qual a função do filtro?
( ) Reter pequenos flocos presentes ainda na água
( ) Matar todos os micro-organismos presentes na água
( ) Retirar material grosseiro presente na água do rio
13- Qual a função do cloro?
( ) Dar gosto e cor na água
( ) Inativar os micro-organismos
( ) Prevenir cáries
( ) Retirar a sujeira da rede
14- Água limpa é sempre potável?
( ) Sim, a sujeira é a única que prejudica a saúde
( ) Não, mesmo limpa a água pode possuir micro-organismos causadores de doenças
( ) Sim, por que o que os olhos não vem, o corpo não sente
( ) Não sei
15- Você já reparou na conta de água os valores se os parâmetros analisados estão dentro
dos padrões?
( ) Não, pois não sabia da existência deste campo
( ) Sim, gosto de fiscalizar se a água é boa para consumo
( ) Não, já sabia da existência mas não sei interpretar os valores
( ) Não, pois não me interesso pela qualidade da água
RELATÓRIO FINAL
16- Você pretende cursar Engenharia Sanitária ou algum outro curso de engenharia?
( ) Sim
( ) Não
17- Dê sua opinião sobre a apresentação, tema ou curso apresentado
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RELATÓRIO FINAL
ANEXO 1 – PROJETO COMPLETO DA MINI ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA