i-187 - otimização do controle de qualidade da água

I-187 - OTIMIZAÇÃO DO CONTROLE DE QUALIDADE DA ÁGUA TRATADA E
DISTRIBUÍDA PARA CONSUMO HUMANO – IMPLEMENTANDO A PORTARIA
1469/2000
Rafael K.X. Bastos (1)
Engenheiro Civil (UFJF), Especialização em Engenharia de Saúde Pública
(ENSP/FIOCRUZ), PhD em Engenharia Sanitária (University of Leeds, UK), Professor
Adjunto - Departamento de Engenharia Civil, Universidade Federal de Viçosa (UFV),
Chefe da Divisão de Água e Esgotos da UFV.
Luis E. Nascimento
Bacharel em Química (UFV), Chefe do Serviço de Tratamento de Água (UFV)
Gustavo C. Betônico
Graduando em Engenharia Civil (UFV), Bolsista de Iniciação Científica (CNPq)
Endereço(1): Universidade Federal de Viçosa, Departamento de Engenharia Civil,Viçosa –
MG. CEP: 36571-000 Tel: (31) 3899-2356 - e-mail: [email protected]
RESUMO
A partir de um estudo de caso (o controle da qualidade da água no sistema de
abastecimento da Universidade Federal de Viçosa – UFV), apresentam-se ferramentas de
gerenciamento de dados, com vistas a facilitar a interpretação dos resultados e a verificação
do pleno atendimento de ditames da Portaria 1469.
Incluem-se dados de monitoramento da qualidade da água tratada e distribuída por um
período de doze meses, com destaque para turbidez da água filtrada, cloro residual livre na
saída de tanque de contato, turbidez, cor, ferro e cloro residual no sistema de distribuição.
Apresentam-se exemplos de sistematização de dados de controle de qualidade da água
tratada, com vistas à avaliação do desempenho da filtração e controle do processo de
desinfecção. Incluem-se exemplos de aplicação de metodologia de avaliação de remoção de
protozoários e vírus com base nos parâmetros de controle dos processos de tratamento.
De forma análoga, dados de monitoramento da água distribuída são sistematizados de
forma a permitir um melhor gerenciamento do sistema de distribuição. A modelagem da
dinâmica do cloro permitiu identificar trechos críticos na rede de distribuição.
PALAVRAS-CHAVE: qualidade da água , tratamento, padrão de potabilidade.
INTRODUÇÃO
Na recente atualização do padrão de potabilidade da água (Ministério da Saúde, 2000)
foram introduzidas importantes inovações, tais como: o monitoramento sistemático da
qualidade da água filtrada, metas de turbidez da água filtrada e o controle do processo de
desinfecção.
As exigências e recomendações de controle rigoroso da filtração e desinfecção, vêm no
sentido de se incorporar, na rotina do controle de qualidade da água, indicadores de
remoção de organismos patogênicos (vírus e protozoários), avaliação esta não contemplada
pelo emprego dos indicadores clássicos - os coliformes.
Bactérias do grupo coliforme não são indicadores adequados da eficiência do tratamento
em termos de remoção de vírus e protozoários. Em linhas gerais, bactérias e vírus são
inativados pelo processo de desinfecção, enquanto os protozoários, preponderantemente,
são removidos por filtração. Quanto à resistência aos agentes desinfetantes, também em
linhas gerais, por ordem crescente apresentam-se as bactérias, os vírus, os cistos de Giardia
e os oocistos de Cryptosporidium (SOBSEY,1989, USEPA,1998a,b,1999,2001). Portanto,
na avaliação da qualidade parasitológica e virológica da água tratada, torna-se necessário o
recurso a indicadores não-biológicos complementares, a exemplo do cloro residual e da
turbidez.(BASTOS et al, 2000a, 2001).
Os critérios reconhecidos internacionalmente como indicadores da remoção e, ou,
inativação de vírus e protozoários incluem (USEPA,1991,1998b, OPAS, 1999):
Remoção/inativação conjunta, por meio da filtração-desinfecção, de 99,9% (3 logs) de
cistos de Giardia: turbidez da água filtrada inferior a 0,5 UT (2,5 logs de remoção),
complementada por desinfecção adequada para inativação equivalente a 0,5 logs,
controlada pelo tempo de contato, residual de cloro livre e temperatura.
Inativação de 99,99% (4 logs) de vírus: por desinfecção adequada, controlada pelo tempo
de contato, residual de cloro livre e temperatura; a turbidez da água pré-desinfecção deve
ser inferior a 0,5 UT.
Remoção de 99% ( 2 logs) de oocistos de Cryptosporidium: turbidez da água filtrada
inferior a 0,3 UNT
Tais recomendações procuram garantir um efluente com qualidade (6,9 x 10-6 cistos de
Giardia/L e 3,27 x 10-5 oocistos de Cryptosporidium/L) à qual corresponderia um risco de
infecção anual de 10-4 ().Entretanto, o monitoramento de densidades tão reduzidas na água
tratada é praticamente impossível. Como alternativa, sugere-se o monitoramento na água
bruta e a estimativa de remoção (em unidades logarítmicas), necessária para a garantia da
qualidade desejável da água tratada (Bastos et al, 2001).
