ANÁLISE COMPARATIVA DOS SISTEMAS MUNICIPAIS DE SANEAMENTO E TRATAMENTO DE ÁGUA E ESGOTO DAS CIDADES DE TORONTO E FORTALEZA

UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA
CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA
SORELLE CASTELLE FERNANDES BRITO
ANÁLISE COMPARATIVA DOS SISTEMAS MUNICIPAIS DE SANEAMENTO E
TRATAMENTO DE ÁGUA E ESGOTO DAS CIDADES DE TORONTO E
FORTALEZA
FORTALEZA
2017

1
SORELLE CASTELLE FERNANDES BRITO
ANÁLISE COMPARATIVA DOS SISTEMAS MUNICIPAIS DE SANEAMENTO E
TRATAMENTO DE ÁGUA E ESGOTO DAS CIDADES DE TORONTO E
FORTALEZA
Monografia apresentada ao Curso de
Engenharia Química do Centro de
Tecnologia da Universidade Federal do
Ceará, como requisito parcial para
obtenção do Título de Bacharel em
Engenharia Química.
Orientador: Prof. Dr. João José Hiluy Filho
FORTALEZA
2017

3
AGRADECIMENTOS
Te agradeço, meu Deus, meu Pai, meu Autor e Criador, meu Tudo. Tudo que sou
e tenho é Teu. Sou grato à Ti, não só, pelo êxito e conclusão desta obra, como também por
tudo que fazes por mim, por cuidar de mim, por me dar forças em minhas fraquezas, por me
ensinar tudo que preciso, por me fazer sempre alguém melhor, pela família que me deste, pela
capacidade e saúde e, principalmente, pelo Teu imenso amor por mim. Porque dele e por
ele, e para ele, são todas as coisas; glória, pois, a ele eternamente. Romanos 11:36.
Agradeço à minha mãe, Solange Brito e meu pai, Sergio Brito por serem meus
meus principais educadores e minha referência como pessoa, obrigado por me instruír, amar,
suportar e acreditar em mim, pois esta obra, sem dúvida alguma, possiu mais autoria suas do
que minha.
Agradeço ao amor e carinho de minha irmã, Sarah Brito, bem como toda minha
famîlia que tanto prezo e que foi, e é essencial à minha vida.
Aos meus amigos e também aos meus colegas de curso que me auxiliaram em
diversas oportunidades compartilhando as dores, sofrimentos e também as alegrias e vitórias,
mesmo não tão frequentes, durante esta longa jornada.
Aos professores, que orientaram e ensinaram com dedicação e zelo, sem eles
minha formação não seria possível.
Agradeço ao meu orientador, Professor João Hiluy que foi essencial à elaboração
deste trabalho e me auxiliou em todas as formas possíveis. Também agradeço ao meu
colaborador e ex professor Brian Clark que orientou nas buscas por informações e na
construção de ideias.
À CAPES, pelo apoio financeiro e manutenção da bolsa de monitoria.
Ao Ciências sem Fronteiras, pelo intercâmbio possibilitado e de grande relevância
para minha formação pessoal e acadêmica.
À Universidade federal do Ceará, pela estrutura fornecida que possibilitou meu
aprendizado.
Amém.

4
RESUMO
Este trabalho visa realizar uma análise comparativa geral sobre as políticas de
utilização e destinação de água em Toronto e Fortaleza. Sendo um importante recurso, a água
necessita ser bem empregada sem haver perdas e desperdícios, principalmente onde ela é
escassa, como no Estado do Ceará. Portanto, a análise comparativa permitiu apontar as
diferenças entre os sistemas adotados nas cidades de estudo, como a rede de distribuição de
água e coleta de esgoto, tratamento de água, controle de qualidade e tratamento de efluentes
municipais. O estudo possibilitou encontrar diversas áreas onde há um potencial de melhoria
para fornecer uma melhor qualidade do sistema à população. Embora a comparação seja com
uma cidade bem desenvolvida, a realidade entre elas não está tão distante como se pensa.
Muitas soluções, métodos e tecnologias já desenvolvidos e aprimorados em Toronto podem
servir de exemplo para implementar-se em Fortaleza adequando às suas necessidades. Esta
obra não tem o caráter crítico de expor qual cidade possui o melhor sistema, mas sim de
comparar ambos para extrair elementos construtivos que sirvam de melhoria para as cidades
em questão.
Palavras-chave: água, esgoto, tratamento de água, tratamento de efluentes, lodo ativado, reúso
de água.

5
ABSTRACT
This paper aims to conduct a general comparative analysis of water use and
disposal policies in Toronto and Fortaleza. As an important resource, water needs to be well
used without losses or waste, especially where it is scarce, as in the State of Ceará. Therefore,
the comparative analysis allowed to point out the differences between the systems adopted in
the cities of study, such as the water distribution network and sewage collection, water
treatment, quality control and treatment of municipal effluents. The study made it possible to
find several areas where there is potential for improvement to provide a better quality of the
system to the population. Although the comparison is with a well-developed city, the reality
between them is not as distant as one might think. Many solutions, methods and technologies
already developed and improved in Toronto can serve as an example to be implemented in
Fortaleza suiting your needs. This work does not have the critical character of exposing which
city has the best system, but of comparing both to extract constructive elements that serve as
an improvement for the cities in question.
Keywords: Water, sewage, water treatment, effluent treatment, activated sludge, water reuse.

6
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
FIGURA 1 - SISTEMA MILLIPORE DE FILTRAÇÃO À VÁCUO ........................................................14
FIGURA 2 - UNIDADE DE FLOCULAÇÃO HIDRÁULICA.................................................................19
FIGURA 3 - UNIDADE DE FLOCULAÇÃO MECÂNICA ...................................................................20
FIGURA 4 - UNIDADES DE SEDIMENTAÇÃO ................................................................................21
FIGURA 5 - FILTRO RÁPIDO DE VÁRIAS CAMADAS ....................................................................22
FIGURA 6 - MAPA DA CIDADE DE TORONTO E SUAS ADJACÊNCIAS............................................28
FIGURA 7 - MAPA DA CIDADE DE FORTALEZA E SUAS ADJACÊNCIAS ........................................29
FIGURA 8 - FONTES DAS PERDAS DE ÁGUA NA REDE DE ABASTECIMENTO DA CAGECE EM 2016
...........................................................................................................................................29
FIGURA 9 - PREVISÃO PARA O ÍNDECE DE COBERTURA PARA A CIDADE DE FORTALEZA ...........31
FIGURA 10 - MAPA DA INFRAESTRUTURA DE APORTE HÍDRICA À RMF....................................32
FIGURA 11 - CAPACIDADE TOTAL DE ARMAZENAMENTO DOS MANANCIAIS QUE ABASTECEM A
RMF ..................................................................................................................................33
FIGURA 12 - VOLUME PERCENTUAL ATUAL DOS MANANCIAIS QUE ABASTECEM A RMF.........34
FIGURA 13 - PROCESSO DE TRATAMENTO DE ÁGUA DA GTA....................................................36
FIGURA 14 - PROCESSO DE TRATAMENTO DE ÁGUA DA RMF ...................................................37
FIGURA 15 - LAYOUT DO PROCESSO DE TRATAMENTO DE ESGOTO EM ASHBRIDGES BAY ........41
FIGURA 16 - AVALIAÇÃO DE OFERTA/DEMANDA DE ÁGUA PARA A RMF.................................43
FIGURA 17 - LAYOUT DO CICLO DE ÁGUA EM TORONTO...........................................................46
FIGURA 18 - VISÃO AÉREA DA PANTA DE ASBRIDGES BAY.......................................................47

7
LISTA DE TABELAS
TABELA 1 - CLASSIFICAÇÃO DOS CORPOS DE ÁGUA..................................................................13
TABELA 2 - CONDIÇÕES E PADRÕES DE CORPOS DE ÁGUA ........................................................13
TABELA 3 - EFICIÊNCIA DE REMOÇÃO DE POLUENTES DE CADA OPERAÇÃO .............................26
TABELA 4 - DADOS RELATIVOS À CADA CIDADE APENAS..........................................................30
TABELA 5 - PARÂMETROS DE ANÁLISE DA ÁGUA NORMATIZADOS ...........................................37
TABELA 6 - NÚMERO DE AMOSTRAS ANALISADAS EM 2016 .....................................................38
TABELA 7 - EFICIÊNCIA DE REMOÇÃO NO PROCESSO DE LODOS ATIVADOS EM ASHBRIDGES ...40
TABELA 8 - QUADRO COMPARATIVO DAS MALHAS DE ABASTECIMENTO E COLETA .................42
TABELA 9 - QUADRO COMPARATIVO DOS TRATAMENTOS EMPREGADOS ..................................44

8
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
ANA Agéncia Nacional de Águas
CAGECE Companhia de Água e Esgoto do Ceará
COGERH Companhia de Gestão dos Recursos Hídricos do Ceará
CONAMA Conselho Nacional do Meio Ambiente
CTT Coliformes Termotolerantes Totais
DBO Demanda Bioquímica de Oxigênio
DQO Demanda Química de Oxigênio
E. Coli Escherichia coli
ETE Estação de Tratamento de Efluentes
GTA Região Metropolitana de Toronto (Greater Toronto Area)
IAWQ International Association Water Quality
M.S Ministério da Saúde
NMP Número Mais Provável
OD Oxigênio Dissolvido
pH Potencial Hidrogeniônico
PNSB Pesquisa Nacional de Saneamento Básico
RMF Região Metropolitana de Fortaleza
SEMACE Superintendência Estadual do Meio Ambiente do Ceará
SS Sólidos Suspensos
TSS Sólidos em Suspensão Totais
UASB Upflow Sludge Blanket Reactor

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SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................11
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA...........................................................................................12
2.1 QUALIDADE DA ÁGUA ................................................................................................12
2.1.1 LEGISLAÇÃO...................................................................................................................12
2.1.2 DETERMINAÇÃO DO TOTAL SÓLIDOS SUSPENSOS (TSS) ...................................................14
2.1.3 DETERMINAÇÃO DA DEMANDA BIOQUÍCA DE OXIGÊNIO (DBO) ......................................15
2.1.4 DETERMINAÇÃO DE CLORETOS .......................................................................................15
2.1.5 DETERMINAÇÃO DE COLIFORMES TOTAIS E TERMOTOLERANTES ......................................16
2.1.6 DETERMINAÇÃO DE TURBIDEZ ........................................................................................16
2.1.7 DETERMINAÇÃO DE CLORO RESIDUAL ............................................................................17
2.2 TRATAMENTO DE ÁGUA...........................................................................................17
2.2.1 COAGULAÇÃO ................................................................................................................18
2.2.2 FLOCULAÇÃO.................................................................................................................19
2.2.3 DECANTAÇÃO OU SEDIMENTAÇÃO...................................................................................20
2.2.4 FILTRAÇÃO RÁPIDA ........................................................................................................21
2.2.5 DESINFECÇÃO................................................................................................................22
2.2.6 FLUORAÇÃO...................................................................................................................22
2.2.7 TECNOLOGIAS DE TRATAMENTO......................................................................................23
2.3 TRATAMENTO DE ESGOTO......................................................................................23
2.3.1 TRATAMENTO PRELIMINAR..............................................................................................24
2.3.1 TRATAMENTO PRIMÁRIO .................................................................................................24
2.3.2 TRATAMENTO SECUNDÁRIO ............................................................................................24
2.3.3 TRATAMENTO TERCIÁRIO................................................................................................26
3 METODOLOGIA................................................................................................................27
3.1 REDES DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA E COLETA DE ESGOTO ........................27
3.1.1 REDE DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA..................................................................................27
3.1.2 REDE DE COLETA DE ESGOTO........................................................................................30
3.2 MANANCIAIS DE ABASTECIMENTO.......................................................................31
3.3 PROCESSO DE TRATAMENTO DE ÁGUA...............................................................34
3.4 CONTROLES DE QUALIDADE DA ÁGUA ...............................................................37
3.5 DISPOSIÇÃO FINAL DE ESGOTOS..........................................................................38
3.6 PROCESSO DE TRATAMENTO DE ESGOTOS .......................................................38
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES .....................................................................................42

10
4.1 COMPARATIVO DAS REDES DE ÁGUA E ESGOTO E SITUAÇÃO HÍDRICA 42
4.2 COMPARATIVO DOS TRATAMENTOS DE ÁGUA ................................................44
4.3 COMPARATIVO QUANTO AO CONTROLE DE QUALIDADE...........................45
4.4 COMPARATIVO DE DISPOSIÇÃO FINAL E TRATAMENTO DE ESGOTO.....45
5 CONCLUSÕES....................................................................................................................49
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................50

11
1 INTRODUÇÃO
A água tem uma importância significativa na história da humanidade, visto que
somos direta e indiretamente dependentes deste recurso. Embora seja um composto
enormemente abundante em nosso planeta, boa parte da água (97,5%, aproximadamente) é
salina e a porção de água doce disponível, os 2,5% restante, é encontrada em forma de rios,
manânciais superficiais, aquíferos e gelo nas calotas polares. Logo, percebemos a importância
de gerenciar da melhor forma possível este recurso, pois é vital em diversas atividades
desenvolvidas pelo homem, como na agricultura, indústria, mineração e piscicultura, dentre
outros, além, principalmente, das utilidades domésticas. Com o intuito de aproveitar a água da
melhor forma possível em Fortaleza, tendo em vista a atual crise hídrica e o histórico de secas
da região, é necessário estudos em diversas áreas do ciclo urbano de consumo da água. Um
bom modo de efetuar uma análise é comparando os cuidados que damos à água em seu
tratamento, reserva, distribuição, disposição e tratamento de efluentes, com as metodologias
eficientes usadas em outros lugares. Toronto é uma das maiores e mais influentes cidades não
só do Canadá, mas também da América do Norte; possui um sistema de saneamento básico de
qualidade e um avançado gerenciamento de seus recursos hídricos e rejeitos. Um comparativo
com um sistema implementado em uma cidade desenvolvida e simbolo de sustentabilidade
com inúmeros selos e certificados de qualidade, mostrará diversos pontos com potencial de
crescimento e melhoria nesta área para a cidade de Fortaleza. Com base nos relatórios de cada
cidade, seus aspectos climáticos, sociais, ambientais, geográficos e políticos pode-se construir
um padrão viável de comparação ressaltando os aspectos mais relevantes e que tornam os
sistemas distintos um do outro.

12
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
As tecnologias que envolvem o tratamento, manuseio, cuidados e benefícios da
água evoluíram consideravelmente e se consolidaram, sendo atualmente aperfeiçoadas em
busca da preservação deste recurso tão importante para o homem. Ao estudo mais intrínseco
às características e modos de beneficiar a água que utilizamos, podemos estudar os critérios e
tecnologias já desenvolvidas nas áreas de tratamento de água bruta para consumo humano,
critérios para definir a qualidade das águas e seus possíveis usos e tratamento de efluentes
industriais, domésticos, comerciais e outros.
2.1 Qualidade da Água
Podemos caracterizar a água desde critérios mais simples e amplos até critérios
mais específicos e restritivos. No Brasil, temos resoluções, portarias, normas e leis para
definir o tipo de água e enquada-la em uma categoria mediante suas características. O livro de
Resoluções do CONAMA (Conselho Nacional do Meio Ambiente) é um instrumento muito
útil possuindo a Resolução nº357 - que dispõe sobre a classificação dos corpos de água e
diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões
de lançamento de efluentes – e a Resolução nº274 – que define os critérios de balneabilidade
em águas brasileiras. Para o devido enquadramento junto às normas, é necessário a realização
de coletas adequadas de amostras que representem o corpo d’água e sejam submetidas à testes
de qualidade para determinação dos parâmetros de enquadramento determinados.
2.1.1 Legislação
Pelas definições da Resolução º357 mensionada, as águas podem ser classificadas
de acordo com a salinidade apresentada em:
I. Doce: salinidade igual ou inferior a 0,5 ‰.
II. Salobra: salinidade entre 0,5 ‰ e 30 ‰.
III. Salina: salinidade igual ou superior a 30 ‰
E podem também serem classificadas de acordo com o uso requerido para cada uma com base
nas características que apresentam naquele momento:

13
Tabela 1 - Classificação dos Corpos de Água
Fonte: Adaptado da Resolução nº357 do CONAMA, 2005
Para um corpo d’água ser enquadrado em um dos tipos de água acima, o
CONAMA determina os limites mínimo e/ou máximo para diversos parâmetros, sendo os
principais deles:
Tabela 2 - Condições e Padrões de Corpos de Água
Fonte: Adaptado da Resolução nº357 do CONAMA, 2005
Água Doce Água Salobra Água Salina
a) Consumo humano após desinfecção.
b) Preservação do equilíbrio natural das
comunidades aquáticas.
c) Preservação dos ambientes aquáticos
em unidades de conservação de
proteção integral.
comunidades aquáticas
comunidades aquáticas.
a) Consumo humano após tratamento
simplificado
a) Recreação de contato primário. a) Recreação de contato primário.
b) Proteção das comunidades aquáticas b) Proteção das comunidades aquáticas. b) Proteção das comunidades aquáticas.
c) Recreação de contato primário. c) Aqüicultura e à atividade de pesca. c) Aqüicultura e à atividade de pesca.
d) Irrigação de hortaliças e frutasque são
consumidas cruas.
d) Consumo humano após tratamento
convencional ou avançado.
e) Proteção das comunidades aquáticas
em Terras Indígenas.
e) Irrigação de hortaliças e frutas que são
consumidas cruas.
convencional.
a) Pesca amadora. a) Pesca amadora.
b) Proteção das comunidades aquáticas. b) Recreação de contato secundário. b) Recreação de contato secundário.
c) Recreação de contato primário.
d) Irrigação de hortaliças, plantas
frutíferas e de parques, jardins, etc.
e) Aqüicultura e atividade de pesca.
convencional ou avançado.
a) Navegação. a) Navegação.
b) Irrigação de culturas arbóreas,
cerealíferas e forrageiras.
b) Harmonia paisagística. b) Harmonia paisagística.
c) Pesca amadora.
d) Recreação de contato secundário.
e) Dessedentação de animais.
a) Navegação.
b) Harmonia paisagística.
I
III
IV
V
Classe 1II
Classe Especial
Classe 2
Classe 3
Classe 4
a) Preservação dos ambientes aquáticos
a) Preservação dos ambientes aquáticos
Classe 1 Classe 2 Classe 3 Classe 1 Classe 2 Classe 3 Classe 1 Classe 2 Classe 3
DBO5 ou COT (mg/L) < 3 < 5 < 10 < 3 < 5 < 10 < 3 < 5 < 10
OD (mg/L O2) > 6 > 5 > 4 > 5 > 4 > 3 > 6 > 5 > 4
Turbidez (UNT) < 40 < 100 < 100
Cor (Pt/L) Natural < 75 < 75
pH 6,0 - 9,0 6,0 - 9,0 6,0 - 9,0 6,5 - 8,5 6,5 - 8,5 5,0 - 9,0 6,5 - 8,5 6,5 - 8,5 6,5 - 8,5
Coliformes
(UFC/100mL)
< 200 < 1000 < 2500 < 43 < 2500 < 4000 < 43 < 2500 < 4000
Água Doce Água Salobra Água Salina
Parâmetros

14
2.1.2 Determinação do Total Sólidos Suspensos (TSS)
Na determinação da quantidade de sólidos suspensos na água, desejamos
determinar a quantidade de substâncias e materiais que não se dissolvem na água e que podem
ser retidos em um processo de filtração e/ou secagem. Em geral, o processo consiste em
submeter a amostra à um sistema de filtração à vácuo utilizando uma membrana que reterá os
sólidos em suspenção. O sistema pode ser montado fixando uma membrana de fibra de vidro
de porosidade desejada em um sistema Millipore de filtração à vácuo. Passa-se a amostra pelo
sistema de filtração e em seguida retira-se a membrana com os sólidos retidos. O
procedimento ocorre por gravimetria, onde leva-se a membrana à estufa para remoção da água
restante por evaporação. Realiza-se a pesagem dos sólidos retidos desprezando a massa da
membrana previamente pesada. Retorna-se o sistema para a estufa em caso de haver água
ainda presente. Repete-se a secagem até que não haja mais variação de massa do pesado,
indicando que não há mais água no sistema. Para melhor remoção, pode-se usar um
dessecador. O peso final do sistema sem a massa da membrana será a quantidade de sólidos
totais suspensos do volume de amostra utilizado na análise.
Fonte: Fisher Scientific
Figura 1 - Sistema Millipore de Filtração à Vácuo

15
2.1.3 Determinação da Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO)
Por definição na NBR 12614 da ABNT, temos:
Demanda bioquímica de oxigênio (DBO): Quantidade de oxigênio necessária
para a oxidação biológica e química das substâncias oxidáveis contidas na amostra, nas
condições do ensaio.
Trata-se de um ensaio biológico que calcula essa demanda de forma indireta pela
quantidade de oxigênio dissolvido. Para o ensaio são necessárias a água de diluição composta
por soluções de sulfato de magnésio, cloreto de cálcio, cloreto férrico e solução tampão de
fosfatos, também é necesária a utilização da semente que conterá os microorganismos que
serão utilizados para consumir a carga orgânica e o oxigênio. São dispostos vários jarros para
os testes com pelo menos um para controle que conterá apenas a água de diluição e servirá
para comparação. Nos outros jarros, adiciona-se volumes diluídos distintos da amostra,
adiciona-se semente e completa-se com a água de diluição até transbortar para que não haja
formações de bolhas e mascare os resultados. Mede-se a concentração inicial de oxigênio
dissolvido em cada jarro através de um medidor de DO e leva-se os jarros selados, para evitar
a entrada de oxigênio, para incubação por cinco dias em ambiente sem iluminação e à 20ºC,
para o caso de um teste de DBO5. A incubação permitirá que os microorganismos consumam
a carga orgânica da amostra juntamente com o oxigênio dissolvido. Após a incubação, mede-
se a nova concentração de oxigênio dos jarros e calcula-se a demanda bioquímica de oxigênio
pela diferença das concentrações inicial e final de oxigênio dissolvido (OD5). Quanto maior a
DBO de uma amostra, maior é a concentração de poluentes bioquímicos que poluem aquele
corpo d’água.
2.1.4 Determinação de Cloretos
São dois os métodos de determinação desse parâmetro, ambos são métodos
titulométricos. Um sendo por nitrato de prata e outro por nitrato de mercúrio, aquele primeiro
sendo o mais empregado na análise de efluentes diluídos. O método consiste em realizar a
titulação da amostra com a solução padronizada de nitrato de prata em meio à indicador de
cromato de potássio. O surgimento da cor amarela-rosada indica o término da titulação e que
os cloretos da amostra foram consumidos. O cálculo é realizado com base no balanço
estequiométrico da reação de formação do nitrato de prata em meio de pH 7 - 10.

16
2.1.5 Determinação de Coliformes Totais e Termotolerantes
Para este procedimento, realizam-se diluições da amostra com base na
concentração de coliformes prevista na água ou efluente. Prepara-se o sistema de filtração por
membrana de aproximadamente 0,45µm. Filtra-se volumes definidos das diluições e em
seguida retira-se o meio filtrante com os coliformes retidos para uma placa de Petri e deixa-se
em encubação à 35ºC por 24 horas em posição invertida. Após a retirada da incubação,
analisar o número de colônias formadas e proseguir ao ensaio presuntivo onde cada colônia é
removida para um tudo com meio de cultura caldo lactosado com púrpura de bromocresol e
incuba-se por 24 horas novamente e 35ºC. A confirmação se dar pela alteração da coloração
de roxa para amarela. Ao se obter os resultados positivos no ensaio presuntivo, realizam-se os
ensaios de confirmação para coliformes totais e para coliformes termotolerantes:
 Ensaio confirmativo para coliformes totais: Inocula-se cada resultado
positivo anterior em um tubo contendo meio de cultura Caldo Lactosado
Verde Brilhante e Bile 2%. Após a retirada de incubação de 24 horas,
realiza-se a leitura: positivo para a presença de coliformes totais em caso
de aparecimento do gás no tubo de Durhan e negativo para o caso
contrário.
 Ensaio confirmativo para coliformes termotolerantes: Inocula-se todos os
resultados positivos anteriores juntos em um tubo contendo meio de
cultura Caldo EC. Após a retirada de incubação de 24 horas, realiza-se a
leitura: positivo para a presença de coliformes termotolerantes em caso de
aparecimento do gás no tubo de Durhan e negativo para o caso contrário.
2.1.6 Determinação de Turbidez
O método visa mensurar a quantidade de materiais em suspenção na água e que
provocam a interferência da absorção de luz e dão um caráter turvo à água, quanto maior a
quantidade de materiais suspensos, maior a turbidez apresentada. O ensaio é realizado no
turbidímetro que realiza a comparação das amostras com as soluções padrões, a turbidez é
determinada pela quantidade de luz dispersa pela solução analisada. A calibração do aparelho
é fundamental para a correta mensuração. Esse parâmetro está diretamente associado ao

17
aspecto da água e sua aceitabilidade pela população, visto que uma água de boa qualidade é,
presumidamente, límpida.
2.1.7 Determinação de Cloro Residual
Existem dois métodos consolidados para a determinação da quantidade de cloro
livre em água, método iodométrico e DPD, ambos são ensaios titulométricos. O procedimento
utilizando DPD consiste em preparar a amostra em meio à uma solução tamponante, solução
de N,N – dietil-p-fenilenodiamina (DPD) e solução de EDTA.
Para se determinar a concentração de cloro livre, titula-se com solução padrão de
sulfato ferroso amoniacal até a solução adquirir coloração rósea. A proporção para essa reação
será de 1:1.
Para se determinar a concentração de cloro combinado, adiciona-se uma pequena
quantidade de iodeto de potássio à solução inicial recem titulada e realiza-se a titulação
novamente. O volume gasto nesta titulação será o volume final menos o volume gasto na
primeira titulação para cálculo de cloro livre. O procedimento é realizado com o auxílio de
um colorímetro.
2.2 Tratamento de Água
O beneficiamento da água é de vital importância para o homem e suas atividades.
Um recurso necessário à industria, agricultura, pecuária e muitos outros setores.
Atualmente, existem à disposição diversas tecnologias consolidadas e bem
definidas ao que diz respeito ao tratamento de água. Tendo-se, então a necessidade de se
escolher o método mais adequado e que beneficiará a água para que adquira as características
exigidas ao seu uso.
Os constituintes específicos da água, as concentrações relativas
desses constituintes e outros parâmetros de qualidade da água que afetam o
tratamento dependem fortemente das condições locais de geologia, clima e
atividade humana. Assim, os processos de instalações de tratamento de água
devem ser adaptados para a situação específica. (HOWE, et al, 2012).

18
Entretanto, para o tratamento de águas superficiais naturais, tem-se um padrão na
metodologia de tratamento que obedecem a um arranjo onde as operações serão acomodadas e
adaptadas para suas especificidades.
Na potabilização das águas naturais, as tecnologias de
tratamento apresentam, basicamente, três fases nas quais processos e
operações unitárias hão de se inserir: clarificação, filtração e desinfecção.
(LIBÂNIO, 1960)
As operações unitárias e etapas comumente empregas nas estações de tratamento
de água são: coagulação, floculação, decantação, filtração, desinfecção e fluoretação.
2.2.1 Coagulação
A coagulação é a etapa inicial no processo de potabilização da água bruta. Nesta
operação, adiciona-se o produto químico, comumente chamado de coagulante, que auxiliará
na remoção de matéria indesejada nas operações posteriores.
A coagulação consiste essencialmente na desestabilização das
partículas coloidais e suspensas realizada pela conjunção de ações físicas e
reações químicas entre o coagulante, a água e as impurezas presentes.
(LIBÂNIO, 1960)
A adição e mistura do coagulante à água é, normalmente realizado em unidades de
mistrura rápida mecanizados, como tanques de agitação, ou hidráulicos, como medidores
Parshall que são bastante empregados no Brasil. Os coagulantes mais utilizados para a
realização desta operação são compostos em alumínio ou ferro:
 Sulfato de alumínio Al2(SO4)3 · 14H2O
 Aluminato de sódio Na2Al2O4
 Cloreto de alumínio AlCl3
 Cloreto polialumínio Alw(OH)x(Cl)y(SO4)z
 Sulfato de polialumínio Alw(OH)x(Cl)y(SO4)z
 Cloreto de poliferro Few(OH)x(Cl)y(SO4)z

19
 Cloreto férrico FeCl3
 Cloreto ferroso FeCl2
 Sulfato Férrico Fe2(SO4)3
2.2.2 Floculação
Com o material coagulante já misturado à água, deseja-se formar agregados de
maior massa denominados flocos que poderão ser removidos com facilidade em unidades
subsequentes. Os flocos serão formados em unidades de floculação hidráulicas ou
mecanizadas. A velocidade de agitação durante o processo é essencial, visto que, a velocidade
não pode ser muito elevada – pois causará o cisalhamento dos flocos formados ou mesmo não
permitirá a formação dos mesmo – e nem pode ser muito baixa – pois permitirá que os flocos
sedimentem na unidade de operação.
A floculação é a agregação de partículas desestabilizadas
(partículas das quais a carga elétrica superficial foi reduzida) e produtos de
precipitação formados pela adição de coagulantes em partículas maiores
conhecidas como partículas floculantes ou, mais comumente, flocos.
(HOWE, et al, 2012,)
Figura 2 - Unidade de Floculação Hidráulica
Fonte: SANEAGO, 2006

20
Figura 3 - Unidade de Floculação Mecânica
2.2.3 Decantação ou Sedimentação
Com os flocos já formados, os tanques de sedimentação são responsáveis pela
remoção da matéria coagulada e indesejada da água. O tempo de residência da água nas
unidades de operação, bem como a geometria delas, determinará o tamanho (massa) dos
flocos que serão retidos por sedimentação devido à força gravitacional e consequentemente a
eficiencia da unidade.
Uma vez que as partículas e o precipitado são formados, o
meio mais comum de removê-los da água é por decantação gravitacional em
uma bacia de sedimentação (também chamada de clarificador ou tanque de
decantação). (MACKENZIE, 2010).

21
Figura 4 - Unidades de Sedimentação
2.2.4 Filtração Rápida
Trata-se de uma operação unitária de separação onde ocorre a remoção de
material sólido suspenso na fase líquida por meio de um meio poroso. Nesse tratamento a fase
fluida passa pelos poros do meio filtrante e as impurezas ficam retidas. O quantidade e o
tamanho do material retido pelo meio filtrante dependerá da porosidade dos materiais
ultilizados para compor o leito.
A filtração pode ser definida como qualquer processo para a
remoção de partículas sólidas a partir de uma suspensão (um sistema
bifásico contendo partículas num fluido) por passagem da suspensão através
de um meio poroso. (HOWE, et al, 2012).
Os materiais mais comumente utilizados na composição dos leitos filtrantes são:
cascalho, areia e antracito. E costumam ser dispostos de baixo para cima em ordem

22
decrescente de granulométrica, sendo o cascalho na parte inferior, seguido pela areia e por
último o antracito.
Figura 5 - Filtro Rápido de Várias Camadas
Fonte: NatualTec, 2005
2.2.5 Desinfecção
Após a remoção dos materiais em suspenção nas etapas anteriores, realiza-se a e
desinfecção por meio químico (mais comum) ou físico que consiste em matar ou inativar
microorganismos que são patógenos ao ser humano. Os materiais químicos utilizados são
compostos com forte caráter oxidante, já os agentes físicos empregados são as energias de
radiação, geralmente radiação UV. Os químicos mais utilizados no processo de desinfecção
da água tratada são, na ordem descrescente do potêncial de oxidação: ozônio, dióxido de
cloro, cloro, bromo, iodo.
2.2.6 Fluoração
Após a desinfecção, a água tratada destinada ao consumo humano recebe uma
dosagem de flúor para prevenir a cárie e melhorar a saúde bucal da população, visto que, o
flúor reforça a camada de esmalte do dente e proteje sua estrutura. Os químicos que
normalmente são empregados na fluoretação das água potalizadas são: ácido fluossilícico,
fluoreto de sódio, fluossilicato de sódio.

23
2.2.7 Tecnologias de Tratamento
De acordo com o perfil da água bruta que será tratada e sua posterior utilidade,
pode-se escolher o método de tratamento mais viável em termos de eficiência, qualidade
desejada e custo do processo.
As três principais alternativas são:
 Tratamento Convencional ou de Ciclo Completo: Tem a coagulação,
floculação e sedimentação como fase de clarificação, filtração ascendente
ou descentente com fase de filtração e desinfecção, fluoretação e correção
de pH como fase de desinfecção.
 Tratamento de Filtração Direta: Tem a coagulação e floculação como fase
de clarificação, filtração ascendente ou descentente com fase de filtração e
desinfecção, fluoretação e correção de pH como fase de desinfecção.
 Tratamento de Filtração Direta em Linha: Consiste apenas na coagulação,
filtração, desinfecção, fluoretação e correção de pH.
O método de tratamento de água mais popular e dinfudido ao redor do mundo é o
Tratamento Convencional mas em alguns casos sendo substituído pelo método de Tratamento
de Filtação Direta por ser mais barato e produzir menor quantidade de resíduos.
2.3 Tratamento de Esgoto
Uma importante etapa no ciclo de uso da água urbana é o tratamento dela após ser
utilizada para diversas finalidades. A adequada disposição final dos efluentes urbanos é de
relevância à qualidade de vida e bem estar da população. O tratamento de efluentes antes de
serem retornados ao ambiente reduz os impactos negativos que poderiam causar. As
tecnologia utilizadas no tratamento de esgotos municipais, em geral, se subdividem em quatro
níveis príncipais: preliminar, primário, secundário e terciário. Cada nível de tratamento tem a
finalidade de reduzir os poluentes contidos nas águas residuárias em níveis e especificidades
diferentes.

24
2.3.1 Tratamento Preliminar
Como o próprio nome já indica, é a etapa inicial ao tratamento de efluentes, cujo
processo é responsável pela retirada de materiais grosseiros e areia que podem atrapalhar as
unidades que se seguem, causando obstruções, abrasões ou mesmo dificultando os processos
de remoção de impurezas menores.
Os equipamentos que compõe o tratamento preliminar são as grades que barram a
passagem de sólidos grosseiros para dentro da estação, os desarenadores que são caixas para a
sedimentação de areia e outros detritos pesados e os aeradores onde ar é injetado à água para a
remoção de compostos voláteis como amônia e gás sulfídrico que causam maus odores.
2.3.1 Tratamento Primário
O tratamento primário visa a remoção de sólidos flutuantes e sólidos em
suspenção que não são grosseiros e que possuem a capacidade de sedimentar (remover TSS).
A eficiência de remoção de sólidos em suspenção situa-se em torno de 60 a 70 %,
e a de DBO em torno de 25 a 35% (SPERLING, 1995). A operação unitária ocorre em
tanques de sedimentação ou também chamados de tanques de clarificação primários. Esses
tanques costumam ser de geometria circular ou retangular semelhantes aos utilizados em
estações de tratamento de água. O aprimoramento deste processo unitário – tratamento
primário avançado – pode ser realizado com a utilização de substâncias coagulantes
semelhantes às usadas no beneficiamento da água que são introduzidas ao processo,
geralmente, durante a fase preliminar, após a remoção de materiais grosseiros. No seu nível
mais fundamental, o parâmetro de controle na sedimentação primária é a velocidade de
sedimentação da partícula (MACKENZIE, 2010).
2.3.2 Tratamento Secundário
A matéria orgânica dissolvida e em suspensão são removidas nessa etapa. O
princípio de remoção da DBO existente na água residual se dá pelo tratamento com
microorganismos ativos. Os microorganismos consomem a matéria orgânica poluidora para a
reprodução e formação de produtos. Dependendo dos tipos de microorganismos utilizados,

25
aeróbios ou anaeróbios, podemos selecionar o processo unitário adequado. Os mais
difundidos atualmente são:
 Lagoas Facultativas: A matéria orgânica dissolvida, conjuntamente com a
matéria orgânica em suspenção de pequenas dimensões, a sua
decomposição se dá através de bactérias facultativas, que têm a capacidade
de sobreviver tanto na presença quanto na ausência de oxigênio livre
(SPERLING, 1995).
 Lagoas Aeradas: São utilizadas quando o sistema seja predominantemente
aeróbio, e são necessário mecanismos que injetem ar à água como
aeradores para permitir a respiração e metabolismo dos microorganismos
aeróbios utilizados para consumir a DBO.
 Lagoas de Maturação: Essas lagoas possibilitam o polimento no efluente
de qualquer dos sistemas de lagoas de estabilização descritos
anteriormente ou de qualquer sistema de tratamento de esgotos. Porém o
intuito destas lagoas não é a remoção de DBO e sim dos microorganismos
patogênicos (SPERLING, 1995).
 Reatores Anaeróbios – UASB: Têm sido amplamente empregados no
Brasil. São reatores biológicos para consumo da carga orgânica por meio
de bactérias anaeróbias. O fluxo de água ascendente passa pela zona de
sedimentação onde se concentra o lodo com microorganismos. Ao passar,
a DBO é consumida gerando gases como produto (principalmente metano)
que podem ser coletados e queimados para reduzir os impactos ambientais.
 Lodos Ativados: Operação bastante utilizada nos Estados Unidos e
Canadá. Nesse processos são necessários duas unidades, um tanque de
aeração para fornecer oxigênio para a digestão aeróbia dos
microorganismos e um tanque de sedimentação, também chamados de
clarificadores secundários, onde a as bactérias se depositam formando um
lodo ativado consumindo a matéria orgânica (SPERLING, 1995).
Muitas tecnologias além das acima mencionadas também podem ser utilizadas e
adaptadas ao tratamento de águas residuais dependendo das características.

26
2.3.3 Tratamento Terciário
Para a disposição correta do esgoto tratado despejado em um manacial, é
importate extinguir ou inativar os patógenos utilizadas nos processos de biodegradação. A
desinfecção costuma ser realizada com produtos químicos de alto poder oxidante como cloro,
ozônio, bromo, hipoclorito de sódio e outros (MACKENZIE, 2010).
Tabela 3 - Eficiência de Remoção de Poluentes de Cada Operação
Fonte: Adaptado de Von Sperling, 1995.
Sistema DBO5 (%) DQO (%) SS (%) Amônia (%) N-Total (%) P-Total (%)
Coliformes
Fecais (%)
Tratamento Primário Convencional 30 - 35 25 - 35 55 - 65 < 30 < 30 < 35 < 1
Tratamento Primário Avançado 45 - 80 55 - 75 60 - 90 < 30 < 30 75 - 90 1
Lagoas Facultativas 75 - 85 65 - 80 70 - 80 < 50 < 60 < 35 1 - 2
Lagoas Aeradas 75 - 85 65 - 80 70 - 80 < 30 < 30 < 35 1 - 2
Lagoas Aeróbias + Lagoas Facultativas +
Lagoas de Maturação
80 - 85 70 - 83 73 - 83 50 - 65 50 - 65 > 50 3 - 5
Reator UASB 60 - 75 55 - 70 65 - 80 < 50 < 60 < 35 1
Lodos Ativados 85 - 93 80 - 90 87 - 93 > 80 < 60 < 35 1 - 2
Parâmetros

27
3 METODOLOGIA
Para a análise comparativa tanto dos sistemas de abastecimento de água como dos
de coleta e tratamento de esgoto das cidades de Fortaleza - Ceará, Brasil e Toronto – Ontario,
Canadá foram coletadas diversas informações para adequado estudo comparativo, analisando
as semelhanças e diferenças encontradas entre elas para posterior discussão critica e
conclusões.
Os dados e informações foram, em geral, obtidas junto as respectivas companhias
responsáveis em cada cidade e estão dispostos em categorias conforme apresentado:
 Rede de distribuição de água e coleta de esgoto;
 Mananciais de abastecimento;
 Processos de tratamento de água;
 Controles de qualidade da água;
 Disposição final do esgoto;
 Processos de tratamento de esgoto;
3.1 Redes de Distribuição de Água e Coleta de Esgoto
Um sistema de fornecimento de água igualitário e de qualidade para a população
consiste em grande parte na capacidade em prover à todos um acesso eficiente à água de boa
qualidade.
3.1.1 Rede de Distribuição de Água.
Toronto
À princípio, a demanda e distribuição de água no ano de 2016 para a cidade de
Toronto foi aproximadamente o dobro (1,7x) da demanda no mesmo ano para a cidade de
Fortaleza.
Em Toronto, a demanda anual de água em 2016 foi de aproximadamente 435,026
milhões de metros cúbicos para os 3,4 milhões de habitantes da capital e adjacências. Sendo
distribuída por uma malha de 6.000 km de extesão que vem sendo substituida, pois as antigas
tubulações da cidade eram feitas ou pussuíam soldas de chumbo e conferiam à agua
repassada aos clientes uma concentração elevada do metal pesado, prejudicando a saúde da

28
população. Além de que, devido ao clima frio, muitas tubulações antigas não resistem as
pressões quando o solo congela ao seu redor e provocam suas rupturas. Cerca de 1.500
vazamentos são registrados anualmente em Toronto.
Figura 6 - Mapa da Cidade de Toronto e suas Adjacências
Uma outra medida mitigadora de metais pesados na água foi a implantação de um
plano de controle de corrosão baseada na adição de ortofosfatos, por meio de ácido fosforico,
para impedir uma elevada taxa de corrosão das tubulaçõs e, consequantemente, reduzir a
concentração de metais na água fornecida à população à uma taxa não danosa à saúde.
Fortaleza
O consumo de água para o Estado do Ceará no ano de 2016 foi por volta de
388,55 milhões de metros cúbicos conforme a CAGECE, sendo 251,86 milhões de metros
cúbicos para a capital (Fortaleza) e 136,690 milhões de metros cúbicos para o interior do
estado. Aproximadamente, 57% dessa vazão anual serve para abastecimento da população da
capital e adjacências de aproximadamente 3,2 milhões de pessoas, 37% para abastecimento do
complexo industrial metropolitano e 6% para irrigação da agricultura na região.
A rede de distribuição de água de Fortaleza tem uma cobertura estimada em
98,49% da população urbana, contando com uma malha de distribuição de 4.667 km de
extesão. Os materiais que compõe a rede municipal de distribuição são tubulações em PVC,
ferro fundido, aço, concreto armado, polietileno (PEAD), PRFV ou RPVC. Infelizmente a

29
Figura 7 - Mapa da Cidade de Fortaleza e suas Adjacências
rede de distribuição de água de Fortaleza conta com inúmeros pontos de perda de água
tratada, seja com vazamentos, como também por ligações clandestinas. Em 2015 foram
detectados pela CAGECE 13.992 vazamentos e 6.625 ligações irregulares na rede de
abastecimento de água. Estimasse que apenas devido às fraudes, tenham sido perdidos cerca
de 3,8 milhões de metros cúbicos de água em 2015, sendo a principal fonte de perda deste
recurso ainda no ano seguinte conforme a Figura 8.
Figura 8 - Fontes das Perdas de Água na Rede de Abastecimento da CAGECE em 2016
Fonte: Adaptado de CAGECE, 2016

30
3.1.2 Rede de Coleta de Esgoto
Toronto
Paralelo à rede de abastecimento de água, deve ser projetada e executada a rede de
coleta de esgoto de uma cidade. A coleta e correta destinação dos rejeitos municipais são
vitais para a qualidade de vida da população, bem como é um fator de bem estar e saúde
pública. A rede de coleta de Toronto é dividida em três tipos de sistemas:
 Rede de coleta de esgoto – responsável pela captação dos despejos
domésticos, comerciais e industriais da zona urbana da cidade.
 Rede de drenagem pluvial – responsável pela coleta das águas da chuva e
da neve derretida durante o período de inverno sem que haja a mistura com
a rede de esgoto municipal.
 Rede de coleta mista ou combinada – responsável tanto pela coleta dos
despejos municipais como também a coleta da água de precipitações.
Atualmente, o sistema de coleta pluvial é projetado separadamente do sistema de
coleta de esgoto permitindo que a água seja direcionada diretamente ao Lago Ontário sem a
necessidade de tratamento junto com o esgoto. Porém, em partes antigas da cidade um único
sistema é responsável pela coleta de ambos e direcionando a água da chuva e esgoto
combinados para as estações de tratamento. A rede de coleta de esgoto de Toronto cobre
quase toda a população urbana (99,96%) contando com cerca de 4.397 km do sistema de
coleta de esgoto, 1.301 km de sistema misto de coleta, 401 km de coletores-tronco e 4.962 km
de rede de drenagem pluvial, em geral são usados tubulações de PVC ou concreto.
Tabela 4 - Dados Relativos à cada Cidade apenas
Fortaleza
A rede de coleta de esgoto da cidade de Fortaleza também possui em sua maioria
tubulações em PVC sendo substituídas gradativamente as feitas de amianto e outros materiais.
A rede de coleta de esgoto de Fortaleza tem uma cobertura de aproximadamente 61% da
população urbana e é composta pelo sistema de macrocoleta, que é responsável pela maioria
Toronto Fortaleza
Área 629,91 km² 313,14 km²
População 2.615.060 hab. 2.609.716 hab
Densidade Populacional 4.151,5 hab/km² 8.334,02 hab/km²

31
do esgoto coletado (49%), e por sistemas isolados (12%), que poderão ser substituídos pelo
sistema de macrocoleta. A malha de coleta de esgoto é por volta de 2.148 km de extensão.
Mesmo o índice de cobertura da cidade cearense sendo baixo, a previsão é que esse índice
diminua ainda mais devido ao aumento populacional nas áreas onde ainda não existe a rede de
coleta apropriada de despejos residenciais.
Figura 9 - Previsão para o Índece de Cobertura para a Cidade de Fortaleza
Fonte: Acquatool Consultoria, 2013
3.2 Mananciais de Abastecimento
Para a escolha do adequado processo de tratamento de água, bem como as
estratégias de distribuição e armazenamento da mesma, é necessário analisar as características
da fonte deste recurso. Analisar e enquadrá-la conforme a normatização vigente de acordo
com as características físicas, químicas e biológicas e, também, suas características
geográficas e climáticas.
A demanda da RMF é atendida por diversos mananciais, tanto pertencentes à
bacia metropolitana, como também de bacias vizinhas. Devido ao histórico de diversas
situações de risco de colapso no abastecimento de água para a RMF, vários planos
emergenciais foram se desenvolvendo ao longo dos anos para suprir a demanda da capital,
como: a Transposição do Rio Jaguaribe, Transposição das Águas do Rio São Francisco (ainda

32
em construção), Canal do Trabalhador, Eixão das Águas e Cinturão das Águas. Atualmente, a
capital cearense conta com o fornecimento de água oriundo dos açudes Gavião, Pacoti,
Pacajus e Riachão, pertencentes à Bacia metropolitana, e ao açude Castanhão, pertencente à
Bacia do Médio Jaguaribe e principal manancial de água do estado.
Figura 10 - Mapa da Infraestrutura de Aporte Hídrica à RMF
Fonte: Prefeitura Municipal de Fortaleza, 2013
Os açudes da bacia metropolitana se encontram à periferia da RMF, porém, o
açude Castanhão fica à aproximadamente 290 km de distância da capital, sendo integrado aos
açudes metropolitanos por meio do Eixão das Águas.
Os mananciais mencionados totalizam cerca de 7.392 milhões de metros cúbicos
de água de capacidade de armazenamento, e tendo o Açude Castanhão como o principal
reservatório, como mostra a Figura 11.

33
Figura 11 - Capacidade Total de Armazenamento dos Mananciais que Abastecem a RMF (m3
)
Fonte: COGERH, 2017
Apesar do enorme potencial de armazenamento hídrico, o Estado do Ceará
costuma viver períodos de estiagem com quadras chuvosas fracas e insuficientes para
sustentar os níveis dos açudes e, consequentemente, o fornecimento de água à população,
como tem sido presenciado nos ultimos anos. Com o baixo nível de água nos açudes, a
população tem vivido racionamentos no abastecimento de água. De acordo com a COGERH,
os açudes do estado estão, na maioria, com menos da metade da capacidade total devido a
estiagem que perdura seis anos.
Mesmo com as dificuldades de abastecimento, os mananciais apresentam boa
qualidade de água, sendo classificados pelo Plano de Amostragem para Monitoramento da
Qualidade da Água da CAGECE e de acordo com a Portaria nº 2.914/2011 do M.S e a
Rosolução nº 357 do CONAMA. São águas doce de Classe III.

34
Figura 12 - Volume Percentual Atual dos Mananciais que Abastecem a RMF
Fonte: COGERH, 2017
Toronto, por sua vez, é abastecida pelo Lago Ontário que também abastece
diversas outras cidades Canadenses e Americanas ao redor de suas margens. É dificil
determinar as características de um manacial tão extenso e que possui tantas utilidades como
o Lago Ontário, porém, ao longo da GTA (Greater Toronto Area) cerca de 30 estações
monitoram a qualidade da água do Lago para assegurar a eficiência em seu tratamento.
Devido ao clima temperado, o Lago possui variações sazonais em relação às especies que
compõem sua fauna e flora de acordo com as estações, como por exemplo: mexilhões zebra.
3.3 Processo de Tratamento de Água
Um dos pontos vitais ao fornecimento de água de qualidade é a correta escolha do
processamento de tratamento de água que será adotado mediante a água bruta que será tratada
e à qualidade da água que se deseja obter.

35
Toronto
Devido à sazonalidade das características das água do Lago Ontário e ao conjunto
de utilidades que ele possui (navegação, balneabilidade, depuração de despejos, etc), adota-se
em Toronto o sistema convencional ou de ciclo completo para o tratamento da água.
São quatro as estações de tratamento de água (ETA): ETA F. J. Horgan (109
milhões m3
/ano), ETA Island (95 milhões m3
/ano), ETA RL. Clark (130 milhões m3
/ano) e
ETA RC. Harris (113,45 milhões m3
/ano). Cada uma destas ETAs possui suas
individualidades de operação, a ETA Horgan se baseia em tratamento por filtro de leito
biológico ativado e as outras três se baseiam no ciclo completo de tratamento, possuindo as
etapas de:
 Pré-oxidação: Através da adição de cloro gasoso (Cl2(g)) antes de iniciar o
tratamento. Também realizado em alguns casos e períodos com ozônio
(ozonização – O3(g)).
 Coagulação: Através da adição de cloreto de polialumínio e forte agitação
para mistura do coagulante.
 Floculação: Realizada por agitadores com agitação branda apenas para a
formação dos flocos.
 Decantação: Realizada em torno de três a seis tanques de sedimentação.
 Filtração: Realizada em filtros que são preenchidos de baixo para cima por
camadas de cascalho, areia e antracito, respectivamente.
 Desinfecção: Através da adição de cloro gasoso (Cl2(g)). O excesso de
cloro residual é removido com bisulafato de sódio ou dióxido de enxofre.
 Fluoretação e amoniação: Através da adição de fluor para prevenir cáries e
adição de amônia para a combinação com o cloro residual e formação de
cloroaminas que são mais estáveis e garantem uma água livre de
contaminantes durante o longo trajeto de distribuição.

36
Figura 13 - Processo de Tratamento de Água da GTA
Fortaleza
Já em Fortaleza, a água oriunda do açude Gavião possui características similares
ao longo do ano, não apresentando fortes alterações em suas propriedades. Quando projetado,
o sistema de tratamento de água para Fortaleza era similar ao de Toronto (tratamento
convencional completo), entretando, em 1995 o sistema foi adaptado para operar em uma
maior vazão e foi implementado o sistema de tratamento por filtração direta descendente de
alta taxa na ETA Gavião.
A região de Fortaleza é abastecida por duas estações: ETA Gavião (232,42
milhões m3
/ano) e ETA Oeste (31,54 milhões m3
/ano) que opera também por filtração direta
de acordo com as seguintes etapas:
 Pré-oxidação: Através da adição de dióxido de cloro (ClO2) antes de
iniciar o tratamento.
 Coagulação: Através da adição de cloreto de polialumínio e um polímero
catiônico para auxiliar a coagulação.
 Filtração: Realizada em filtros que são preenchidos de baixo para cima por
camadas de cascalho, areia e antracito, respectivamente.
 Desinfecção: Através da adição de cloro gasoso (Cl2(g)). O excesso de
cloro residual.
 Fluoretação: Através da adição de fluossilicato de sódio e ácido fluossílico
para prevenir cáries.

37
Figura 14 - Processo de Tratamento de Água da RMF
3.4 Controles de Qualidade da Água
O controle de qualidade da água é um importante mecanismo para assegurar a
oferta de boa água à população. Os relatórios de qualidade da água permitem o
enquadramento da água fornecida de acordo com os padrões de potabilidade definidos por
norma. Em Toronto, a norma vigente é a ONTARIO REGULATION 169/03 (O. Reg.
169/03) que define os critérios aceitáveis da presença de mais de 65 compostos químicos e
biológicos na água de distribuição. Já em Fortaleza, a regulamentação se dá pela Portaria
2.914/11 do Ministério da Saúde e pela Resolução Nº 357 do CONAMA.
Tabela 5 - Parâmetros de Análise da Água Normatizados
O monitoramento se dá em três etapas: monitoramento durante o processo de
tratamento após cada operação (coleta de amostras à cada duas horas, por exemplo),
monitoramento da água que sai da estação e monitoramento da água ao longo de sua
distribuição.
Em geral, o monitoramento da água de Fortaleza é realizado principalmente com
base nos parâmetros de Coliformes Totais, E. Coli, Cloro Residual Livre, Cor e Turbidez
sendo os outros parâmetros listados nos Anexos VII, IX e X da portaria Nº2.914/2011 do MS
monitorados apenas uma vez por semestre.
Em contrapartida, o monitoramento realizado em Toronto apresenta um maior
volume de análises, inclusive para os parâmetros menos usuais como pesticidas, radioativos e

38
carcinogênicos, apresentando em torno de pelo menos 16 amostragens anuais ao invés de 4,
como é feito em Fortaleza.
Tabela 6 - Número de Amostras Analisadas em 2016
A Portaria que normatiza as análises no Brasil prever a análise de 15 compostos
inorgânicos, 15 orgânicos, 27 tipos de agrotóxicos, 7 produtos do processo de desinfecção, 2
elementos radioativos e 2 testes microbiológicos. Em comparação, são realizados em Toronto
análises para 39 compostos inorgânicos, 48 orgânicos, 32 tipos de agrotóxicos, 21 produtos do
processo de desinfecção, 7 elementos radioativos e 6 testes microbiológicos.
3.5 Disposição Final de Esgotos
Após a coleta de esgoto, os despejos municipais de Toronto seguem para as
estações de tratamento e sequêncialmente retornam ao Lago Ontário como modo de reúso
dessa água de forma indireta. Em algumas ocasiões, uma pequena porção da vazão de esgoto
sofre um bypass passando diretamente para o Lago sem receber tratamento, isso pode ocorrer
quando há algum problema em alguma das etapas do processo ou quando o volume de esgoto
é muito elevado durante os períodos chuvosos.
Em Fortaleza, o esgoto oriundo do sistema de macrocoleta da cidade é enviado à
estação de pré-condicionamento para posterior descarte ao oceano por meio de um emissário
submariono de 3,4 km. Já os sistemas isolados, são despejados nas bacias regionais
espalhados pela cidade, como as bacias do Cocó, do Siqueira e do Miriú.
3.6 Processo de Tratamento de Esgotos
Fortaleza
Na capital cearense existem diversos sistemas isolados de coleta e tratamento de
esgoto doméstico e que destinam seus efluentes à bacias locais. Contudo, o massivo volume
de despejos domésticos e industriais, cerca de 200 mil m3
/dia, da Região metropolitana de
Fortaleza é destinada à Estação de Pré-Condicionamento (EPC), localizada na Avenida Leste

39
Oeste, antes dos efluentes serem lançados ao oceano por meio do emissário submarino. A
EPC fornece um sistema de tratamento preliminar ao esgoto que recebe, possuindo também
uma Estação de Tratamento de Odores (ETO) anexada. O processo tem o intuito de remover
os sólidos da corrente e se da por:
 Grades Grossas – Grades para retenção de sólidos grosseiros e de grande
dimenção (>15cm) limpas manualmente.
 Grades Mecanizadas – Grades para retenção de sólidos menores (> 5cm)
para protejer bombas e outra unidades.
 Peneiras Rotativas – Sete peneiras rotativas do tipo Rotoshear. Retêm
materiais de granulometria acima de 1,5 mm.
 Desarenadores – Caixas para a deposição da areia e outras parículas com
dimensões superiores à 0.2 mm para evitar o assoreamento da tubulação.
 Tratamento de Odores – Processo de lavagem dos gases por meio de
asperção de ácido clorídrico para oxidação e remoção de mal odores,
consequentemente.
O processo não conta com a remoção da carga orgânica, desinfecção ou remoção
de compostos químicos de efluentes.
Toronto
Os moradores da região metropolitana de Toronto contam com quatro estações de
tratamento de esgoto para processar os efluentes domésticos e industriais, são elas: ETE de
Ashbridges Bay, ETE de Highland Creek, ETE de North Toronto e ETE Humber. A principal
ETE e de maior processamento é a de Ashbridges com aproximadamente 200,68 milhões
m3
/ano no ano de 2016 sendo as outras três responsáveis por 59 milhões m3
/ano, 6,42 milhões
m3
/ano, 92,45 milhões m3
/ano, respectivamente. As quatro estações possuem sistemas para
tratamento do esgoto muito similares com pequenas variações de projeto, mas todas
realizando o tratamento por meio do processo convencional de lodos ativados.
Com base no cadeamento de processo realizado em Ashbridges Bay, pode-se
descrever as etapas de tratamento preliminar, primário, secundário e terciário:
 Tratamento Preliminar – O esgoto bruto é recebido e têm os sólidos
grosseiros removidos por seis grades de retenção automatizadas. Após a
remoção de materiais suspensos, o efluente recebe cloreto ferroso (FeCl2)
para iniciar o processo de coagulação antes de ser direcionado aos

40
desarenadores que retiram o restante da matéria sólida e oxigenam a
corrente fluida para controle de maus odores e favorecimento do
crescimento microbiano.
 Tratamento Primário – Também definida como etapa de clarificação,
ocorre em doze tanques de sedimentação onde à velocidade de escoamento
reduzida os flocos formados pela coagulação com FeCl2 se depositam ao
fundo e são retirados e enviados para biodigestores. Até este ponto do
processo, já se verifica uma eficiência na remoção de sólidos totais
suspensos e demanda biológica de oxigênio em torno de 60% cada.
 Tratamento Secundário – Os efluentes provenientes dos clarificadores
primários são enviados à onze tanques de aeração e misturados ao lodo
ativado recebido dos clarificadores secundários. Os microorganismos
presentes nos lodos consomem a matéria orgânica e se reproduzem. Após
os tanques de aeração, os efluentes passam aos tanque de clarificação
secundários que são onze no total. Neles, os microorganismos e restante de
matéria orgânica sedimentam e formam o lodo ativado que será removido
e parte enviado aos tanques de aeração e parte enviado aos biodigestores.
 Tratamento Terciário – Após a remoção da carga orgânica no tratamente
secundário, o efluente tratado recebe hipoclorito de sódio (NaOCl) para
realizar a desinfecção de quaisquer bacterias remanescentes provenientes
do lodo ativado. Para evitar o despejo com quantidade exagerada de cloro
residual, adiciona bisulfato de sódio antes de retornar o esgoto tratado ao
Lago Ontário.
Tabela 7 - Eficiência de Remoção no Processo de Lodos Ativados em Ashbridges
Apenas as Estações de Ashbridges Bay e Humber possuem biodigestores para o
tratamento dos lodos ativados antes de descartados. Logo, as outras duas ETE’s enviam suas
lamas para Ashbridges processar. Antes de serem enviados aos biodigestores, as lamas
Parâmetros Bruto Tratado Eficiência
Total Sólidos Suspensos 318,6 mg/L 6,4 mg/L 97,99%
Demanda Bioquímica de Oxigênio 244,6 mg/L 4,3 mg/L 98,24%
Total Fósforo 7,5 mg/L 0,7 mg/L 90,67%
Esgoto

41
recebem um polímero para espessa-la e concentra-la. Nos biodigestores os gases produzidos
são removidos e utilizados como fontes combustíveis. Após completar o metabolismo dentro
do digestores, o lodo é centrifugado para a remoção de água e então estará apto à ser
incinerado, a água removida retorna ao início do processo de tratamento.
Somando o consumo das Estações de Tratamento de Esgoto de Toronto, calcula-
se um gasto anual em 2016 de aproximadamente 3 mil toneladas de cloreto férrico, 10 mil m3
de hipoclorito de sódio e 900 m3
de bissulfato de sódio.
Figura 15 - Layout do Processo de Tratamento de Esgoto em Ashbridges Bay

42
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Diante das informações coletadas e mencionadas na metodologia, pode-se analisar
comparativamente os sistemas de abastecimento de água, coleta de esgoto urbano, tratamento
de água e esgoto realizados e características e qualidade dos mananciais e águas fornecidas às
respectivas populações das duas cidades.
4.1 Comparativo das redes de água e esgoto e situação hídrica
Com os resultados em mãos, pode-se fazer um tabela para um pequeno resumo de
todas as informações apresentadas.
Tabela 8 - Quadro Comparativo das Malhas de Abastecimento e Coleta
Embora a Região Metropolitana da Capital da província de Ontário seja em torno
de 6 milhões de habitantes, a rede municipal de saneamento básico de Toronto se resume
apenas aos municípios de Toronto, Peel e parte do município de North York totalizando cerca
dos 3,4 milhões de habitantes considerados neste estudo. Número muito semalhante à
população da Região Metropolitana Cearense. Sabendo que o percentual da população
atendida pela rede de água em ambas as cidades é praticamente o mesmo e tendo em mente a
semelhança no total da população, analisando-se as vazões médias anuais para cada cidade,
pode-se perceber que há uma significante diferença no consumo de água percapita.

43
O que corresponde à situação vivenciada em cada região. Fortaleza vivencia um
período de escassez e racionamento de água devido à seca que perdura por seis anos, em
contrapartida, Toronto possui uma vasta fonte hídrica não só pelo Lago Ontário mas também
pelas águas das neves das montanhas no entorno que derretem durante o verão. Atualmente, o
setor industrial metropolitano de Fortaleza opera com uma demanda 20% menor devido à
priorização para consumo humano.
Apesar de representar um recurso escasso no Ceará, e mesmo apresentando uma
malha de distribuição menor do que a Torontina, existe um número maior e alarmante de
pontos de perdas de água por vazamentos e ligações clandestinas em Fortaleza. Em se
tratando da malha de rede de esgoto e da população atendida por este serviço, percebe-se que
a cidade de Fortaleza está muito longe de fornecer um sistema de qualidade como o prestado
em cidades de primeiro mundo; ao contrário, estima-se que a porcentagem de pessoas
atendidas seja ainda menor nos próximos anos devido ao crescimento populacional nas áreas
onde ainda são desprovidas de saneamento.
Como a maior parte da água fornecida no estado cearense é repassada à RMF
(dois terços do total), a crise hídrica está diretamente relacionada à capital. De acordo com a
Fonte: ANA, 2015
Figura 16 - Avaliação de Oferta/Demanda de Água para a RMF

