23º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental

I-154 - CARACTERIZAÇÃO DA ÁGUA BRUTA E AVALIAÇÃO DA CARGA HIDRÁULICA NA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA DO BOLONHA

(ETA-BOLONHA)-REGIÃO METROPOLITANA DE BELÉM Rubens Chaves Rodrigues(1)

Graduando em Engenharia Sanitária pela Universidade Federal do Pará – UFPA. Bolsista pelo Programa de Bolsa de Iniciação Científica – PIBIC/CNPq. Membro do Grupo de Pesquisa Hidráulica e Saneamento – GPHS/UFPA. Monique Sandra Oliveira Dias Graduanda em Engenharia Sanitária pela UFPA. Bolsista pelo Programa de Bolsa de Iniciação Científica – PIBIC/CNPq. Membro do Grupo de Pesquisa Hidráulica e Saneamento – GPHS/UFPA. Lidiane Freire Sá Graduanda em Engenharia Sanitária pela UFPA. Membro do Grupo de Pesquisa Hidráulica e Saneamento – GPHS/UFPA. Lucy Anne Cardoso Lobão Gutierrez Engenheira Sanitarista pela UFPA. Mestre em Engenharia Civil - Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental - pela UFPA. Pesquisadora do Grupo de Pesquisa Hidráulica e Saneamento – GPHS/UFPA. José Almir Rodrigues Pereira Engenheiro Sanitarista pela UFPA. Mestre em Recursos Hídricos pela Universidade Federal da Paraíba - UFPB. Doutor em Hidráulica e Saneamento pela Escola de Engenharia de São Carlos/USP. Professor Adjunto do Departamento de Hidráulica e Saneamento e do Mestrado em Engenharia Civil pela UFPA. Coordenador do Grupo de Pesquisa Hidráulica e Saneamento – GPHS/UFPA. Endereço(1): Conjunto Marilda Nunes, nº 14 - Bairro: Curió-utinga – Belém – Pará -CEP: 66610-000 - Brasil – Tel: (91) 32768894/88247942. e-mail: rchaves@ufpa.br RESUMO

Na pesquisa foi quantificada e caracterizada a água bruta no medidor Parshall instalado na entrada da Estação de Tratamento de Água do Bolonha (ETA-Bolonha), que atende, aproximadamente, 65% da população da Região Metropolitana de Belém. O acompanhamento da variação de vazão foi realizado em um macromedidor digital, enquanto as determinações físicas, químicas e bacteriológicas da água bruta foram realizadas no Laboratório de Controle de Resíduos (LCR). No período de agosto/2003 a julho/2004 foram registradas vazões entre 4,00 m3/s e 4,16 m3/s, com média de 4,05 m3/s, tendo a água bruta valores de pH entre 5,16 e 7,05, de alcalinidade entre 0,4 a 25mg/L CaCO3, de cor entre 59 e 106 UC, de turbidez entre 5 e 9 UNT, de dureza entre 9 e 20 mg/L em CaCO3, de ferro total entre 0,1 e 0,3 mg/L Fe, de sólidos em suspensão entre 1 e 13 mg/L e de Escherichia Coli (E. Coli) entre 100 e 6.131 NMP/100mL. Com o trabalho foi possível observar que excede em 26,56 % (0,85 m3/s) a vazão média projetada para a primeira fase da ETA-Bolonha (3,2 m3/s), situação que pode comprometer a eficiência das unidades da Estação de Tratamento. Também foi constatado que a falta de saneamento nos aglomerados urbanos localizados no entorno dos lagos Bolonha e Água Preta que abastecem a ETA-Bolonha, prejudica, progressivamente, a qualidade da água bruta tratada na Estação de Tratamento. PALAVRAS-CHAVE: Água bruta. Carga Hidráulica. ETA-Bolonha. Quantidade e Qualidade da água, Região Metropolitana de Belém. INTRODUÇÃO

A qualidade da água para consumo humano deve ser considerada como fator essencial no desenvolvimento das ações dos serviços de abastecimento de água, quer público ou privados, de maneira que a água distribuída aos usuários tenha as características de qualidade determinadas pela legislação vigente do país. Para o atendimento da Portaria nº 518, de 25 de março de 2004, do Ministério da Saúde, que trata do controle e vigilância da qualidade da água para o consumo humano e seu padrão de potabilidade no Brasil, é necessário o controle da vazão de água bruta e da eficiência das unidades componentes da Estação de Tratamento de Água (ETA).