Reconhecendo as crescentes preocupações com a transmissão de vírus e protozoários via
sistemas de abastecimento de água tratada (USEPA, 1998b, 1999) e, por outro lado, as
dificuldades analítico - laboratoriais na detecção destes organismos de forma rotineira
(ALLEN et al, 2000), optou-se, na Portaria 1469, por indicar sua ausência como meta de
potabilidade.
Neste mesmo sentido, foram introduzidos critérios explícitos de avaliação da qualidade da
água pós-filtração, pré-desinfecção, pós-desinfecção e a obrigatoriedade de filtração de toda
água para consumo humano proveniente de manancial superficial. Por razões de ordem
prático-econômica, acabou-se por manter o padrão de turbidez para a filtração rápida em
1,0 UT, acompanhado, entretanto, de uma recomendação enfática de se buscar 0,5 UT
como meta:
Art. 12 § 2º - Com vistas a assegurar a adequada eficiência de remoção de enterovírus,
cistos de Giardia spp e oocistos de Cryptosporidium sp., recomenda-se, enfaticamente, que,
para a filtração rápida, se estabeleça como meta a obtenção de efluente filtrado com valores
de turbidez inferiores a 0,5 UT em 95% dos dados mensais e nunca superiores a 5,0 UT.
Para a avaliação da qualidade da água pós-desinfecção, estabeleceu-se o seguinte critério:
Art. 13 - Após a desinfecção, a água deve conter um teor mínimo de cloro residual livre de
0,5 mg/L, sendo obrigatória a manutenção de, no mínimo, 0,2 mg/L em qualquer ponto da
rede de distribuição, recomendando-se que a cloração seja realizada em pH inferior a 8,0 e
tempo de contato mínimo de 30 minutos.
Parágrafo único. Admite-se a utilização de outro agente desinfetante ou outra condição de
operação do processo de desinfecção, desde que fique demonstrado pelo responsável pelo
sistema de tratamento uma eficiência de inativação microbiológica equivalente à obtida
com a condição definida neste artigo.
Induz-se , portanto, que na medida do possível, os prestadores de serviço procurem
capacitar-se para a pesquisa de patogênicos.
Do ponto de vista prático, os prestadores de serviço têm sobre si responsabilidades
adicionais em seus programas de monitoramento da qualidade da água, devendo incluir o
controle rotineiro do processo de desinfecção (controle de pH, temperatura, cloro residual,
tempo de contato) e análises rotineiras da turbidez da água filtrada, como a seguir:
Art. 12 § 3º - o atendimento ao percentual de aceitação do limite de turbidez, (...) deve ser
verificado, mensalmente, com base em amostras no mínimo diárias para desinfecção ou
filtração lenta e a cada quatro horas para filtração rápida, preferivelmente, em qualquer
caso, no efluente individual de cada unidade de filtração.
Em relação à qualidade da água distribuída, além do cumprimento dos planos de
amostragem mínimos, a Portaria 1469, a amostragem deve obedecer aos seguinte requisitos
(Art. 18. § 1º):
I. distribuição uniforme das coletas ao longo do período;
II. representatividade dos pontos de coleta no sistema de distribuição (reservatórios e rede),
combinando critérios de abrangência espacial e pontos estratégicos, entendidos como
aqueles próximos a grande circulação de pessoas (terminais rodoviários, terminais
ferroviários, etc.) ou edifícios que alberguem grupos populacionais de risco (hospitais,
creches, asilos, etc.), aqueles localizados em trechos vulneráveis do sistema de distribuição
(pontas de rede, pontos de queda de pressão, locais afetados por manobras, sujeitos à
intermitência de abastecimento, reservatórios, etc.) e locais com sistemáticas notificações
de agravos à saúde tendo como possíveis causas agentes de veiculação hídrica.
Em termos de responsabilidades de comunicação ao público consumidor, cabe aos
responsáveis pela operação de sistema de abastecimento de água (Art. 9º):
III. manter avaliação sistemática do sistema de abastecimento de água, sob a perspectiva
dos riscos à saúde, com base na ocupação da bacia contribuinte ao manancial, no histórico
das características de suas águas, nas características físicas do sistema, nas práticas
operacionais e na qualidade da água distribuída;
IV. encaminhar à autoridade de saúde pública, para fins de comprovação do atendimento a
esta Norma, relatórios mensais com informações sobre o controle da qualidade da água,
segundo modelo estabelecido pela referida autoridade;
VI. fornecer a todos os consumidores, nos termos do Código de Defesa do Consumidor,
informações sobre a qualidade da água distribuída, mediante envio de relatório, dentre
outros mecanismos, com periodicidade mínima anual e contendo, pelo menos as seguintes
informações:
estatística descritiva dos valores de parâmetros de qualidade detectados na água, seu
significado, origem e efeitos sobre a saúde; e
ocorrência de não conformidades com o padrão de potabilidade e as medidas corretivas
providenciadas.
VII. manter registros atualizados sobre as características da água distribuída, sistematizados
de forma compreensível aos consumidores e disponibilizados para pronto acesso e consulta
pública;
Impõe-se , portanto, a necessidade de organização e gerenciamento de banco de dados
sobre o controle da qualidade da água, não só para o atendimento às obrigações de
comunicação ao público e prestação de informações ao setor saúde, como também para a
adequada "avaliação sistemática do sistema de abastecimento de água, sob a perspectiva
dos riscos à saúde".
MATERIAIS E MÉTODOS
Descrição da ETA e do sistema de distribuição
A Universidade Federal de Viçosa (UFV) conta com um sistema próprio de abastecimento
de água. O sistema é abastecido por manancial superficial de reduzida vazão (@ 100 L/s e
@ 200 L/s em épocas de estiagem e chuvas), com dois represamentos consecutivos
(reservatórios de acumulação) à montante do ponto de captação; a bacia de captação é
desprotegida, com ocupação urbana crescente e atividades agropecuárias relativamente
intensas. A ETA trata cerca de 50 l/s com períodos de operação médios diários de oito
horas, sendo empregado o tratamento completo: mistura rápida hidráulica em calha
Parshall, floculação hidráulica com seis câmaras e orifícios retangulares de passagem
dispostos, alternadamente, nos bordos inferiores esquerdo e superiores direto, decantador
circular com alimentação central e fluxo radial; dois filtros rápidos, desinfecção com clorogás . Apesar da ETA/ UFV ser operada com o maior rigor possível, registram-se algumas
deficiências que podem comprometer o esforço cotidiano. Por exemplo, as bombas
dosadoras de sulfato de alumínio encontram-se em estado precário de conservação,
dificultando o controle preciso da coagulação; os filtros tem seus leitos de areia já em
estado avançado de deterioração, limitando a eficiência da filtração; o dosador de cloro-gás
já se encontra próximo ao limite de sua vida útil e apresenta capacidade inferior à
necessária; (BASTOS et al., 2000b).
A rede de distribuição do campus universitário, com aproximadamente 8km, também se
encontra em estado precário de conservação. Alguns trechos, muito antigos e executados
em ferro fundido, apresentam sinais de incrustações e de redução da seção útil; vazamentos
são uma constante na operação da rede.
No presente trabalho incluem-se dados de monitoramento da qualidade da água tratada e
distribuída, longo de doze meses - de abril de 2002 a março de 2003.
Monitoramento e avaliação da qualidade da água tratada
Todas as análises descritas a seguir foram realizadas de acordo com o preconizado no
Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (APHA, 1998).
A turbidez foi medida na saída dos filtros, em freqüência horária e a cada duas horas. O pH
e a temperatura foram medidos no tanque de contato, diariamente; o cloro residual, com
freqüência horária, na saída do tanque de contato e no reservatório de distribuição (entrada
do sistema de distribuição). Em freqüência semanal, foram realizadas as análises
bacteriológicas (colimetria e contagem de bactérias heterotróficas), na saída do tanque de
contato e de ferro e alumínio, na saída do tratamento.
Com vistas à avaliação estimativa de remoção de Giardia e vírus, a determinação do tempo
de contato real do cloro foi realizada para duas vazões de funcionamento da ETA (58L/s e
36L/s) de acordo a seguinte metodologia: de início o aparelho dosador de cloro era
"zerado" e a seguir eram realizadas medidas qualitativas da concentração de cloro
(avaliação visual da cor do recipiente com amostra) na saída do tanque de contato até que
se obtivesse zero de cloro (amostra transparente); na seqüência, o aparelho de cloro era
calibrado no máximo durante cinco minutos, sendo zerado novamente ao fim desse tempo;
a partir daí, eram coletadas amostras de 30 em 30 segundos e realizadas determinações da
concentração de cloro logo após cada coleta. Os ensaios foram realizados em duplicata para
cada vazão. O tempo de detenção hidráulica real do tanque de contato foi determinados de
acordo com a metodologia descrita em CEPIS (1993).
Os parâmetros de controle da filtração e da desinfecção foram sistematizados e avaliados
como indicadores da remoção de vírus e cistos de Giardia e oocistos, de acordo com a
metodologia descrita a seguir (USEPA, 1991, 1998b):
Cistos de Giardia
com base no residual de cloro livre (C) e na determinação do tempo de detenção hidráulica
real (T), calcular CT. (mg.min/L)
Com base na medida de pH e temperatura no tanque de contato, determinar CT 99,9 (CT
para 3 log de remoção) – valores tabelados (USEPA, 1991)
Estimar a remoção de cistos de Giardia:
Log-remoção (Giardia) = CTcalc / CT 99,9 equação (1)
Alternativamente utilizar a equação de origem:
Log-remoção (Giardia) = CT / [0.2828 x (pH) 2.69 (C.) 0.15 . 0.933 (Temp. - 5) ]equação
(2)
Se houver mais de uma unidade de contato, por exemplo reservatórios de distribuição na
saída da ETA, computar cumulativamente os logs de remoção.
Computar a remoção na filtração: turbidez £ 0,5 UNT = 2,5 logs
Computar cumulativamente a remoção na filtração e desinfecção.
A metodologia deve ser aplicada aos dados de monitoramento diário, com base em que
podem ser estimadas médias mensais.
Vírus
Log-remoção (vírus) = {[CT .e (0.071 x Temp.) ] - 0.42} / 2.94equação (3)
Monitoramento e avaliação da qualidade da água distribuída
Semanalmente foram coletadas amostras de quatro pontos extremos da rede de distribuição
e analisadas para os seguintes parâmetros: colimetria, turbidez, cor, cloro residual, ferro,
contagem de bactérias heterotróficas.
Com vistas a modelagem da dinâmica do cloro residual na rede de distribuição, foram
selecionadas cinco ramificações e, ao longo destas, vários pontos de coleta de amostras,
analisadas para cloro residual, turbidez e cor.
resultados e discussão
Determinação do tempo de detenção real no tanque de contato de cloro:
Os ensaios hidrodinâmicos indicaram um bom desempenho hidráulico do tanque de
contato. Para a vazão de 58L/s o tempo de detenção real obtido foi de 11min, enquanto o
teórico foi estimado em 10min30s. Para vazões mais reduzidas (36L/s) o tanque de contato
apresenta um desempenho um pouco inferior: o tempo de detenção real médio foi
determinado em 13min30s, sendo o teórico da ordem de 16min55s; portanto, são mais
sentidos os efeitos de curto-circuito, ainda que moderadamente. Na Figura 1 ilustra-se os
ensaios realizados, com o resultado obtido para a vazão de 36 L/s.
De toda maneira o tempo de contato não atenderia a recomendação genérica da Portaria
1469 de que a cloração seja realizada em pH inferior a 8,0 e tempo de contato mínimo de
30 minutos. Cabe observar que tal recomendação, com base na metodologia acima descrita,
corresponderia a cerca de 0,5 logs de remoção de cistos de Giardia, exatamente o esperado,
em se garantindo 2,5 logs de remoção na filtração.
Figura 1: Determinação do TDH real no tanque de contato
Análise da água tratada:
Os teores de ferro oscilaram entre não detectáveis e um máximo de 0,28 mg/L (média de
0,16 mg/L), permanecendo, portanto, sistematicamente abaixo do limite aceitável para
consumo humano: 0,3 mg/L (Ministério da Saúde, 2001). O teores de alumínio
permaneceram em níveis não-detectáveis durante todo o período de monitoramento, bem
como a pesquisa de coliformes totais pela técnica de presença/ausência (P/A).
Nas figuras e tabelas a seguir, ilustra-se a sistematização dos dados de turbidez da água
filtrada, em termos de distribuição de freqüência e percentual de atendimento ao padrão e
metas de turbidez.
Percebe-se que o padrão de potabilidade exigido no Brasil (£ 1,0 UNT).é quase
sistematicamente atendido. Entretanto, o recomendado para a remoção de 2,5 logs de cistos
de Giardia (£ 0,5 UNT).e 2,0 logs de oocistos de Cryptosporidium (£ 0,3 UNT), não,
destacadamente o segundo. Em tese, dependendo da ocorrência de organismos na água
bruta, estar-se-ia, potencialmente, face a riscos de ocorrência também na água filtrada. A
sistematização dos resultados permite ainda identificar um pior desempenho em épocas de
chuvas.
Figura 1. Distribuição de freqüência anual da turbidez da água filtrada, filtro 1, abr 2002 mar 2003
Figura 2. Distribuição de freqüência anual da turbidez da água filtrada, filtro 2, abr 2002 mar 2003
Tabela 1: Distribuição de freqüência da turbidez da água filtrada, abr. 2002 – mar 2003.
TURBIDEZ(UNT)
Água Filtrada 1
Água Filtrada 2
Abr2002/Mar2003
Número de
Ocorrências
%
Acumulado
(%)
Número de
Ocorrências
%
Acumulado
(%)
0,00 - 0,09
64
2.8
2.8
64
2.8
2.8
0,10 - 0,19
164
7.2
10.1
139
6.1
8.9
0,20 - 0,29
598
26.4
36.4
545
24.0
32.9
0,30 - 0,49
748
33.0
69.4
767
33.8
66.7
0,50 - 0,74
406
17.9
87.3
410
18.0
84.7
0,75 - 0,99
159
7.0
94.3
191
8.4
93.1
1,00 - 1,24
63
2.8
97.1
87
3.8
97.0
1,25 - 1,49
31
1.4
98.5
33
1.5
98.4
1,50 - 1,74
11
0.5
98.9
14
0.6
99.0
>=1,75
24
1.1
100.0
22
1.0
100.0
TOTAL
2268
100.0
100.0
2272
100.0
100.0
Tabela 2: Percentual de atendimento ao padrão e metas de turbidez de água filtrada .
Mês
Filtro 1 (%)
Filtro 2 (%)
£ 0,3UNT
£ 0,5UNT
£ 1,0UNT
£ 0,3UNT
£ 0,5UNT
£ 1,0UNT
Abr 2002
60.0
97.8
99.5
50.0
95.1
99.5
Mai 2002
85.8
97.6
100.0
82.8
99.4
100.0
Jun 2002
82.3
97.2
99.1
80.0
96.7
99.5
Jul 2002
63.6
93.9
99.6
58.3
96.1
99.1
Ago 2002
33.3
79.1
100.0
23.6
78.2
97.3
Set 2002
8.6
36.0
78.5
4.3
25.8
72.0
Out 2002
21.0
69.0
96.7
15.8
66.2
95.9
Nov 2002
4.0
29.9
83.1
2.0
15.5
82.5
Dez 2002
0.0
21.1
82.9
0.0
18.9
76.9
Jan 2002
43.3
72.5
93.3
47.2
69.1
96.1
Fev 2002
70.5
91.1
100.0
67.1
92.5
98.6
Mar 2002
5.3
50.7
98.7
4.7
54.0
98.7
Anual
36.4
69.4
94.3
32.9
66.7
93.1
A remoção de cistos de Giardia é melhor estimada mediante a avaliação conjunta do
desempenho da filtração e desinfecção, com base na turbidez da água filtrada e dos
parâmetros de controle da desinfecção: pH, temperatura da água, cloro residual livre na
saída do tanque de contato e tempo de detenção hidráulica real. A seguir apresenta-se a
estimativa de remoção de cistos de Giardia e vírus, aplicando a metodologia preconizada
em USEPA (1991,1998).
Os parâmetros de controle foram computados como médias diárias, a partir dos quais foram
calculadas as remoções diárias de vírus e Giardia e, então, as respectivas médias mensais.
Dado o volume de informações, nas Tabelas 3 e 4 apenas ilustra-se a metodologia
empregada, com exemplos de uns poucos dias dos meses de abril e maio de 2003. Os
exemplos a seguir foram selecionados para ilustrar uma limitação da metodologia
empregada: o ponto de corte assumido para a estimativa de remoção cistos de Giardia por
meio da filtração (0,5 UNT) não admite valores intermediários, ou seja, para qualquer valor
inferior o igual a 0,5 UNT a remoção de cistos de Giardia é assumida como 2,5 logs; para
qualquer valor superior a 0,5 UNT a remoção é assumida como nula. Na metodologia
utilizada como referência, sugere-se que valores intermediários de remoção de cistos de
Giardia podem ser estimados por meio da avaliação de remoção de partículas, o que por
limitações de ordem financeira não foi implementado. Em resumo, os valores mais baixos
de média de remoção de cistos de Giardia poderiam estar subestimados. De toda maneira ,
observa-se uma performance de remoção de cistos de remoção de cistos de Giardia, a qual
poderia ser considerada boa (Tabela 5). A remoção de vírus é significativa.
Tabela 3: Estimativa de remoção de cistos de Giardia e vírus, abril 2002 .
Parâmetro de controle /
log remoção
Abril 2002
Média
01/04/02
02/04/02
03/04/02
04/04/02
05/04/02
Vazão (L/s)
52
52
52
51.88
52
Tempo de contato (min)
11
11
11
11
11
Temperatura (ºC)
23.93
24.3
24.43
24.5
24.68
pH
6.82
6.73
6.96
6.71
7.27
Turbidez média (UNT)
0.33
0.22
0.29
0.37
0.46
Remoção Giardia
Logs de remoção - Filtração
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5
Cloro Residual Livre (mg/L)
1.14
0.98
0.98
1.12
0.87
CT (calc.)
12.54
10.78
10.78
12.32
9.57
11.1403
CT (99,9)
38
31
37
32
37
Logs de remoção - TC
0.9237
0.8637
0.7962
0.9889
0.6512
0.8178
Total logs de remoção Giardia
3.4237
3.3637
3.2962
3.4889
3.1512
3.3178
logs de remoção vírus
23.1826
20.4426
20.6334
23.7198
18.6317
20.4778
Tabela 4: Estimativa de remoção de cistos de Giardia e vírus, maio 2002 .
Parâmetro de controle /
log remoção
Maio 2002
Média
01/05/02
02/05/02
03/04/02
04/04/02
05/04/02
Vazão (L/s)
52
52
52
51.88
52
Tempo de contato (min)
11
11
11
11
11
Temperatura (ºC)
22.6
23.38
25.55
24.5
6.97
pH
6.88
6.71
6.96
6.71
6,97
Turbidez média (UNT)
0.40
0.57
0.48
0.37
0.42
Remoção Giardia
Logs de remoção - Filtração
2.5
0
2.5
2.5
2.5
Cloro Residual Livre (mg/L)
0,78
1,17
1.27
1.12
0.98
CT (calc.)
8,58
12,87
13,97
12.32
10.78
9.3500
CT (99,9)
37
32
38
32
56
Logs de remoção - TC
0.5959
0.9496
1.0727
0.9889
0.6938
0.6436
Total logs de remoção Giardia
3.0959
0.9496
0.8191
3.5727
3.1938
2.6436
logs de remoção vírus
14.3786
22.8796
19.0630
29.0100
17.9729
14.9566
Tabela 5: Estimativa de remoção de cistos de Giardia e vírus, média mensal, abr 2002 –
mar 2003 .
logs de remoção
Mês
Abr 02
Mai 02
Jun 02
Jul 02
Ago 02
Set 02
Out 02
Nov 02
Dez 02
Jan 03
Fev 03
Mar 03
Giardia
3.32
2.64
3.01
3.07
2.60
1.32
2.40
1.03
1.17
2.75
2.69
2.11
Vírus
20.48
15,00
13.55
14.37
16.57
17.99
25.46
23.46
23.64
23.57
25.28
25.36
Na realidade, a suficiência dos 3 logs de remoção de cistos de Giardia deve ser analisada,
na medida do possível, a partir do conhecimento da densidade de cistos na água bruta e na
estimativa da remoção requerida. Dados obtidos sobre a ocorrência de cistos de Giardia e
oocistos de Cryptosporidium na água bruta, da ordem de 102-103 (oo)cistos/100L (Bastos
et al, 2002), sugerem a necessidade de remoção de (oo)cistos da ordem de 4-5 logs (Bastos
et al, 2001), o que indicaria a necessidade de 2-3 logs adicionais de remoção. Entretanto, no
caso em questão, a água tratada passa por dois reservatórios de distribuição, operados em
série ou em paralelo, com cerca de 700 m3 cada. Considerando, a vazão da ETA e o
volume dos reservatórios, o tempo de contato extra (com residuais médios de cloro livre
médios na saída dos reservatórios de 0,6 mg/L), seria mais que suficiente para o
atendimento da remoção requerida. De fato, dados recentes de monitoramento da água
tratada (não incluídos neste trabalho) confirmam esta estimativa.
Análise da água distribuída:
Apresenta-se a seguir a estatística descritiva dos dados de monitoramento da água
distribuída no período em questão. Na última linha de cada tabela, insere-se o índice de
atendimento ao padrão de potabilidade, calculado como a razão entre o número de amostras
dentro do padrão e o total de amostras analisadas.
Tabela 6: Estatística descritiva dos dados de cloro residual livre nas pontas de rede
Parâmetro
PA 1
PA 2
PA 3
PA 4
Mínimo
0,000
0,000
0,000
0,000
Máximo
0,780
1,100
1,400
1,210
Mediana
0,020
0,015
0,270
0.470
10 quartil
0,005
0,000
0,210
0.190
30 quartil
0,035
0,105
0,465
0.550
Média
0,115
0,117
0,350
0.418
CV
189,48%
196,84%
80,87%
65.30%
ICR (%)
17,14
17,65
74,29
71,43
PAi: ponto de amostragem (ponta de rede)
Observa-se que nas pontas de rede, no PA1 e no PA2, a manutenção do teor de cloro
residual mínimo (0,2 mg/L) é problemática; no PA3 e PA4 a situação é mais estável,
embora, no período analisado não se tenha alcançado 100 % de atendimento.
Tabela 7: Estatística descritiva dos dados de turbidez nas pontas de rede
Parâmetro
PA 1
PA 2
PA 3
PA 4
Mínimo
0,39
0,42
0,24
0,33
Máximo
20,10
7,89
4,30
4,95
Mediana
1,75
1,43
0,81
0,75
10 quartil
1,00
1,08
0.4900
0,45
30 quartil
3,12
1,98
1,47
1,12
Média
2,61
2,163
1,18
0,67
CV
128,60%
90,06%
82,62%
91,55%
IT (%)
94,29
96,97
100,00
100,00
O padrão de aceitação para consumo de turbidez (5UNT), a exceção de dois eventos, no
PA1 e PA2, a água é sistematicamente atendido. A análise da estatística descritiva dos
dados de turbidez confirmam a estabilidade do sistema no atendimento ao padrão.
Tabela 8: Estatística descritiva dos dados de cor nas pontas de rede
Parâmetro
PA 1
PA 2
PA 3
PA 4
Mínimo
3,30
0,00
0,00
0,00
Máximo
120,00
36,00
21,00
14,30
Mediana
10,85
12,90
5,00
5,00
10 quartil
5,6
8,68
4,88
2,33
30 quartil
25,00
20,00
8,80
6,93
Média
17,74
15,00
6,64
5,19
CV
118,24%
60,51 %
71,32%
78,86%
IC (%)
67,00
56,25
97,00
100,00
Observam-se dificuldades de atendimento ao padrão de aceitação para consumo de cor (15
uC), novamente nas pontas de rede PA1 e PA2, verificadas tanto pelo índice de
atendimento, quanto pela estatística descritiva dos dados. As dificuldades são bem
superiores às relativas à turbidez, muito embora a cor não seja um parâmetro que guarde
interesse sanitário.
Tabela 9: Estatística descritiva dos dados de ferro nas pontas de rede
Parâmetro
PA 1
PA 2
PA 3
PA 4
Mínimo
0,07
0,02
0,00
0,00
Máximo
3,02
3,42
0,74
0,66
Mediana
0,54
0,31
0,08
0,03
10 quartil
0,34
0,25
0,03
0,00
30 quartil
0,81
0,47
0,14
0,07
Média
0,68
0,59
1.1856
0,07
CV
91,30%
133,35%
144,12%
194,32%
IFe (%)
24,00
50,00
92,00
96,00
Em relação ao ferro, o padrão de concentração para consumo humano é de 0,30 mg/L. Nos
pontos PA1 e PA2, respectivamente, 76% e 50% das amostras analisadas apresentaram
teores de ferro acima do padrão. Em contrapartida, nos pontos PA3 e PA4, as amostras
revelaram teores sistematicamente reduzidos e quase todas dentro do padrão. Os elevados
teores de ferro nos pontos citados, muito provavelmente, devem-se a problemas na rede de
distribuição, a qual, sabidamente, possui trechos muito antigos em ferro fundido. Os
reduzidos teores de ferro na saída da ETA reforçam esta hipótese .A presença de ferro na
água não guarda interesse sanitário, mas estético; além disso, teores elevados podem
contribuir para a elevação da turbidez, cor e o consumo do cloro residual.
Tabela 10: Estatística descritiva da contagem de bactérias heterotróficas nas pontas de rede
Parâmetro
PA 1
PA 2
PA 3
PA 4
Mínimo
0,00
0,00
0,00
0,00
Máximo
65,00
127,00
52,00
30,00
Mediana
2,00
2,00
0,00
0,00
10 quartil
1,00
0,00
0,00
0,00
30 quartil
14,00
17,50
2,00
3,00
Média
13,76
15,06
4,65
2,65
CV
169,01%
184,63%
268,55%
216,29%
ICBH (%)
100,00
100,00
100,00
100,00
A água distribuída atende, de forma sistemática e consistente o padrão bacteriológico de
potabilidade (presença de coliformes totais em no máximo 5% das amostras e contagem
total heterotrófica £ 500UFC/mL) Entretanto é de, mais uma vez, observar que, nos pontos
PA1 e PA2, a freqüência de ocorrência e densidades médias de bactérias heterotróficas são
superiores aos outros dois pontos. Poder-se-ia estar perante um problema de formação de
biofilmes na rede de distribuição nos ramos em questão e não exatamente um problema de
contaminação, o que vê-se reforçado pela relativamente elevada ocorrência de resultados
presuntivos positivos para coliformes totais no PA2 (muito provavelmente bactérias
formadoras de esporos) e pelos próprios dados de turbidez, cor e ferro.
A fim de aprofundar a discussão destes resultados foram efetuadas análises de correlação
entre alguns parâmetros nas pontas de rede (Tabela 11).
Tabela 11: Coeficiente de correlação entre parâmetros de qualidade da água distribuída.
Parâmetro
PA1
PA2
PA3
PA4
r
p
r
p
r
p
r
p
Turbidez x ferro
0,8645
0,0000*
0,7677
0,0000*
0,1374
0,5421
- 0,2363
0,3965
Cor x ferro
0,8508
0,0000*
0,6211
0,0020*
0,0715
0,7712
- 0,1463
0,6334
Turbidez x CRL
- 0,1161
0,5198
- 0,1884
0.3017
- 0,3096
0,1607
- 0,1414
0,4325
Ferro x CRL
- 0,0425
0,8511
- 0,2005
0,3475
- 0,0634
0,7794
- 0,1371
0,4590
Cor x CRL
- 0,1009
0,5893
- 0,1525
0,4211
- 0,2332
0,2067
- 0,0988
0,5970
* correlação significativa: p<0.05
Nas pontas de rede onde os teores de ferro, turbidez e cor foram mais elevados (PA1 e
PA2), estes parâmetros mostraram-se significativamente correlacionados, indicando, muito
provavelmente, a influência, por exemplo, do ferro nos teores de cor e turbidez.
Inversamente, em PA3 e PA4, não se observou qualquer associação entre ao teores de ferro,
turbidez e cor. Nota-se ainda que os teores de ferro, turbidez e cor revelaram associação
negativa com o cloro residual livre, sugerindo algum consumo de cloro na rede, muito
embora as associações sejam fracas e não-significativas.
Dinâmica do cloro na rede de distribuição:
Na figura e tabela a seguir apresenta-se uma síntese dados do acompanhamento da
dinâmica do cloro ao longo de cinco ramificações da rede. As informações foram tratadas
com base nos dados médios, separados em blocos de acordo com o teores de cloro residual
na saída da ETA.
Analisando as diversas equações ajustadas às curvas de decaimento de cloro livre, pode-se
admitir que uma equação linear bem represente a dinâmica do cloro nas várias ramificações
(Tabela 12). O cloro permanece mais estável nas linhas ETA-PR3, ETA-PR4 e ETA-PR5: a
água atinge os pontos extremos (1.000 a 1.800 m), com teores de cloro residual de acordo
com as exigências (³ 0,2 mg/L). Nas linhas ETA-PR1 e PR2, o decaimento do cloro é mais
rápido e acentuado, sendo que, percorridos cerca de 1.000 –1.300 m. já se atinge o limite
mínimo de 0,2 mg/L e nas pontas de rede, cerca de 1.800m da ETA, os residuais são
praticamente nulos.