44
Agência Nacional de Águas (ANA) a cidade necessita de um novo manancial de
abastecimento pois o açude Castanhão está com cerca de 6% de sua capacidade total apenas.
Indicando um risco eminente de falta de água para a população que depende desta fonte.
Embora o Governo Federal esteja promovendo a obra de trânsposição do Rio São Francisco
para revitalizar o açude, é importante se estudar outras medidas que visem a manutenção dos
mananciais e uma maior independência dos ciclos chuvosos.
4.2 Comparativo dos tratamentos de água
No beneficiamento da água bruta para potabilização, Toronto realiza o tratamento
de ciclo completo com todas as operações unitárias presentes, resultando em uma água de
qualidade suficiente para beber diretamente da torneira. A produção diária é dividida em 4
ETEs responsáveis para abastecer regiões diferentes cada uma, assim o percurso de
distribuição da ETE até a chegada ao consumidor não é tão longo e nem facilmente suscetível
à contaminações e percolamentos.
Já a cidade de Fortaleza é abastecida por duas estações, sendo o maior volume
processado na ETE Gavião. Comparando os dois processos utilizados para o tratamento pode-
se citar os prós e contras de cada tipo:
Tabela 9 - Quadro Comparativo dos Tratamentos Empregados
Ambas as cidades realizam seus distintos tratamentos dentro das tecnologias já
consolidadas de beneficiamento de águas brutas para consumo humano.
Tratamento Convencional Tratamento por Filtração Direta
Possui maior flexibilidade para tratar
água bruta de diferentes qualidades
Menor consumo de químicos
Maior confiabilidade Menor custo de manutenção e operação
Possibilidade de correção de águas ainda
no processo
Menor quantidade de resíduos gerados
Maior consumo de químicos
Dificuldade na realização de correções
durante o processo
Maior custo de manutenção e operação
Aumento na concentração de sais na
água
Maior quantidade de resíduos gerados
Específico para um padrão de qualidade
de água bruta
Vantagens
Desvantagens

45
4.3 Comparativo quanto ao controle de qualidade
O controle de qualidade através da realização de ensaios para determinar a
característica da água mediante os parâmetros estabelecidos por norma é o príncipal
mecanismo para garantir que a água fornecida está conforme com as regulamentações
impostas e que atende aos padrões de boa qualidade para o consumo humano.
De acordo com as informações prestadas pelas fornecedoras de água de cada
cidade (Toronto Water e CAGECE), percebe-se um controle de qualidade mais rigoroso na
cidade de Toronto pois apresenta uma vasta quantidade de parâmetros analisados anualmente
que são mais que o dobro dos parâmetros utilizados em Fortaleza para mensurar a composição
da água vendida. Além da maior variedade de tipos de ensaios realizados, a cidade canadense
também executa a coleta e processamento de amostras com mais frequência, chegando à
quase o dobro de amostra totalizadas ao final do ano.
Além do controle realizado na água potável que deixa a estação, a prefeitura de
Toronto também realiza um intenso controle da água bruta que entra na estação numa forma
de feedfoward de informação que será utilizado para o cálculo da dosagem adequada de
químicos utillizados em seu tratamento, permitindo um processo eficiente com economia e
boa garantia no tratamento.
4.4 Comparativo de disposição final e tratamento de esgoto
Realizando-se as leituras dos dados apresentados, pode-se perceber que as maiores
diferenças encontradas no sistema de saneamento básico das duas cidades está realcionado ao
tratamento do esgoto urbano e sua disposição final. A diferença no volume coletado e
processado nas estações que o recebem, já indicam a discrepância nos níveis dos dois sistemas
e na importância que cada cidade dá à esse setor. São em torno de 68,43 milhões de m3
de
efluentes recebidos na EPC de Fortaleza anualmente contra 358,55 milhões de m3
de efluentes
recebidos pelas quatro ETEs de Toronto. Os números apresentados indicam a necessidade de
investimento nesta área, não só para dar um processamento adequado, mas também para
expandir as malhas de drenagem urbana e coleta de esgoto para atender à uma crescente
população e dispor bem-estar e saúde pública aos fortalezenses.
Um outro fator que demonstra o nível de desenvolvimento apresentado no sistema
de esgotamento sanitário canadense, é a preocupação em tratar os rejeitos gerados antes de
despejá-los no ambiente. Enquanto Toronto possui um sistema desenvolvido que realiza o

46
tratamento até terceira etapa por meio de lodos ativados, com remoção acima de 90% dos
contaminantes, Fortaleza ainda caminha a passos curtos com um sistema precário que realiza
apenas um tratamento preliminar e lança seu esgoto ao oceano para se encarregar de fazer a
depuração, diluição e disperção do mesmo.
O retorno da água de esgoto tratado ao Lago Ontário caracteriza o reúso indireto
dessa água, onde o consumo é realizado de forma sustentável mantendo um ciclo hidrológico
sem agredir o manancial com poluição e retornando a água consumida para manter o controle
do nível do manancial. Por outro lado, os mananciais cearenses contam apenas com as
precipitações nos períodos chuvosos para manter seus níveis e repor as água que são
consumidas ilimitadamente, principalmente, pela RMF.
Figura 17 - Layout do Ciclo de Água em Toronto
A ausência de um reservatório próximo à região de Fortaleza, inviabiliza o reúso
indireto praticado na cidade de comparação, pois o gasto para bombear o esgoto tratado da
zona urbana de volta para os açudes do Gavião, Riachão e Pacoti seria enorme. Entretanto,
existe a necessidade de se fazer o reaproveitamento deste recurso e gerenciá-lo de modo à
adquirir maior autonomia e independência de água em relação às quadras chuvosas que,
historicamente, já demonstraram ser irregulares na região.

47
Vários estudos e avaliações de possíveis modos de reúso para a água tratada de
esgoto municipal de Fortaleza podem ser direcionados com o propósito de explorar este
recurso. Diversos exemplos ao redor do mundo podem ser observados, como nos Estados
Unidos (California), Europa, Israel, Austrália e outros países que já promovem o reúso da
água tratada de esgotos industriais, comerciais e domésticos para diversos fins, inclusive já
lideram estudos que analisam a possibilidade para consumo humano (meta mais ambiciosa).
Assim como os resultados apresentados pela ETE de Ashbriedes Bay neste
trabalho, diversos estudos apontam que um sistema de tratamento com as etapas primária e
secundária permitem a obtenção de água com qualidade para usos industriais – como água de
refrigeração para equipamentos – e para uso agrícola – irrigação de alimentos que não são
consumidos crús.
Figura 18 - Visão Aérea da Panta de Asbridges Bay
Fonte: RV Anderson Associates Limited, 2015
Implementando, inicialmente, um sistema de tratamento até o nível secundário
para os efluentes coletados na capital cearense, é possivel prover água tratada com um bom
nível de qualidade para ser utilizada no polo indústrial da região em processos que não
envolvam o contato da água ou sua utilização na produção de alimentos, mas é possível a

48
utilização no resfriamento de caldeiras, trocadores de calor, torres de resfriamento, etc. O
setor industrial sofre com a preferência ao uso da água para o setor agropecuário e
principalmente para abastecimento humano, pois as fábricas são submetidas à operar durante
a crise hídrica com um fornecimento de água 20% menor que o praticado. Para se ter uma
noção do volume de água que é demandado para este setor, podemos tomar como base a
termoelétrica no polo industrial do Pecém na RMF que, sozinha, consome por dia um volume
de água em torno de 6% do consumo diário da população de Fortaleza. O reúso para fins
industriais seria uma forma de balancear a demanda desfavorecida pela concorrência pelo
recurso escasso. Além desta aplicação, água proveniente de tratamento secundário também
pode ser utilizada em serviços urbanos menos nobres como irrigação de jardins, lavagem de
ruas e passeios públicos ou harmonia paisagística.
A anexação de uma etapa de filtração e desinfecção após a etapa de tratamento
secundário permitiria a utilização da água tratada de efluentes em atividades mais nobres
como para irrigação de quaisquer tipos de cultivo, para quaisquer processos indústriais e para
balneabilidade. Todavia, a dificuldade maior não estar no domínio da tecnologia em si para
assegurar uma boa qualidade da água tratada, mas sim de ter essa água aceita pela população,
que tem o receio de utilizar a água por causa de sua procedência.

49
5 CONCLUSÕES
Diante da análise comparativa das duas cidades, percebe-se que Toronto apresenta
um maior desenvolvimento. Diversos pontos puderam ser analisados para servirem de
referência para melhorias e desenvolvimento das duas cidades, principalmente Fortaleza. Ao
se estudar a capacidade das duas cidades em abastecer a população com água potável, nota-se
que ambas possuem um sistema amplo e de boa cobertura, com aproximadamente os 100% da
população servida. Porém, o esgotamento sanitário não acompanha a mesma semelhança,
demonstrando uma pequena infra-estrutura na drenagem urbana e captação de esgotos
domésticos de Fortaleza diante de sua necessidade.
Uma melhoria na qualidade da água ofertada à população fortalezense pode ser
alcançada com a ampliação do controle de qualidade existente, aumentando-se o número de
amostragens e testes realizados anualmente e o número de parâmetros avaliados, tanto
posterior ao tratamento de água, quanto anterior ao tratamento de água. Esta análise mais
criteriosa sobre a composição da água auxiliaria a correção, durante o tratamento, de qualquer
parâmetro em desacordo percebido em laboratório para assegurar a qualidade da água
recebida pela população.
A maior percepção no estudo é em relação à inexistência de tratamento
adequado do esgoto municipal de Fortaleza. Enquanto a cidade de Toronto apresenta um
sistema complexo de tratamento, Fortaleza descarrega inapropriadamente seus rejeitos ao
oceano. Uma destinação mais nobre pode ser dada aos rejeitos que são lançados ao mar por
meio do reúso urbano, industrial e/ou agrícola. Mostra-se uma maior necessidade em avançar
com medidas de gerenciamento dos recursos hídricos e mitigar os danos gerados pela escassez
de chuvas no estado. Diversas vertentes podem ser tomadas e áreas podem ser exploradas e
melhoradas para proporcionar uma melhor qualidade de vida à população.

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