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“Filtração lenta associada a desinfecção solar da água” Caso do Posto Administrativo deMavonde

Hélio Vasco Nganhane1

“A ciência reclama pessoasflexíveis e inventivas e não rígidosimitadores de padrões decomportamento estabelecidos”.Paul Feyerabend

Moçambique enfrenta sérios problemas com a alta incidência de doenças relacionadascom a falta de saneamento básico, sendo mais afectadas as populações que vivem emlocalidades rurais e pobres. Mavonde deve ser capacitado em alternativas de purificação daágua pois segundo INE, somente 9% da população daquele local dispõe de água canalizada.Uma das alternativas para solucionar o problema é o filtro lento de areia associado adesinfecção através da radiação solar. A pesquisa visa fundamentalmente melhorar aqualidade de água consumida em Mavonde, por isso está abrangida a comunidade paradimensionamento do sistema comunitário de tratamento de água usando métodos de pesquisaem acção. Os resultados parciais obtidos a partir de um protótipo montado na UP- Manica,mostraram que as taxas de remoção dos parâmetros cor2 e turbidez foram de 38,0% e 18,4%,respectivamente. Resultado aceite olhando a escala proposta por Azevedo Netto (1974), quepara a cor a escala é de 20 á 50%. Depois da desinfecção da radiação solar, verificou-se queos microrganismos patogénicos são vulneráveis a dois efeitos da luz solar: radiação noespectro da luz UV-A (comprimento de onda 320-400nm) e calor (aumento de temperatura daágua) e 97,9% dos micro – organismos foram removidos. Sugere-se que as autoridadesdistritais em coordenação com a Universidade Pedagógica – Manica, mobilize-se recursoshumanos e financeiros para construções de sistemas comunitários de filtração lenta edesinfecção solar, junto das comunidades para garantir que a comunidade tenha água tratada.Palavra-Chave: Filtração lenta, desinfecção solar, água tratada

1 Licenciado em Ensino de Física, Assistente estagiário afecto no curso de Ensino de Física na UP-Manica.2 Uma vez que água consumida em Mavonde também é turva.

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Abstract

Mozambique faces serious problems with the high incidence of diseases related topoor sanitation, being most affected populations living in rural and poor. Mavonde should betrained in alternative water purification because according to INE, only 9 % of the populationof that place has piped water. An alternative to solving the problem is the slow sand filterassociated with disinfection by solar radiation. The research aims to fundamentally improvethe quality of water consumed in Mavonde therefore falls within the community for systemdesign community water treatment using research methods in action. The partial resultsobtained from a prototype mounted on the UP- Manica showed that removal rates of theparameters color and turbidity were 38.0% and 18.4 % , respectively. Result accepted lookingthe scale proposed by Azevedo Netto (1974), for which the color scale is 20 will be 50 %.After disinfection of solar radiation, it was found that pathogenic microorganisms arevulnerable to the effects of sunlight two: radiation in the UV-A light (wavelength 320- 400nm) and heat ( increase of temperature) and 97 9% of micro - organisms were removed . It issuggested that the district authorities in coordination with the Pedagogical University -Manica , to mobilize human and financial resources for the construction of communitysystems of slow sand filtration and solar disinfection , with communities to ensure that thecommunity has treated water .

Keyword: slow filtration, solar disinfection, the treated water

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1.0 Introdução

Moçambique enfrenta sérios problemas com a alta incidência de doenças relacionadas

com a falta de saneamento básico, sendo mais afectadas as populações que vivem em

localidades rurais e pobres. O Posto Administrativo de Mavonde (P.A.M), na província de

Manica não é uma excepção, este posto enfrenta o crónico problema de falta de água própria

para o consumo humano.

De acordo com os dados oficiais de 2008, mais de metade da população rural de

Moçambique ainda não tem acesso a água segura e em algumas regiões rurais onde não existe

rede de água canalizada a população consome água turva e sem nenhum tratamento, essa

realidade também se vive em Mavonde.

Para superar este quadro, os investimentos necessários são muito grandes, e,

frequentemente não estão disponíveis, especialmente nos países subdesenvolvidos e em

desenvolvimento, como é o caso de Moçambique. O distrito de Manica, mesmo com a actual

política de alocar recursos a nível distrital para financiar projectos de desenvolvimento local

ainda não tem muito afluxo de projectos que visam a melhoramento da qualidade da água.

Buscando promover água potável para as comunidades, em muitos países desenvolve-

se projectos alternativos e de baixo custo para o tratamento de água. Uma das alternativas que

vem sendo estudada é a utilização da energia solar para a desinfecção da água. É nessa

perspectiva que este estudo tem como problema fulcral o seguinte: Qual é a funcionalidade

da filtração lenta associada a desinfecção solar da água no Posto Administrativo de

Mavonde na Província de Manica?

Ao responder esta questão almeja-se alcançar objectivos como: Propor um sistema

simplificado e implementável, económico, prático e viável para a melhoria da qualidade da

água consumida no posto administrativo de Mavonde. Para tal estuda-se aspectos de

concepção de equipamentos para realização da filtração lenta e a desinfecção solar da água;

assim como a forma, as dimensões, e os materiais mais apropriados para recipientes de

filtração lenta e desinfecção solar; também faz-se uma análise dos resultados de forma a

comprovar a viabilidade do filtro lento associado a desinfecção solar.

A função de extensão universitária ultrapassa o território da faculdade e busca

melhorias para a sociedade, pois vem atender a responsabilidade social da Universidade

prestando serviços voltados para a melhoria da mesma sociedade em que está inserida. Assim

sendo, “ … a Universidade possui uma dívida social para com a população que deve ser paga

através de projectos voltados para a melhoria dos padrões de saúde, de educação e cultura dos

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mesmos, sempre buscando integrar o conhecimento produzido na Universidade com os

interesses da colectividade.” (BARROS & LEHFELD; 2000: 09). É nesta perspectiva que

propõe-se um sistema simplificado e implementável, económico, prático e viável para a

melhoria da qualidade da água consumida no posto administrativo de Mavonde. Pois é uma

preocupação generalizada de todos os actores sociais pois fere com a qualidade de vida das

pessoas, e consequentemente mina o desenvolvimento social e económico daquela

comunidade especificamente e por conseguinte todo o pais.

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2. Referencial Teórico

SANDEC (2002) refere que a desinfecção solar de água (SODIS) é um método

simples de tratamento que usa radiação solar (luz e calor UV-A) para destruir bactérias

patogénicas e vírus encontrados na água. A eficiência na eliminação de protozoários depende

da temperatura alcançada durante a exposição solar, do clima e das condições do tempo. A

água microbiologicamente contaminada é colocada dentro de recipientes transparentes e

exposta à luz solar directa durante 6 horas.Filtração é a operação unitária pela qual se separa um sólido dum líquido ou gás mediante um

meio poroso, que retém o sólido, mas deixa passar o fluído (DIOGO: 2010).

Areia vem da do latim arena, que representa um conjunto de pequenos grânulos juntos. Como

exemplos de areia temos a monazítica, argilosa e calcária. É uma substância mineral em minúsculos

grânulos ou em pó, resultante da degradação de rochas silicosas (DIOGO: 2010).

Os filtros de areia são equipamentos utilizados na filtragem de água que apresentam

como elemento filtrante uma ou mais camadas de materiais granulares, principalmente areia

e/ou pedregulhos (DIOGO:2010).

2.1. Filtração lenta de areia

Segundo Paterniani & Roston (2003), a filtração lenta destaca-se por ser um sistema

que não requer o uso de coagulantes ou de outro produto químico, é de simples construção,

operação e manutenção, não requer mão-de-obra qualificada para sua operação, produz águas

com características menos corrosivas e apresenta custos geralmente acessíveis a pequenas

comunidades, principalmente de países em desenvolvimento, além de ser um dos processos de

tratamento de águas.

Dentre as variantes dos filtros lentos podem-se citar os filtros lentos de fluxo

descendente ou convencionais, os filtros lentos de fluxo ascendente, e os filtros lentos

dinâmicos, este em geral utilizado como uma etapa da filtração em múltipla etapa

antecedendo os pré-filtros, que por sua vez antecedem os filtros lentos (MURTHA &

HELLER, 2003).

