pague menos - Prefeitura de Imbituba
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Introdução Projeto Água: pague menos Guia Profissional para a economia de água em prédio de apartamento, comércio e indústria. • • • • • • • • O livro contém os seguintes assuntos: Reúso de água Monitoramento do consumo de água Conservação da água Aproveitamento de água de chuva Peças que economizam água Água cinza Sistema de Tanque séptico Reservatório do Cabuçu em Guarulhos secou em maio de 1969 Engenheiro civil Plínio Tomaz setembro de 2006 i Capítulo 0 Titulo: Água: pague menos Livro eletrônico em A4, Word, Arial 10, 134p. setembro de 2006 Tamanho: 16x 23 Editor: Plínio Tomaz Autor: Plínio Tomaz Revisão: Fabiana Rehse Tomaz Imamura Composição e diagramação: Eng Plínio Tomaz ISBN: 85-905933-7-1 ISBN 978-85-905933-7-9 ii Introdução Projeto Água: pague menos iii Capítulo 0 Apresentação A idéia deste livro nasceu numa reunião da CEMA (Comissão Especial do Meio Ambiente do CREA-SP). O objetivo é aumentar a oferta de água não potável em áreas urbanas através de técnicas de reúso e de medidas não convencionais como o aproveitamento da água de chuva nas coberturas. Deveremos também usar aparelhos sanitários que economizem água e implantar sistemas de monitoramento nas edificações. O reúso de esgotos públicos tratados, bem como das águas cinzas, dos tanques sépticos e dos Reatores de Membranas (MBR) deverão ser usados corretamente. No estágio de desenvolvimento que o mundo está com respeito ao reúso, é a existência de parâmetros para monitoramento da qualidade da água não potável conforme o seu determinado uso. Nisto está bastante desenvolvido os Estados Unidos com as recomendações da USEPA (United States Environmental Protection Agency) que é o modelo pelo qual nos baseamos. Recomendamos 4 atitudes básicas para a economia de água em prédio de apartamento, comércio e indústria. 1. Peças que economizam água 2. Monitoramento do consumo 3. Aproveitamento de água de chuva 4. Reúso Agradeço a Deus, o Grande Arquiteto do Universo, a oportunidade de poder contribuir na procura do conhecimento com a publicação deste livro. Guarulhos, julho de 2007 Engenheiro civil Plínio Tomaz Coordenador Adjunto da Comissão Especial de Meio Ambiente do CREA-SP (CEMA) iv Introdução Guilherme de Occam argumentava, em todos os seus escritos, que “é perda de tempo empregar vários princípios para explicar fenômenos, quando é possível empregar apenas alguns”. Fonte: História da Teologia Cristã - Roger Olson v Capítulo 0 SUMÁRIO DOS CAPÍTULOS Nº do capítulo 0 1 2 3 4 5 6 7 Capítulos Introdução Reúso de água Tanque séptico Águas cinzas Monitoramento do consumo de água em instalações comerciais e indústrias Aproveitamento de água de chuva Conservação da água Índice geral vi Reúso de água Capítulo 1 Reúso de água Promover a reciclagem e reutilização das águas residuais e dos resíduos sólidos. Agenda 21 1-1 Capítulo 1 SUMÁRIO Ordem Assunto Capítulo 1 - Reúso de água 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 1.11 1.12 1.13 1.14 1.15 1.16 1.17 1.18 1.19 1.20 1.21 1.22 1.23 1.24 1.25 1.26 1.27 1.28 1.29 1.30 1.31 1.32 1.33 1.34 Introdução Conservação da água Medidas e incentivos Mercado de água de reúso Média de consumo de uma casa Quanto podemos reaproveitar de águas cinzas numa casa? Normas da ABNT Reúso Reúso de esgotos sanitários urbanos regionais Onde usar a água de reúso dos esgotos sanitários? Reúso para uso industrial Reúso para uso agrícola Reúso para o meio ambiente Recarga dos aqüíferos subterrâneos Reúso para uso Recreacional Reúso urbano Níveis de tratamento de esgotos sanitários municipais Tratamento preliminar Tratamento primário Tratamento secundário Tratamento terciário Tecnologia de filtração em membranas Riscos à saúde pública Rede dual Guia para reúso da água da USEPA Estado de New Jersey Estado da Geórgia Estado da Flórida Estado do Texas Uso da água de reúso Padrões de qualidade da água para reúso Normas da ABNT Custos Bibliografia e livros consultados 1-2 Reúso de água Capítulo 1- Reúso de água 1.1 Introdução Asano, 2001 diz que o reúso é o desafio do século XXI em que haverá uma integração total dos recursos hídricos. Segundo o mesmo autor a água de reúso tem duas funções fundamentais: 1. O efluente tratado vai ser usado como um recurso hídrico produzindo os benefícios esperados. 