Difícil e improvável seria explicar o observado com base em apenas uma variável.
Indiscutivelmente um fator decisivo no decaimento do cloro é o comprimento de rede. Os
trechos até as pontas de rede PR3 e PR5 são dos menos extensos, mas o percurso até PR4
não é menos longo que os trechos até o PR1 e PR2, sendo que nos três primeiros o cloro
mantém-se razoavelmente estável. Por sua vez, a boa qualidade da água decerto contribui
para a garantia dos residuais de cloro nos pontos mais distantes das linhas PR3 e PR4 e
vice-versa, no caso das linhas PR1 e PR2. Cabe observar que a localização dos pontos
críticos (em termos de elevação de cor e turbidez – dados não incluídos) nestas duas linhas
guarda certa correspondência com a exaustão dos residuais de cloro. Com base nas
informações disponíveis, o mais razoável seria considerar um somatório de efeitos entre
distância e qualidade da água, além de outros fatores não analisados, tais como vazões e
pressões na rede. De toda maneira, torna-se nítida a necessidade de ajustes na dosagem de
cloro na ETA de foram a se garantir o residual mínimo nos pontos críticos e a modelagem
realizada fornece o subsídio para tal.
Figura 3 - Decaimento do cloro livre ao longo na rede de distribuição
Tabela 12: Equações das curvas de decaimento do cloro, ramificação ETA-PR1 (CR0 » 0,5
mg/L)
Ramificação
Equação
R2
ETA – PR1
y = -0,0006x + 0,8513
0,9474
ETA - PR2
y = -0,0003x + 0,5326
0,9722
ETA – PR3
y = -0,0003x + 0,5333
0,9855
ETA – PR4
y = -0,0001x + 0,3592
0,7536
ETA – PR5
y = -0,0003x + 0,594
0,8193
CONCLUSÕES
A pesquisa rotineira de patogênicos ainda é uma realidade distante de ser implementada no
controle de rotina da qualidade da água para consumo humano, mas de outro lado, a
limitação dos coliformes como indicadores plenos da potabilidade da água é fato
reconhecido. A Portaria 1469 incorpora esta compreensão ao conferir à turbidez um caráter
de indicador microbiológico da qualidade da água filtrada, ao estabelecer metas mais
rigorosas para a turbidez da água filtrada, ao estabelecer parâmetros de controle da
desinfecção e ao indicar metas de ausência de patogênicos na água tratada, mais
especificamente protozoários e vírus.
Implicitamente, os parâmetros de controle da filtração e desinfecção (cloração) visam
alcançar 2,5 logs e 0,5 logs de remoção/desinfecção de cistos de Giardia (99,9% ao todo) e
4 logs de remoção de vírus (99,99%). Admite-se outras combinações que as recomendadas
para a desinfecção (TDH min = 30 min e cloro residual ³ 0,5 mg/L), desde que "fique
demonstrada uma eficiência de inativação microbiológica equivalente". Torna-se, portanto,
necessário que se divulguem ferramentas para tanto, para o que contribui este trabalho.
A partir de dados de controle dos processos unitários de tratamento (filtração e desinfecção)
de qualidade da água tratada, ilustra-se o desafio da recapacitação dos responsáveis pela
operação dos serviços, no sentido de se incorporar novos paradigmas de controle, a
exemplo de:
distribuição de freqüência dos valores de turbidez do efluente de cada filtro
individualmente e o percentual de atendimento aos indicadores sugeridos
internacionalmente (£ 1,0 UT, £ 0,5UT, £ 0,3 UT);
controle rigoroso do processo de desinfecção, por meio do controle do pH, temperatura,
residual de desinfetante e tempo de contato, acompanhado da interpretação conjunta destes
parâmetros como indicadores da remoção de patogênicos.
No estudo de caso apresentado, a desinfecção é realizada com tempo de contato bem
inferior ao mínimo estabelecido na Portaria, porém, a devida apropriação dos parâmetros de
controle permitem demonstrar a "eficiência de inativação microbiológica equivalente".
O monitoramento da qualidade da água distribuída e a sistematização das informações
revelam a importância da avaliação setorial do sistema de distribuição, sob perspectiva da
"representatividade, combinando critérios de abrangência espacial e pontos estratégicos" e
da "avaliação sistemática dos riscos à saúde". Os resultados mostraram dificuldades de
manutenção dos residuais mínimos de cloro em alguns setores e pontos da rede de
distribuição, indicando a necessidade de correção nas dosagens na ETA. O
acompanhamento da dinâmica do cloro na rede forneceu indicações importantes e de pronta
aplicação para tal. O programa de monitoramento implementado permitiu também a
identificação de trechos críticos da rede, nos quais, muito provavelmente, por problemas de
obsolescência de infraestrutura, a qualidade da água tratada vê-se comprometida, com
destaque para os elevados teores de ferro e de cor. Apesar disso, a água distribuída atende
sistematicamente ao padrão bacteriológico de potabilidade.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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