# Águas residuais

Águas residuais, vulgarmente denominadas de esgoto (do termo latino exgutta) e águas servidas, é o termo usado para as águas que, após a utilização humana, apresentam as suas características naturais alteradas. Conforme o uso predominante comercial, industrial ou doméstico, essas águas apresentarão características diferentes.
A devolução das águas residuais ao meio ambiente deverá prever, se necessário, o seu tratamento, seguido do lançamento adequado no corpo receptor, que pode ser um rio, um lago ou no mar, através de um emissário submarino.
As águas residuais podem ser transportadas por tubulações diretamente aos rios, lagos, lagunas ou mares ou levadas às estações de tratamento e, depois de tratadas, devolvidas aos cursos d'água.
O esgoto pluvial ou, simplesmente, água pluvial, pode ser drenado em um sistema próprio de coleta separado ou misturar-se ao sistema de esgotos sanitários.
O esgoto não tratado pode prejudicar o meio ambiente e a saúde das pessoas. Os agentes patogênicos podem causar doenças como a cólera, a difteria, o tifo, a hepatite e muitas outras.
A solução é um sistema adequado de saneamento básico, que pode ou não incluir uma Estação de Tratamento de Águas Residuais, conforme o caso a ser estudado. Segundo dados da Organização das Nações Unidas, cerca de 1,1 bilhão de pessoas não têm acesso a água potável e 2,4 bilhões não dispõem de condições sanitárias básicas. A consequência disso é o aumento do número de mortes por doenças como diarreia e malária.

## Composição do esgoto

As águas residuais contêm, basicamente, matéria orgânica e mineral, em solução e em suspensão, assim como alta quantidade de bactérias e outros organismos patogênicos e não patogênicos.
Outros produtos podem ser indevidamente jogados descarga abaixo e lançados na rede de águas residuais, como estopas, chupetas e outros materiais relacionados a crianças, objetos de higiene feminina, tais como absorventes, ou ainda produtos tóxicos de origem industrial, preservativos usados, etc..
As águas residuais em decomposição anaeróbica produzem gases que, em espaços fechados, como tubulações ou estações, podem estar concentrados a níveis perigosos, exigindo o uso de material especial e equipes de resgate.
O gás sulfídrico é o principal responsável pelo cheiro característico do esgoto em decomposição anaeróbica.
O método de cloração de águas residuais, já tratadas previamente numa Estação de Tratamento de Esgoto (ETE), pode contribuir na redução de patogênicos no lançamento dos efluentes. Revelou-se ser o processo de menor custo e de elevado grau de eficiência em relação a outros processos como a ozonização, que é bastante dispendiosa, e a radiação ultravioleta, que só é aplicável a algumas situações.
O gás mais perigoso presente é o metano, por ser explosivo, já tendo causado a morte de alguns operários de companhias de saneamento.

## No Brasil

No Brasil, a coleta de águas residuais nos séculos XVIII e XIX, principalmente nas casas mais ricas, dependia do trabalho de escravos, os chamados "tigres". Todas as noites, eles carregavam vasos cheios de detritos e iam despejá-los no mar, onde também lavavam os latões, os urinóis e as escarradeiras. Esse tipo de coleta de águas residuais acontecia antes de a família real chegar ao Brasil em 1808. Depois da chegada da família real, o Brasil passou por muitas transformações significativas.
O lançamento indiscriminado de águas residuais domésticas é, atualmente, um dos maiores problemas ambientais e de saúde pública do Brasil. No país, entre 2002 e 2005, foram produzidos cerca de 32 milhões de metros cúbicos de esgoto por dia. Deste total, apenas 14 milhões são coletados e somente 4,8 milhões de metros cúbicos de esgoto são tratados, volume que corresponde a apenas 15% do total produzido; o serviço é estendido a apenas 44% das famílias brasileiras. O restante é descartado de forma indiscriminada nos rios. Ainda assim, o investimento do Governo Federal é de apenas 0,04% do produto interno bruto. Cerca de 100 milhões de brasileiros vivem diariamente sem coleta e tratamento de esgoto. Isso acarreta em uma direta contaminação do solo, além de ser responsável por cerca de 30% de toda a mortalidade nacional.
Em muitas cidades, o esgoto não recebe qualquer tipo de tratamento e acaba contaminando o solo, os rios, os oceanos e até mesmo mananciais que abastecem as cidades com água.

