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20.1.2: Tratamento de Água

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    A forma mais mortal de poluição da água, os microrganismos patogênicos que causam doenças transmitidas pela água, matou 485.000 milhões de pessoas (principalmente em países em desenvolvimento) em 2017. A melhor estratégia para resolver esse problema é o tratamento adequado de esgoto (águas residuais). O esgoto não tratado não é apenas uma das principais causas de doenças patogênicas, mas também uma importante fonte de outros poluentes, incluindo resíduos que exigem oxigênio, excesso de nutrientes e metais pesados tóxicos. O tratamento de águas residuais é feito em uma estação de tratamento de esgoto em áreas urbanas e por meio de um sistema de fossa séptica em áreas rurais.

    Os resíduos gerados por cerca de 80% das residências dos EUA são coletados em sistemas de esgoto. Todos os dias, os Estados Unidos processam cerca de 34 bilhões de galões de águas residuais (99,9% disso é água). Em 2004, um relatório da Agência de Proteção Ambiental (EPA) estimou que 860 bilhões de galões de águas residuais não tratadas (esgoto bruto) escaparam para rios, riachos e oceanos, principalmente de sistemas combinados de esgoto (veja Poluentes da Água e Suas Fontes). Em 2020, a EPA avaliou quase 96% dos sistemas responsáveis pelo transbordamento de águas residuais e os tratou com uma reclamação civil, ordem de execução ou exigência de permissão. No entanto, em 2017, a EPA estimou que ainda existiam 40.000 ou mais eventos de transbordamento de águas residuais, que liberaram esgoto bruto em corpos d'água.

    Para reduzir os problemas de poluição da água, sistemas de esgoto separados (onde o escoamento da rua vai para os rios e somente as águas residuais vão para uma estação de tratamento de águas residuais) são muito melhores do que os sistemas de esgoto combinados, que podem transbordar e liberar esgoto não tratado nas águas superficiais durante chuvas fortes. Algumas cidades como Chicago, Illinois, construíram grandes cavernas subterrâneas e também usam pedreiras abandonadas para conter o transbordamento de esgoto pluvial. Depois que a chuva cessa, a água armazenada vai para a estação de tratamento de esgoto para processamento.

    Tratamento de águas residuais

    O esgoto que é direcionado adequadamente para uma estação de tratamento de efluentes passa por várias etapas: pré-tratamento, tratamento primário, tratamento terciário e desinfecção e descarga (figura\(\PageIndex{a}\)). O pré-tratamento envolve a triagem e remoção de areia e cascalho. O tratamento primário envolve sedimentação ou flutuação para remover sólidos orgânicos, gordura e graxa. Os sólidos não dissolvidos no esgoto bruto são depositados no lodo de formação de suspensão. Esse tratamento primário remove apenas um terço da demanda biológica de oxigênio (DBO) e praticamente nenhum dos minerais dissolvidos. As tentativas de usar lodo digerido como fertilizante foram prejudicadas por sua frequente contaminação por produtos químicos tóxicos derivados de resíduos industriais.

    O fluxo de esgoto em cada etapa de uma estação de tratamento de águas residuais
    Figura\(\PageIndex{a}\): Etapas em uma estação de tratamento de águas residuais. As inúmeras etapas de processamento em uma estação de tratamento de esgoto convencional incluem pré-tratamento (triagem e remoção de areia e cascalho), tratamento primário (sedimentação ou flutuação para remover sólidos orgânicos, gordura e graxa), tratamento secundário (decomposição bacteriana aeróbica de sólidos orgânicos), tratamento terciário (decomposição bacteriana de nutrientes e filtração), desinfecção (tratamento químico ou UV para matar bactérias) e descarga em águas superficiais ou reutilização. Somente o pré-tratamento, o tratamento primário, o tratamento secundário e a digestão do lodo são mostrados aqui. O esgoto entra inicialmente no pré-tratamento, embora alguns possam escapar devido ao transbordamento. A triagem remove componentes maiores, que entram no lixo. O ar é adicionado, a camada superior (espuma) é removida e o lodo (sólidos que se depositam no fundo) é removido durante o tratamento primário. É necessária uma aeração adicional para o tratamento secundário, a fim de fornecer oxigênio às bactérias aeróbicas que decompõem os componentes orgânicos do fluido. Mais lodo é removido. O lodo removido durante o tratamento primário e secundário é submetido à digestão do lodo. Isso envolve um acabamento de lodo seco e seco e a produção de metano. Imagem de Leonard G. (CC-BY-SA).