2. O efluente pode ser lançado em córregos, rios, lagos, praias, com objetivo de reduzir a poluição das aguas de superfície e das águas subterraneas O fundamento da água de reúso é baseado em três principios segundo Asano, 2001: 1. A água de reúso deve obedecer a controle de qualidade para a sua aplicação, devendo haver confiabilidade na mesma. 2. A saúde deverá ser protegida sempre. 3. Deverá aceitação pública Reúso é o aproveitamento de água previamente utilizada uma ou mais vezes, em alguma atividade humana, para suprir a necessidade de outros usos benéficos inclusive o original. O objetivo deste estudo é mostrar as soluções para reúso de esgoto sanitário local e regional em áreas urbanas. O reúso local destina-se a aqueles que se beneficiam na sua origem, como o águas cinzas de uma casa que pode ser usada no próprio local para irrigação subsuperficial de gramados. O reúso regional são de grandes áreas e geralmente tem sua origem nas estações de tratamento de esgotos públicas que atingem o tratamento terciário e o distribuem até uma certa distância de onde é produzido através de redes especiais de água não potável (sistema dual de abastecimento: água potável + água não potável). Não trataremos em nenhuma hipótese de reúso da água para fins potáveis. Mesmo os processos de infiltração de águas residuárias no solo não são recomendados até o presente momento a não ser quando usado o processo de membranas. No Japão foram feitas pesquisas e chegaram a conclusão que para consumo maior que 100m3/dia de agua nao potável o reúso é a melhor opção e é mais vantajoso do que se usar água pública conforme Figura (1.1). Os custos no Japão são geralmente calculadas para pagamento da obra (amortização) em 15anos a um juros anuais de 6% e incluso os preços de manutenção e operação do sistema. 1-3 Capítulo 1 Figura 1.1- Custos comparativos para reúso usando águas cinzas, aguas de chuva e água pública. Fonte:Nacçoes Unidas, 2007 1.2 Conservação da água A American Water Works Association - AWWA em 31 de janeiro de 1993 definiu a conservação da água como as práticas, tecnologias e incentivos que aperfeiçoam a eficiência do uso da água. Um programa de conservação da água constitui-se de medidas e incentivos. 1.3 Medidas e incentivos Medidas são as tecnologias e mudanças de comportamento, chamada de práticas, que resultam no uso mais eficiente da água. Incentivos de conservação da água são: a educação pública, as campanhas, a estrutura tarifárias, os regulamentos que motivam o consumidor a adotar as medidas específicas conforme Vickers, 2001. Como exemplo, o uso de uma bacia sanitária para 6 litros/descarga, trata-se de uma medida de tecnologia e a mudança de comportamento para que o usuário da bacia sanitária não jogue lixo na mesma, é uma medida prática. Os incentivos na conservação da água são as informações nos jornais, rádios, televisões, panfletos, workshops, etc, mostrando como economizar água. Uma tarifa crescente incentiva a conservação da água, um pagamento de uma parte do custo de uma bacia sanitária (rebate em inglês) é incentivo para o uso de nova tecnologia, como a bacia sanitária com 6 litros/descarga. Os regulamentos de instalações prediais, códigos, leis são incentivos para que se pratique a conservação da água. O aumento da eficiência do uso da água irá liberar os suprimentos de água para outros usos, tais como o crescimento da população, o estabelecimento de novas indústrias e a melhora do meio ambiente. 1-4 Reúso de água A conservação da água está sendo feita na América do Norte, Europa e Japão. As principais medidas são o uso de bacias sanitárias de baixo consumo, isto é, 6 litros por descarga; torneiras e chuveiros mais eficientes quanto a economia da água; diminuição das perdas de água nos sistemas públicos de maneira que o tolerável seja menor que 10%; reciclagem; reúso da água e informações públicas. Porém, existem outras tecnologias não convencionais, tais como o reaproveitamento de águas servidas residenciais (águas cinzas), muito usado na Califórnia, e a captação de água de chuva. 1.4. Mercado da água de reúso McCormick, 1999 in Tsutiya et al, 2001, apresenta a proposta de divisão das águas de reúso em três categorias conforme a qualidade da mesma: 1. Efluentes secundários convencional: é a água de reúso restrito a aplicações agrícolas e comerciais onde não existe possibilidade de contato humano direto com a água de reúso. 2. Água de reúso não potável: é o efluente secundário de alta qualidade, tais como efluente de reatores de membranas, filtrado e desinfetado com UV, cloro, ozônio, ou outro processo. 3. Água de reúso quase potável: é a água de reúso não potável tratada com osmose reversa ou nanofiltração para remoção dos contaminantes químicos, orgânicos e inorgânicos. É o mesmo que reúso potável indireto. McCormick, 1999 apresenta a seguinte Tabela (1.1) onde existem 4 categorias, sendo a categoria 4 para água potável. A categoria 2 onde existe contato com pessoas é a mais usada em irrigação de jardins, parques e descargas em bacias sanitárias, observandose que a turbidez deverá ser menor que 2 uT, ausência de coliformes fecais e DB05 < 10mg/L. A Tabela (1.1) foi feita por dois grandes especialistas dos Estados Unidos que são Slawomir W. Hermanowicz e Takashi Asano. 1-5 Capítulo 1 Tabela 1.1- Principais mercados para água de reúso e níveis de qualidade de água estipulados para cada mercado (Hermanowitcz e Asano, 1999) Padrão de qualidade da água de reúso Categoria 1 Filtração, desinfecção: DBO5 < 30mg/L TSS< 30mg/L Coliformes fecais <200mL/100mL Cloro residual livre: 1 mg/L pH entre 6 e 9 Mercado Exemplo de aplicação Irrigação de áreas com acesso restrito ou controlado ao publico Produção agrícola de produtos não destinados ao consumo humano ou consumidos após processamento que elimine patógenos Uso recreacional sem contato direto com a água Uso industrial Campo de golfe, cemitérios, reservas ecológicas pouco freqüentadas; Reflorestamento, pastos, produção de cereais e oleaginosas. Rios e lagos não utilizados para natação Categoria 2 Filtração, desinfecção: DBO5 < 10mg/L Turbidez <2 uT Coliformes fecais ausentes em100mL Cloro residual livre: 1 mg/L pH entre 6 e 9 Uso urbano sem restrições Produção agrícola de alimentos Uso recreacional sem restrições Melhoramento ambiental Categoria 3 Efluente de osmose reversa Reúso potável indireto Categoria 4 Água potável Fonte: Tsutiya, et a, 2001. Reúso direto Irrigação de parques, playgrounds e jardins escolares. Água para sistemas de hidrantes, construção civil e fontes em praças publica. Usos residenciais: descarga de vasos sanitários, água para sistemas de ar condicionado. Produtos agrícolas cultivados para consumo humano na forma crua ou sem cozimento. Lagos e rios para uso recreacional sem limitação de contato com a água. Alagados artificiais, perenização de rios e córregos em áreas urbanas. Reúso potável indireto, barreiras contra intrusão de águas salinas em aqüíferos, maioria dos usos residenciais 0 banho, lavagem de roupa e utensílios de cozinhas, etc). Reúso potável 1-6 Reúso de água McCormick, 1999 mostra a Tabela (1.2) onde temos água potável, água não potável e água quase potável em uma residência. Observar que o termo “quase potável” não é muito usado no Brasil e nem aplicado. Poucas pessoas tomariam banho e lavariam os utensílios de cozinhas com uma água “quase potável”. Observar também que somente 7% da água é necessário em uma residência para que seja realmente potável. Tabela 1.2- Categorias de consumo de água doméstico e nível de qualidade de água para cada categoria (Cieau, 2000) Uso Percentual Qualidade Bebida Preparo de alimentos Lavagem de utensílios de cozinha Lavagem de roupas Bacia sanitária Banho Outros usos domésticos Lavagem de carro/rega de jardim, etc; 1% 6% 10% 12% 39% 20% 6% 6% Potável potável Quase potável Quase potável Não potável Quase potável Quase potável não potável Fonte: Tsutiya, et al, 2001. 1.5 Média de consumo de uma casa Segundo Vickers, 2001 a média de consumo interno de uma casa está na Tabela (1.3) onde observamos que o ponto da casa de maior consumo é a bacia sanitária com 27%, seguido pela lavagem de roupa que é 22%. As torneiras são no total 16% e são fundamentalmente duas: pia da cozinha e lavatório do banheiro. Não estão inclusos os consumos de água dos gramados, lavagens de carros, etc. Tabela 1.3 - Média de consumo de água interno de uma casa nos Estados Unidos Descargas na bacia sanitária 27% Consumo residencial no Brasil supondo média mensal de 160 litros/dia x habitante (litros) 43 Chuveiro 17% 27 Tipos de usos da água Porcentagem Lavagem de roupa 22% 35 Vazamentos em geral 14% 22 Lavagem de pratos 2% 3 Consumo nas torneiras 16% 26 Outros 2% 3 100% 160 Total Fonte: adaptado de Vickers, 2001 1-7 Capítulo 1 Pela Tabela (1.3) podemos verificar que os volumes internos de água não potável que pode ser usado é somente o água destinada para bacias sanitárias, que é 27% do consumo. Concluímos então que para o consumo interno de uma casa podemos usar somente 27%, ou seja, 43 litros/dia x habitante. Assim uma casa com 5 habitantes poderemos reaproveitar para reúso a quantia de 215litros/dia: 5hab x 43 litros/dia x hab= 215 litros/ dia 1.6 Quanto podemos reaproveitar de águas cinzas numa casa? É importante termos uma idéia da água que pode ser usada pelo reúso dentro de uma casa, conforme Tabela (1.4). Tabela 1.4 - Volume de esgotos sanitários que se pode aproveitar para as águas cinzas Chuveiro 17% Consumo residencial no Brasil supondo média mensal de 160 litros/dia x habitante (litros) 27 Lavagem de roupa 22% 35 Tipos de usos da água Porcentagem Consumo nas torneiras (consideramos somente a torneira do lavatório no banheiro) Total 13 8% 47% 75 Pela Tabela (1.4) podemos aproveitar somente 75 litros/dia por habitante para o águas cinzas, ou seja, 47%. Observar que podemos utilizar na bacia sanitária somente 43litros/dia x habitante, havendo, portanto um saldo que não sabemos o que fazer. Estudo de casa: casa maior que 300m2 com jardim Uma casa com área construída igual ou maior que 300m2 e 500m2 de área de gramado. Consumo interno= 3,5 pessoas/casa x 30 dias x 160 litros/dia x pessoa= 16.800 litros. Jardim: 2 litros/m2 x rega Rega de duas vezes por semana Consumo no jardim mensal= 2 litros/m2 x 8= 16 litros/m2 Área de jardim= 500m2 Consumo= 500m2 x 16 litros/m2= 8000 litros/mês Consumo por semana= 8000litros/4= 2000 litros/semana Para as águas cinzas vão 47% do consumo da casa, ou seja: 0,47 x 16800 litros= 7.896 litros/mês 1-8 Reúso de água Por semana= 7.896litros/mês /4 = 1974 litros/semana GW= 1974 litros/semana Grama tipo bermuda com coeficiente de cultura Kc= 0,5 ETo= 35mm/semana LA= GW / (ETo x Kc)= 1974/ (35 x 0,5)= 113m2 Portanto, usando as águas cinzas, somente será irrigado 113m2, necessitando outra fonte de abastecimento para rega do restante para completar os 500m2 de jardim. 1.7 Normas da ABNT A NBR 5626/ 1998 é de Instalação predial de água fria. Ela prevê no item 1.2 que pode ser usada para água potável e não potável. Prevê ainda no item 5.2.1.3 que as instalações devem ser independentes e que a água não potável pode ser usada em descarga em bacias sanitárias, mictórios e combates a incêndio e para outros usos onde os requisitos de potabilidade não se faça necessário. É necessário que as normas de Instalações de Água Fria sejam revisadas, devendo obrigatoriamente os edifícios terem dois reservatórios: um para água potável e outro para água não potável. 1.8 Reúso Definição: reúso é o aproveitamento da água previamente utilizada uma ou mais vezes, em alguma atividade humana, para suprir a necessidade de outros usos benéficos, inclusive o original. Pode ser direto ou indireto, bem como decorre de ações planejadas ou não (Lavrador Filho, 1987 in Mancuso, 2003). A Resolução nº 54 de 28 de novembro de 2005, publicado em 9 de março de 2006, estabelece diretrizes para reúso direto não potável de água e estabelece algumas definições importantes: Água residuária: esgoto, água descartada, efluentes líquidos de edificações, industriais, agroindústrias e agropecuárias, tratadas ou não. Reúso da água: utilização de água residuária. Água de reúso: água residuária, que se encontra dentro dos padrões exigidos para sua utilização nas modalidades pretendidas. Reúso direto das águas: uso planejado de água de reúso, conduzida ao local de utilização, sem lançamento ou diluição prévia em corpos hídricos superficiais ou subterrâneos. Reúso potável indireto: caso em que o esgoto, após tratamento é disposto na coleção de águas superficiais ou subterrâneas para diluição, purificação natural e subsequente captação, tratamento e finalmente utilizado como água potável, conforme Mancuso et al, 2003. O reúso direto pode ser para fins: urbanos, agrícolas, ambientais, industriais e aquicultura. 