## Fontes de Poluição

As fontes de águas residuárias incluem as seguintes atividades domésticas ou domésticas:
* Excrementos humanos (fezes e urina) frequentemente misturados com papel higiênico. Esta combinação é conhecida como água negra quando coletada em vasos sanitários com disponibilidade hídrica;
* Água de lavagem (pessoal, roupas, pisos, louças, carros, etc.), também conhecida como água cinza;
* Excesso de líquidos fabricados a partir de fontes domésticas (bebidas, óleo de cozinha, pesticidas, óleo lubrificante, tinta, líquidos de limpeza, etc.).
As atividades geradoras de águas residuais industriais são:
* Drenagem industrial (silte, areia, álcali, óleo, resíduos químicos);
* Águas de refrigeração industrial (biocidas, calor, lodo, limo);
* Águas de processamento industrial diversos;
* Resíduos orgânicos ou biodegradáveis, incluindo resíduos de hospitais, matadouros, laticínios e fábricas de alimentos;
* Resíduos orgânicos ou não biodegradáveis difíceis de tratar, oriundos da fabricação de produtos farmacêuticos ou pesticidas;
* Despejos da fabricação de ácidos e álcalis, com pH elevado;
* Resíduos tóxicos de metalização, produção de cianeto, fabricação de pesticidas;
* Sólidos e emulsões de fábricas de papel, fábricas de lubrificantes ou óleos hidráulicos;
* Água utilizada na fraturação hidráulica;
* Produção de água a partir da produção de petróleo e gás natural.
Outras atividades ou eventos que geram águas residuárias:
* Escoamento urbano de rodovias, estradas, estacionamentos, telhados, calçadas, pavimentos que contenham óleos, fezes de animais, lixo, gasolina, resíduos de pneus, diesel, borracha, sabões, metais dos escapamentos de veículos, agentes de degelo, herbicidas e pesticidas de jardins;
* Poluição agrícola Direta e Difusa.
As águas residuárias podem ser diluídas ou misturadas com outros tipos de água pelos seguintes mecanismos:
* Entrada de água do mar (grandes volumes de sal e micróbios);
* Entrada direta de água do rio;
* Chuva coletada em telhados, pátios;
* Águas subterrâneas infiltradas no esgoto;
* Mistura com outros tipos de águas residuais ou lodo fecal.

## Poluentes

A composição das águas residuárias varia amplamente. Esta é uma lista parcial de poluentes que podem estar contidos em efluentes:
Poluentes Químicos e Físicos
1. Metais pesados, incluindo mercúrio, chumbo e cromo;
2. Partículas orgânicas, como fezes, cabelos, comida, vômito, fibras de papel, material vegetal, húmus;
3. Material orgânico solúvel, como uréia, açúcares de frutas, proteínas solúveis, produtos farmacêuticos;
4. Partículas inorgânicas, como areia, cascalho, partículas metálicas, cerâmicas;
5. Material inorgânico solúvel, como amônia, sal marinho, cianeto, sulfeto de hidrogênio, tiocianatos, tiossulfatos;
6. Macro-sólidos, como absorventes higiênicos, fraldas, preservativos, agulhas, brinquedos infantis, animais mortos ou plantas;
7. Gases como sulfeto de hidrogênio, dióxido de carbono, metano;
8. Emulsões tais como tintas, adesivos, maionese, corantes capilares, óleos emulsionados;
9. Toxinas como pesticidas, venenos, herbicidas;
10. Fármacos, hormônios e outras substâncias perigosas;
11. Poluição térmica de centrais elétricas e fabricantes industriais.
Poluentes Biologicos
Se a água residuária contiver fezes humanas, como é o caso do esgoto, ela também pode conter patógenos de um dos quatro tipos:
* Bactérias, como Salmonella, Shigella, Campylobacter, Vibrio cholerae;
* Vírus, como hepatite A, rotavírus, enterovírus;
* Protozoarios, como Entamoeba histolytica, Giardia lamblia, Cryptosporidium parvum);
* Parasitas, como Ascaris (lombriga), Ancylostoma (ancilto), Trichuris (whipworm).
Também pode conter bactérias e animais não patogênicos, como insetos, artrópodes e peixes pequenos.
Indicadores de Qualidade
Como todas os corpos d’água naturais contêm bactérias e nutrientes, quase todos os compostos residuários introduzidos em tais cursos de água iniciarão reações bioquímicas. Essas reações bioquímicas criam o que é medido em laboratório como a demanda bioquímica de oxigênio (DBO). Tais produtos químicos também podem ser quebrados usando agentes oxidantes fortes e essas reações químicas criam o que é medido em laboratório como a demanda química de oxigênio (DQO). Ambos os testes de DBO e DQO são uma medida do efeito relativo de esgotamento de oxigênio de um contaminante. Ambos foram amplamente adotados como uma medida do efeito da poluição. O teste de DBO mede a demanda de oxigênio de poluentes biodegradáveis, enquanto o teste de DQO mede a demanda de oxigênio de poluentes oxidáveis.
Qualquer material oxidável presente em um corpo d´água natural aeróbico ou em um efluente industrial será oxidado por processos bioquímicos (bacterianos) ou químicos. O resultado é que o teor de oxigênio da água será reduzido, podendo ou não causar impacto neste ambiente.

## Tratamento

O tratamento de águas residuais consiste no conjunto de processos necessário para a remoção das impurezas presentes nas águas residuais e conversão destas num efluente que possa ser novamente descarregado para os corpos de água naturais ou diretamente reutilizado. Este tratamento é desempenhado em estações de tratamento de águas residuais (ETAR), que consitem em instalações onde uma combinação de processos físicos, químicos e biológicos é utilizada de forma que a tornar a água residual mais segura para o meio ambiente ou para seu reuso. Estas instalações podem ser de três tipos: as estações de tratamento de esgotos são geralmente utilizadas para tratar águas residuais domésticas, recorrendo a processos físicos, químicos e biológicos; as estações de tratamento de efluentes são frequentemente usadas por grandes empresas farmacêuticas e industriais e são mais quimicamente focadas; e as estações de tratamento de efluentes combinadas são, muitas vezes, instaladas em centros industriais, de modo a reduzir o custo de tratamento para as pequenas indústrias individuais.
Esgotos domésticos são constituído por uma fração de sólidos orgânicos e inorgânico e de microrganismos. O tratamento do esgoto é necessário devido a essa fração de resíduos. Porém, as características dos esgotos ocorrem de acordo com o tipo de uso que a água foi submetida anteriormente.
A coleta e o tratamento de esgotos geralmente estão sujeitos a regulamentações e padrões legais locais, estaduais e federais. O tratamento de esgotos geralmente envolve os seguintes níveis: tratamento preliminar, primário, secundário e terciário.
O preliminar remove os materiais que podem ser facilmente coletados do esgoto bruto antes que comprometam ou obstruam equipamentos e linhas de esgoto, como areia e sólidos grosseiros. O tratamento primário é de natureza física e envolve processos de floculação e sedimentação para separar sólidos e líquidos; remove cerca de 60% do total de sólidos suspensos (TSS) e reduz a DBO em 30%, não removendo impurezas dissolvidas. O nível secundário é mais avançado, utilizando ar e processos biológicos para decompor os sólidos; remove a matéria orgânica solúvel que escapou do tratamento primário, eliminando mais de 85% do TSS e reduzindo a DBO em 85%; Por último, o tratamento terciário, ainda insuficiente no Brasil, é altamente avançado e reduz os níveis de nitrato e fosfato, além de remover até cerca de 99% do TSS e da DBO.
O tratamento de águas residuais pode ser físico, químico ou biológico. O primeiro inclui sedimentação (suspensão das partículas insolúveis/pesadas na água e separação destas, uma vez assentes no fundo), arejamento (circulação de ar através da água para fornecer oxigénio) e filtração (utilização de filtros para remover contaminantes). O uso de agentes oxidantes, como cloro e ozono, como desinfetantes e a neutralização (adição de um ácido ou uma base de modo a restituir o pH natural da água) são exemplos de tratamentos químicos. O tratamento biológico consiste na aplicação de técnicas biotecnológicas ao tratamento de águas residuais.
Estas técnicas podem ser aeróbias ou anaeróbias. Os processos aeróbios utilizam microrganismos capazes de converter matéria orgânica em CO$_2$ e energia, na presença de oxigénio, enquanto os processos anaeróbios são usados para tratar águas residuais ricas em matéria orgânica e lamas provenientes de sedimentação, produzindo gás metano, que pode ser utilizado como fonte alternativa de energia. Alguns exemplos de processos aeróbios são: lamas ativadas, “trickling filters” e lagoas de oxidação.
Nas lamas ativadas, a água residual entra para um tanque de arejamento e é misturada com uma suspensão microbiana, na presença de oxigénio. Os micróbios metabolizam os poluentes orgânicos e a mistura flui para um tanque de decantação (clarificador) onde os sólidos assentam no fundo e o efluente clarificado abandona o sistema. Os sólidos são depois recolhidos e uma porção é reciclada novamente para o tanque de arejamento, enquanto o restante é descartado. Estes sólidos consistem em micróbios em “condições de fome”. Isto permite um aumento da concentração microbiana e o crescimento em agregados que metabolizam matéria orgânica, produzindo CO$_2$, NO$_3$$^-$, SO$_4$$^{2-}$ e PO$_4$$^3$.
Nos “trickling filters”, a água residual é pulverizada sobre uma cama de rochas cobertas de biofilme. O espaço entre as rochas permite a circulação do ar, mantendo as condições aeróbias. Os microrganismos presentes no biofilme (bactérias, algas, protozoários, fungos, etc.) multiplicam-se e decompõem aerobiamente os sólidos. A água tratada, juntamente com biofilme que cai, é transferida para um tanque de decantação que separa os dois.
As lagoas de oxidação são grandes lagoas rasas onde a água residual é tratada por interação entre a luz solar, bactérias e algas. As algas crescem utilizando energia solar e compostos inorgânicos (CO$_2$, N, P) produzidos por bactérias. Através de fotossíntese, as algas libertam oxigénio necessário para as bactérias aeróbias. A lama que se forma no fundo é anaerobiamente degradada.

## Disposição Final

A disposição final dos efluentes tratados também estão sujeitas a regulamentações legais. Para que o efluente seja despejado na natureza, sem que comprometa o meio ambiente, deve atender ao padrão de qualidade vigente. É necessário, também, realizar a disposição final adequada do lodo acumulado nos processos de tratamento das águas residuárias. Este subproduto deve ser tratado e eliminado de forma segura e eficaz. As opções de tratamento mais comuns do lodo incluem digestão anaeróbica, digestão aeróbica e compostagem.

## Reúso

As águas residuárias tratadas podem ser reutilizadas, de forma geral, nos centros urbanos, na indústria, na área paisagística, na agricultura, no ambiente doméstico, no âmbito recreacional, na recarga de aquíferos, na aquicultura e na pesca.
Existem várias tecnologias usadas para tratar águas residuárias com a finalidade de reutilização. Uma combinação eficiente dessas tecnologias garante que a água processada seja segura, livre de bactérias e vírus. As seguintes tecnologias podem ser usadas para tratamento de esgotos com finalidade de reuso: ozonização, ultrafiltração, tratamento aeróbico em biorreator de membrana, osmose frontal, osmose reversa e oxidação avançada.
Algumas atividades que demandam água, não requerem água de alta qualidade. Nestes casos, as águas residuárias podem ser reutilizadas com pouco ou nenhum tratamento. Um exemplo se encontra no ambiente doméstico, onde os sanitários podem ser lavados com água cinza de banhos ou provenientes de máquinas de lavar e com pouco ou nenhum tratamento.
A irrigação com águas residuárias recicladas também pode servir para fertilizar plantas se contiver nutrientes, como nitrogênio, fósforo e potássio. Entretanto, em alguns países em desenvolvimento, como o México, a agricultura está usando águas residuárias não tratadas para irrigação, muitas vezes de forma insegura. Pode haver perigos significativos para a saúde relacionados ao uso de águas residuárias não tratadas na agricultura. A Organização Mundial de Saúde desenvolveu diretrizes para o uso seguro deste tipo de água em 2006.