    Em seguida, os sólidos orgânicos no efluente são decompostos por bactérias aeróbicas (que requerem oxigênio) no tratamento secundário. Aqui, o efluente é colocado em contato com o oxigênio. Os microrganismos aeróbicos decompõem grande parte da matéria orgânica em substâncias inofensivas, como o dióxido de carbono. O tratamento primário e secundário em conjunto pode remover até 90% da DBO. Após a cloração para remover seu conteúdo de bactérias, o efluente do tratamento secundário é devolvido à água superficial local.

    O sólido orgânico concentrado produzido durante o tratamento primário e secundário (lodo) é tratado de várias maneiras, incluindo descarte de aterros sanitários, incineração, uso como fertilizante e decomposição bacteriana anaeróbica, que é feita na ausência de oxigênio. A decomposição anaeróbica do lodo produz gás metano, que pode ser usado como fonte de energia.

    Embora a combinação de tratamento primário e secundário remova a maior parte da matéria orgânica do esgoto, diminuindo a DBO, a maior parte do nitrogênio e fósforo do esgoto permanece no efluente (porção líquida do esgoto). No tratamento terciário, as bactérias são usadas para remover os nutrientes restantes e a filtração ocorre. Além disso, várias técnicas estão disponíveis para remover sais dissolvidos do efluente de esgoto, mas todas são muito caras.

    Durante a desinfecção, o tratamento adicional envolve a desinfecção com cloro, ozônio, luz ultravioleta ou alvejante para matar a maioria dos micróbios. Finalmente, a água tratada é descarregada nas águas superficiais (geralmente um rio local) ou reutilizada para alguma outra finalidade, como irrigação, preservação do habitat e recarga artificial de águas subterrâneas

    Sistema de tanque séptico

    Um sistema de fossa séptica é um sistema individual de tratamento de esgoto para residências em ambientes tipicamente rurais. Os componentes básicos de um sistema de fossa séptica (figura\(\PageIndex{b}\)) incluem uma linha de esgoto (entrada) da casa, uma fossa séptica e o campo de drenagem. O tanque séptico é um grande recipiente onde o lodo se deposita no fundo, onde os microrganismos decompõem os sólidos orgânicos anaerobicamente. O campo de drenagem é uma rede de tubos perfurados onde a água clarificada penetra no solo e é posteriormente purificada por bactérias. Os problemas de poluição da água ocorrem se a fossa séptica funcionar mal, o que geralmente ocorre quando um sistema é estabelecido no tipo errado de solo ou mal mantido.

    Uma visão geral do sistema séptico e uma seção dentro da fossa séptica
    Figura\(\PageIndex{b}\): Um sistema de fossa séptica para tratamento de esgoto. A entrada transporta o esgoto para a fossa séptica (parte superior). Dentro do tanque séptico (fundo), o lodo se deposita no fundo do efluente líquido. As bactérias anaeróbicas digerem o lodo. A escória flutua na parte superior do efluente, e o ar acima dele é chamado de espaço livre. Duas portas de inspeção se estendem acima da fossa séptica, que está enterrada no subsolo. Também é acessível através de um bueiro. O efluente sai da saída para o campo de drenagem, que contém tubos (laterais) com pequenos orifícios. O efluente é liberado e pode se infiltrar no solo e ser posteriormente purificado por bactérias. Imagem do Serviço Geológico dos Estados Unidos (domínio público).

    Abordando o tratamento de água

    Para muitos países em desenvolvimento, é necessária ajuda financeira para construir instalações adequadas de tratamento de águas residuais. A Organização Mundial da Saúde estima uma economia estimada de pelo menos $5 para cada $1 investido no fornecimento de água limpa e saneamento. A economia de custos vem da economia dos cuidados de saúde, dos ganhos na produtividade profissional e escolar e da prevenção de mortes. Técnicas simples e baratas para tratar a água em casa incluem cloração, filtros e desinfecção solar. Outra alternativa é usar a tecnologia de áreas úmidas construídas (pântanos construídos para tratar água contaminada), que é mais simples e barata do que uma estação de tratamento de esgoto convencional.

    Atribuições

    Modificado por Melissa Ha a partir das seguintes fontes: