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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-

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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 micro-

organismos 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 físico-

químicas 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 m3 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

(a) Decantação

(b) Filtração


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

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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.

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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).


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).


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).


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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 Parâmetros Entrada Saída

01

Turbidez 0,89 NTU 0,98 NTU

pH 7,3 7,15

Temperatura 27,6 °C 27,9°

Cloro residual livre - 1,67 mg/L

Coliformes Presença Ausência

02


pH 7,4 7,5

Temperatura 28 °C 27,7 °C



03

Turbidez 33 NTU 1,09 NTU

pH 7,7 7,5

Temperatura 25,5 °C 26,7 °C



04


pH 7,3 7,5



RELATÓRIO FINAL


05


pH 7,8 7,5




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 Concentração máxima Concentração mínima Concentração padrão

Al2(SO4)3 35 mg/L 30 mg/L 35 mg/L

CaO 8,75 mg/L 6,25 mg/L 6,25 mg/L

NaOCl 5 ppm 2 ppm 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


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


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


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 micro-

organismos no filtro por meio da adsorção do carvão ativado.

Gráfico 4 – Qual a função do filtro


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


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


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

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PAZ, Lyda Patricia Sabogal. Modelo conceitual de seleção de tecnologias de

tratamento de água para abastecimento de comunidades de pequeno porte. Tese

(Doutorado) – Curso de Pós-Graduação em Engenharia Civil, USP, São Carlos, 2007.

RICHTER, Carlos A. Água: métodos e tecnologia de tratamento. São Paulo: Blucher,

2009.

SANCHES, Sérgio M., SILVA, Carlos Henrique Tomich de Paula, VIEIRA, Eny

Maria. Agentes desinfetantes alternativos para o tratamento de água. Química Nova na

Escola. n 17, mai. 2003. Disponível em: <

http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc17/a03.pdf> Acesso em 20 abr. 2013

SILVA, Cristiane Fernanda; Remoção de oocistos e de indicadores físicos de

Cryptosporidium parvum em águas de abastecimento por meio da decantação em

escala piloto. Dissertação (Mestrado) – Curso de Pós-Graduação em Saneamento, Meio

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?




11- O que é a decantação?




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

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