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23º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental O controle da vazão de água bruta é realizado com o emprego de equipamentos eletromecânicos (macromedidores) ou de dispositivos hidráulicos. Em razão dos custos e da facilidade de manuseio, na maioria das Estações de Tratamento Água são utilizados dispositivos hidráulicos, como medidores Parshall, vertedores triangulares etc. Já o controle da eficiência nas unidades da estação depende da realização de determinações laboratoriais, como pH, alcalinidade total, turbidez, cor, sólidos, dureza, ferro total, Coliformes fecais etc. A Companhia de Saneamento do Pará (COSANPA) opera a Estação de Tratamento de Água do Bolonha (ETA-Bolonha) para tratamento de água, atendendo, aproximadamente, 65% da população da Região metropolitana de Belém. Essa ETA foi projetada para ser implantada em duas fases, com capacidade nominal de 3,2 m3/s e 6,4 m3/s nas fases 1 e 2, respectivamente, com unidades de mistura rápida, floculação, sedimentação, filtração, desinfecção, correção do pH e fluoretação (SILVA,2002). A ETA-Bolonha trata água bruta do Rio Guamá, que é previamente armazenada nos lagos Bolonha e Água Preta. A vazão captada nos lagos é quantificada no medidor Parshall da ETA, localizado na unidade de mistura rápida, além de ser utilizada na dispersão dos produtos químicos na água bruta (PEREIRA, 2004). Atualmente, a ETA-Bolonha está sendo operada com sobrecarga hidráulica em relação ao especificado no projeto, sendo necessário, que a COSANPA possua dados reais da vazão de água bruta para otimizar o funcionamento da ETA. Segundo Cunha e Queiros (2001), o Parque do Utinga está sendo ocupado por 15.000 pessoas, as quais contribuem para poluição e/ou contaminação dos mananciais hídricos, que alimentam direta e indiretamente os lagos Bolonha e Água Preta, ou seja, o esgoto gerado é lançado in natura nos referidos lagos. O trabalho objetivou a quantificação da vazão e caracterização da água bruta aduzida à Estação de Tratamento de Água (ETA – Bolonha), para subsidiar a proposição de alternativas para dosagem de produtos químicos e de procedimento técnicos para o controle e otimização das unidades de tratamento. MATERIAL E MÉTODOS

A pesquisa foi desenvolvida no período de agosto/2003 a junho/2004 no Complexo do Bolonha área pertencente a COSANPA, localizado na Área de Proteção Ambiental (APA) da Região Metropolitana de Belém, conforme, mostradas na Figura 1.

Figura 1 - Complexo Bolonha.

Fonte: Companhia de Desenvolvimento e Administração da Área Metropolitana de Belém, 1998. O monitoramento da vazão e a coleta das amostras para caracterizações físicas, químicas e bacteriológicas da água bruta foram realizados na unidade de mistura rápida da ETA-Bolonha. A quantificação da vazão foi feita

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23º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental no medidor Parshall, apresentada na Figura 2, e as amostras foram coletadas na câmara de chegada da água bruta.

Figura 2 - Medidor Parshall. Para o monitoramento da vazão aduzida à ETA-Bolonha foi utilizado macromedidor digital instalado no poço lateral do medidor Parshall, mostrado na Figura 3, sendo os valores registrados diariamente no às 08h30min, no período de setembro de 2003 a junho de 2004, totalizando 304 medições.

Figura 3 - Macromedidor Digital. A coleta de amostras para caracterizar a água bruta ocorreu na câmara de chegada, a montante do medidor Parshall, sendo realizadas 3 (três) coletas semanais (segunda-feira, quarta-feira e sexta-feira), no período de setembro de 2003 a junho de 2004, com total de 131 coletas de amostras de água bruta. As amostras de água bruta foram coletadas, às 08h30min, na profundidade de 0,30 m abaixo da superfície da massa líquida, sendo colocadas em recipientes de 1 litro e armazenadas em isopor, mantidas a temperatura de 4ºC, e encaminhadas ao Laboratório de Controle de Resíduos (LCR) da Universidade Federal do Pará (UFPA) para realização das análises. Na pesquisa foram realizadas determinações de temperatura, pH, alcalinidade total, cor, turbidez, dureza, ferro total, sólidos suspensos e Escherichia Coli (E. coli), sendo que as determinações de temperatura e pH foram analisadas no próprio local da coleta das amostras, enquanto as demais no LCR. As análises foram realizadas de acordo com os procedimentos descritos no Standard Methods for Examination of Water and Wastewater (AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION,1992).

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23º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental RESULTADOS OBTIDOS

Na Tabela 1 é apresentada a amplitude, média, mediana e desvio padrão para os seguintes parâmetros: temperatura, pH, alcalinidade, cor, turbidez, dureza, ferro total, sólidos suspensos, E. Coli e vazão da água bruta da ETA-Bolonha. Tabela 1 – Amplitude, média, mediana, desvio padrão e coeficientes de correlação dos parâmetros estudados para a água bruta da ETA-Bolonha. Parâmetros Unidades Amplitude Média Mediana Desvio

padrão Coeficiente de Correlação*

Temperatura ºC 25 a 31 28 28 1,70 X pH - 5,16 a 7,05 6,25 6,4 0,3 0,15 Alcalinidade mg/L 0,4 a 25 7 7,5 2,71 0,34 Cor UC 59 a 106 75 66,5 18,4 0,12 Turbidez UNT 5 a 9 7 6,0 1,58 0,38 Dureza mg/L 9 a 20 14 14,5 3,92 -0,45 Ferro Total mg/L 0,1 a 0,3 0,2 0,2 0,09 -0,33 S. Suspensos mg/L 1 a 13 6 5,5 3,09 -0,60 E. Coli NMP/100mL 100 a 6.131 1.046 416,5 1843,73 -0,25 Vazão m3/s 4,00 a 4,16 4,05 4,05 0,04 X

* coeficiente de correlação entre a vazão e o parâmetro analisado. Na quantificação da vazão, foi possível verificar que o medidor Parshall da ETA-Bolonha está operando afogado (vazão média atual de 4,05 m3/s), pois segundo Azevedo Netto (1998), a vazão máxima admitida para o medidor Parshall com garganta de 6 pés, o qual está instalado com essas características na COSANPA, com escoamento livre de 2,93 m3/s. O Gráfico 1 mostra a variação da vazão da água bruta na ETA-Bolonha.

Variação da Vazão

3,90

3,95

4,00

4,05

4,10

4,15

4,20

Set Out Nov Dez Jan Fev Mar Abr Mai Jun Meses

m3/s

mín max

Gráfico 1 - Variação da vazão Os valores de pH apresentaram uma pequena variação durante o período da amostragem, sendo o valor mínimo de 5,16 e o máximo de 7,05 indicando um pH da água levemente ácido. O Gráfico 1 mostra a variação do pH da água bruta na ETA-Bolonha.

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Variação do pH

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

SET OUT NOV DEZ JAN FEV MAR ABR MAI JUN Meses

pH pH (mín) pH (máx)

Gráfico 2- Variação do pH Na caracterização da água bruta da ETA-Bolonha a cor teve variação significativa, apresentando variações entre 59 e 106 UC, com valor médio da ordem de 75 UC. Os resultados da cor foram influenciados pela variação da precipitação pluviométrica da área de estudo. O Gráfico 3 mostra as variações da cor no período.

Variação da cor

5962 63 61

68

100106

98

72

65

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

SET OUT NOV DEZ JAN FEV MAR ABR MAI JUN Meses

UC

COR

Gráfico 3 - Variação da Cor A turbidez teve pequena variação, apresentado variações entre 5 e 9 UNT, com valor médio de 7 UNT, sendo que, os valores relativamente baixos são conseqüências das características dos lagos que favorecem a sedimentação das partículas em suspensão, reduzindo a turbidez. O Gráfico 4 mostra a variações da turbidez no período.

Variação de turbidez

8

9

6

5

6

9

7

5

6

5

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

SET OUT NOV DEZ JAN FEV MAR ABR MAI JUN Meses

UNT

TURBIDEZ

Gráfico 4 - Variação da Turbidez

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23º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental Os números mais prováveis de Escherichia Coli (E. Coli), tiveram variações de 100 a 6.131 NMP/100mL, com média da ordem de 1.046 NMP/100mL.Uma das causas desses elevados valores de E. Coli na água bruta é a presença de aglomerados urbanos no entorno dos Lagos Bolonha e Água Preta, nos quais o esgoto gerado pela população é lançado in natura nesses corpos d’água. Na Figura 4 é mostrada a presença do aglomerado urbano.

Figura 4 - Ocupação Urbana. Fonte: Companhia de Desenvolvimento e Administração da Área Metropolitana de Belém, 1998. CONCLUSÕES

Atualmente são tratados 4,05 m3/s de água na ETA-Bolonha, o que excede em, aproximadamente, 0,85 m3/s (26,56%) a vazão média projetada para primeira fase (vazão 3,2 m3/s). O medidor Parshall da ETA-Bolonha está operando afogado (vazão média de 4,05 m3/s), uma vez que a vazão máxima admita para o referido medidor, com garganta de 6 pés opera com escoamento livre é de 2,93 m3/s. A sobrecarga hidráulica pode comprometer a eficiência das unidades da estação de tratamento. A água bruta que vai para ETA-Bolonha tem pH considerado levemente ácido; alcalinidade proveniente de bicarbonatos (pH na faixa de 8,3 – 4,6); cor com valores entre 59 a 106 UC; turbidez com valores entre 5 a 9 UNT; dureza classificada como mole e sólidos suspensos com concentrações baixas.

As determinações físicas e químicas, como temperatura, pH, alcalinidade, turbidez, dureza, ferro total e sólido suspensos, não apresentaram variações significativas na água bruta, com exceção da cor que teve variações devido a influência da sazonalidade.

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23º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental Os resultados bacteriológicos tiveram valores bem acima do esperado, com variações de 100 a 6.131 NMP/100mL de Escherichia Coli (E. Coli), considerando que a água bruta analisada é oriunda de mananciais que deveriam estar livres da poluição e/ou contaminação antrópica, especialmente por estarem localizados em Áreas de Proteção Ambiental (APA`s). A falta de saneamento nos aglomerados urbanos localizados no entorno dos lagos Bolonha e Água Preta prejudica, progressivamente, a qualidade da água bruta tratada na ETA-Bolonha. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION. Standard Methods for the examination of water and wastewater. Washington: 18 ed., APHA, 1992. 1100P.

2. AZEVEDO NETTO, JOSÉ MARTINIANO DE ET AL. MANUAL DE HIDRÁULICA. SÃO PAULO: ED. EDGARD BLÜCHER LTDA, 8. ED., 1998. 669 P.

3. COMPANHIA DE DESENVOLVIMENTO E ADMINISTRAÇÃO DA ÁREA METROPOLITANA DE BELÉM. Plantas e fotografias de levantamentos fotogramétricos: 1973 e 1977. [Belém], 1998. Escalas: 1 : 2.000; 1 : 10.000; 1 : 50.000.

4. CUNHA, E. C. dos S; QUEIROZ, S. A.R. Perfil de oxigênio dissolvidos nos lagos Bolonha e Água Preta. Belém: Universidade Federal do Pará. CT-. Dpt de Hidráulica e Saneamento, 2001. 59p /Trabalho de Conclusão de Curso-TCC.

5. PEREIRA, José Almir Rodrigues (coord.). Plano Diretor de Abastecimento de Água. Belém. UFPA/NUMA/GPHS, 2004. Volume II.

6. SILVA, Maria Nazaré Alves.Caracterização do Lodo Gerado nos Decantadores ETA Bolonha. Belém/Pa: (T.C. C). 2002. 85p.

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