Conforme o mesmo autor, no processo de filtração lenta, a água passa lentamente

pelas camadas de areia. Para o filtro ter um bom funcionamento, não pode haver mudanças

repentinas na vazão e a água não pode estar com uma turbidez muito alta, ou o filtro irá

rapidamente começar a entupir.

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O principal factor limitante da filtração lenta é a limpeza dos filtros após o

funcionamento, normalmente realizada através da raspagem da camada superior de areia

(aproximadamente 5cm), lavagem e recolocação (PATERNIANI & ROSTON, 2003).

Paterniani (1991), realizou intensos estudos propondo a utilização de mantas sintéticas

não tecidas no topo do leito em areia, como forma de facilitar a limpeza dos filtros lentos.

A remoção de turbidez ocorre predominantemente nos 10 cm iniciais do leito filtrante,

onde se concentram os mecanismos de retenção de sólidos em suspensão. A variação da cor

aparente em relação a profundidade do leito filtrante, apresenta um decaimento rápido de seus

valores até os 15 cm iniciais do leito filtrante (MURTHA & HELLER, 2003).

Segundo Murtha et al., (1997), a cor verdadeira não é bem removida pela filtração

lenta, apresentando um patamar típico de remoção nos principais experimentos, em torno de

25%.

A filtração tem sido apontada como mais efectivo meio para a eliminação de cistos e

oocistos do que o tratamento convencional. A remoção de cistos de giárdia pela filtração lenta

é bastante elevada, 99,99% de remoção (MURTHA et al., 1997).

Tebela 1: Eficiência da filtração lenta

Parâmetro Performance do filtro Lento

Cor Redução de 30 – 100%

Turbidez Redução para < 1 NTU

Coliformes fecais Redução 95 – 100% até 99 – 100%

Cercárias Virtual remoção de cercarias de schistosoma, cistos e ovos

Virus Virtual completa remoção

Matéria Orgânica 60 – 75% de redução

Ferro e Manganês Largamente removidos

Metais pesados 30 – 95% de redução

Fonte: Visscher, 1990.

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Figura 1. Método de filtração lenta da água.

2.2. Desinfecção por Radiação Solar

Desinfecção por radiação solar (SODIS – Solar Water Desinfection) é uma

metodologia simples de tratamento de água desenvolvida por uma agência de pesquisa em

tecnologia ambiental da Suíça e está sendo estudada e adaptada às condições do Brasil, que

utiliza a radiação solar UV-A e a temperatura para inactivar as patogenias que causam diarreia

(SODIS, 2004).

Uma combinação entre temperatura e radiação ultravioleta tem acção bactericida e

possibilita a desinfecção da água. Trata-se do uso de garrafas pet transparentes (como as de

refrigerante) cheias de água, colocadas ao sol. Para tanto, porém, é preciso um termómetro

indicando que a água chegou à temperatura de 50 ºC e permaneceu neste nível ou acima dele

por pelo menos uma hora em dias de verão e nos dias de inverno, quatro a oito horas. Pintar

metade da garrafa da cor preta funciona como uma espécie de estímulo, pois o preto fosco

absorve o calor (PATERNIANI & ROSTON, 2003).

A literatura mostra que os microrganismos patogénicos geralmente presentes nas

águas são vulneráveis ao calor e à radiação ultra-violeta (Bryant et al., 1992). Uma vez que o

sol é uma fonte natural, universalmente disponível e gratuita, tanto de calor como de radiação

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UV, é de se imaginar que essa fonte pode ser a base de um sistema desinfecção efectivo e de

baixo custo para uso em regiões afastadas e menos favorecidas.

No estudo pioneiro desenvolvido pelo Professor Acra na Universidade do Líbano (Cf.

Wegelin et al.,1994; Vargas e Bravo, s.d.), foram realizados testes em batelada para avaliar o

efeito da radiação solar na qualidade da água a ser usada na preparação de soluções de

rehidratação oral. As amostras de água, contaminadas deliberadamente com esgotos, foram

colocadas em recipientes transparentes e expostas directamente ao sol durante algumas horas,

em recipientes de tamanho e material variado. Foram mantidas amostras idênticas guardadas

em habitações iluminadas com luz artificial em um período das 9 às 14 horas Foram avaliados

diversos recipientes de vidro e plástico. Os principais resultados foram: (1) 99,9% das

bactérias coliformes foram eliminadas depois de 95 minutos de exposição ao sol, enquanto

foram necessários 630 minutos para a mesma eliminação nas amostras de controlo que foram

mantidas sobre luz artificial; (2) dentre as bactérias avaliadas no estudo, as cepas de E. coli

mostraram-se mais resistentes à luz solar, sugerindo que este pode ser um bom indicador do

efeito da radiação solar sobre bactérias entéricas; e (3) a componente da radiação solar mais

efetiva na destruição de microrganismos parece ser a radiação UV na faixa de 320 a 400 nm

(UV-A), e, em menor grau, a luz violeta e azul (400 – 490 nm). Entretanto, os autores alertam

para necessidade de mais testes sobre este aspecto (Acra et al., 1984).

Figura2: Esquema do método de desinfecção por radiação solar

Fonte: PATERNIANI e ROSTON (2003)

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3.0. Metodologia de Investigação

A selecção do lugar e implementação da tecnologia apropriada para montar a o filtro

lento de área associado a desinfectação solar no posto administrativo de Mavonde, foi

realizada por meio da pesquisa-acção. De acordo com Liu (1997), a pesquisa-acção consiste

em um encontro entre pesquisadores e uma vontade de mudar de usuários buscando resolver

os desafios dos usuários e fazer progredir conhecimentos fundamentais. De acordo com

Stringer (2000), a pesquisa-acção tem sempre basicamente três passos em seu roteiro básico.

O primeiro consiste no olhar, ou seja, no entendimento do problema. Para tanto, as

informações relevantes para a pesquisa são colectadas e a situação em que se irá intervir é

mapeada. O segundo consiste em pensar em possíveis soluções para aquele determinado

desafio, interpretando o que acontece e buscando explicações. Por último, vem o agir, que

corresponde a elaboração de planos, na implementação desses planos e na avaliação dos que

foi executado.

Assim, buscou-se primeiramente promover um entendimento comum em relação ao

desafio do tratamento e consumo da água potável no posto administrativo de Mavonde. Para

tanto, a fim de verificar e analisar a legitimidade da demanda por consumo e tratamento da

água naquele posto foi realizado um diagnóstico físico-químico e microbiológico da água

consumida e disponível no povoado do posto. Esse teste preliminar foi feito no CHAEM-

Chimio testando também os parâmetros apresentados na tabela abaixo.

Tabela 1. Testes de análise da água antes construção do sistema.

Parâmetros a serem testados

1. Características Organolépticas

a) Aspecto b) Cor

c) Odor d) PH

e) Turbidez

2. Exames Bacteriológicos

Fonte: Autor 2013

Apresenta-se neste momento resultados preliminares, pois ainda não houve recursos

financeiros para prosseguir com a pesquisa. Apôs a disponibilização de recursos ira-se

prosseguir obedecendo:

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Serão apresentadas várias alternativas de tratamento de água junto do povoado e

explicar-se, as vantagens e desvantagens do uso do filtro lento associado ao tratamento solar

da água como alternativa viável para o posto administrativo de Mavonde.

Apôs a sensibilização e socialização da comunidade partira-se então para o último

passo da metodologia da pesquisa-ação (STRINGER, 2000): o agir. Será desenvolvido uma

planificação para a construção do filtro num período de três semanas de trabalho.

Figura 3: Esquema do filtro lento a ser montado

Após saírem os resultados (água tratada) será feito um teste microbiológico no

CHAEM-Beira, onde serão comprovados para posterior divulgação junto do povoado. O

projecto de construção de filtro lento será baseado no método proposto por Azevedo Neto

(1974).

Posteriormente serão desenvolvidas actividades de formação para a manutenção e

melhoria do filtro associado a desinfecção solar e de educação ambiental com jovens do posto

administrativo de mavonde.

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4.0. Análise e Discussão de Resultados preliminares

Os resultados obtidos nesta fase preliminar atenderam primeiro aos parâmetros que

colocamos como essenciais e recomendados pela literatura, para o caso da água destinada ao

consumo humano fornecida por fontes de abastecimento público a literatura recomenda os

parâmetros apresentados nas duas tabelas abaixo (resultados recomendados).

Tabela 1. Parâmetros microbiológicos

Parâmetros Limites máximo admissível Unidade

Coliformes totais ----------- NMP3/100 ml

No de colónias/100 ml

Coliformes fecais 0 - 10 NMP4/100 ml

No de colónias/100 ml

Vibrio Choleras Ausente 1000 ml

Tabela2. Parâmetros físicos e organolétpticos

Parâmetros Limites máximo admissível Unidade

Côr 15 TCU

Cheiro Inodoro -----

Condutividade 50 - 2000 cmhmo /

PH 6,5 – 8,5

Sabor Insípido

Sólidos totais 1000 lmg /

Turvação 5 NTU

Feitas as análises preliminares a partir do protótipo há alguns desses parâmetros, dado

que nem todos esses foram possíveis a nível local (Província de Manica) determinar,

destacam-se:

A. Cor

3 Número mais provável

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A taxa de remoção do parâmetro cor que foi possível determinar foi de 39,0%.

Segundo Azevedo Netto (1974), a taxa de remoção do parâmetro cor, na filtração lenta, deve

estar entre 20 a 50%, estando o filtro implantado dentro desta faixa na ordem de 39%.

B. Turbidez

A taxa de remoção do parâmetro turbidez foi de 18,3%.

C. PH

Os valores do PH variaram de 5,10 para 5,68, aproximando-se da faixa de 6,5 á 8,5 de

valores aceites.

D. Análise Micro biológica

Quanto à qualidade microbiológica, característica importante de remoção na filtração

lenta, as análises mostraram que a contagem padrão de bactérias obtidas na análise da água

após o período de 3 meses foi maior que 500 UFC/ml a 35°C 24 H, estando acima dos valores

estabelecidos normalmente pelo Mistério das Obras públicas.

Na análise quanto aos Coliformes Totais (NMP/100 ml) foram caracterizado como

presentes antes da filtração e depois este padrão esteve ausente; assim, segundo Di Bernardo

(1999), a filtração lenta tem uma percentagem de remoção maior que 99%. Mesmo assim, a

desinfecção deve ser realizada, já que não foram analisadas outras variáveis microbiológicas e

para evitar a re-contaminação da água e dai que propõe-se uma desinfecção solar.

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5.0 Nota final

A construção do filtro lento associado a desinfecção solar, avalia-se como sendo uma

solução implementável e é adequada à realidade da comunidade de Mavonde, podendo

inclusive ser replicada em outras comunidades de Manica e do País com condições

semelhantes;

A comunidade pode ser envolvida directa ou indirectamente de todo o processo de

desenvolvimento da solução, apropriando-se dos conhecimentos tecnológicos demandados

para que o sistema seja efectivo e que seja ela mesma a fazer a manutenção e replica em

outras comunidades.

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5.0 Bibliografia

1. AZEVEDO NETTO, JM et al. Técnica de Abastecimento e Tratamento de Água.

Vol.II. São Paulo: CETESB 1974.

2. DI BERNARDO, L et al. Tratamento de Águas de Abastecimento por Filtração em

Múltiplas Etapas. 1. ed. Rio de Janeiro: ABES 1999.

3. DI BERNARDO, L et al. Tratamento de Água para Abastecimento por Filtração

Directa. 1. ed. Rio de Janeiro ABES 2003.

4. DIOGO, Luís Alvito, Monografia intitulada “Sistema de Potabilização da Água”;

UEM, 2010.

5. LIU, M. Fondements et pratiques de la recherche-action. Paris: L’Harmattan. 1997.

6. STRINGER, E. Action research.. Thousand Oaks: Sage, 2a edição 1999.

7. WHO, The world health report: Making a difference. Geneva, World Health

Organization, 2000.

8. WEGELIN, M.; CANONICA, S.; MECHSNER, K.; FLEICHMMAN, T.; PESARO,

F.; e METZLER, A. Solar Water Disinfection: Scope on the Process and Analysis of

Radiation Experiments. J. Water SRT-Aqua, Vol.43. 1994.