1-9 Capítulo 1 A resolução prevê que a atividade de reúso de água deve ser informado ao orgão gestor dos recursos hídricos: identificação, localização, finalidade do reúso, vazão, volume diário de água de reúso produzida, distribuída ou utilizada. O reúso pode ser: ¾ urbano ou ¾ rural Nos dedicaremos ao reúso urbano somente. O reúso urbano pode ser: ¾ local ou ¾ regional O reúso urbano local é feito no próprio local onde são gerados os esgotos. Assim, o uso do águas cinzas ou fossa séptica (tratamento biológico) é um reúso local. Reúso local Estudo de caso: Empresa de ônibus de Guarulhos localizada no Bairro do Taboão reciclava a água após a lavagem dos ônibus em caixas de deposição de sedimentos e retirada de óleos. O reaproveitamento era de 80%. A água de make-up era introduzida, ou seja, os 20% restantes. O óleo ficava na parte superior e semanalmente era retirado por uma empresa. Postos de gasolina e lava-rápidos podem também reciclar a água. 1.9 Reúso de esgotos sanitários urbanos regionais O reúso dos esgotos sanitários urbanos que saem de uma Estação de Tratamento de Esgotos Esgotos Sanitários públicas não são destinados a serem transformados em água potável. Geralmente são feitos em lugares onde há problemas de recursos hídricos e existência de indústrias para consumirem a água não potável. Nos Estados Unidos os locais onde mais se faz o reúso dos esgotos sanitarios são: Texas, Flórida e Califórnia. 1.10 Onde usar a água de reúso dos esgotos sanitários? Os usos mais comuns estão na Figura (1.1) que mostram seis usos: ¾ Reúso para uso industrial ¾ Reúso para uso agrícola ¾ Reúso para o meio ambiente ¾ Recarga de aquíferos subterrâneos ¾ Reúso para uso recreacional ¾ Reúso urbano. 1-10 Reúso de água 1.11 Reúso para uso industrial A demanda do uso industrial situa-se em torno de 8% no Brasil Muitas indústrias não precisam de água potável, sendo que uma água de reúso pode ser usada sem problemas. As indústrias deverão estar próximas das estações de tratamento de esgotos para diminuir os custos e deve, logicamente, haver uma quantidade de indústrias onde compense fazer os investimentos necessários. Na Tabela (1.7) apresentamos algumas exigências nas indústrias em vários estados americanos, segundo USEPA. Tabela 1.5 - Reúso nas industrias Fonte: USEPA 1.12 Reúso para uso agrícola A agricultura consome de 60% a 70% do consumo total da água doce. No Brasil não é costume usar a água de esgotos tratada para uso agrícola, o que não acontece com o México. 1.13 Reúso para o meio ambiente As águas de esgoto tratado podem ser usadas em wetlands artificiais. 1.14 Recarga de aquíferos subterrâneos Uma maneira é evitar a intrusão salina que é usado geralmente em litorais. As outras maneiras de recarga são para armazenar as águas de esgotos tratadas para futuro uso ou para controlar a subsidência, isto é, o abaixamento do solo. Existem três modalidades, conforme Figura (1.2): ¾ Bacia de infiltração 1-11 Capítulo 1 ¾ ¾ Poço de infiltração que fica na região não saturada Poço tubular que atinge a região saturada e de preferência um aqüífero confinado. Figura 1.2 - Infiltração de esgotos tratados em bacia de infiltração, poço tubular em zona aerada e em zona saturada. Asano, 2001 que a água de reúso para ser usada nas águas subterrâneas apresenta 3 classes de constituintes que devem ser estudados: 1. Viruss entéricos e outros patógenos emergentes. 2. Constituintes orgânicos que inclui produtos industriais e farmacêuticos. 3. Sais e metais pesados. Asano, 2001 alerta ainda quando aos produtos químicos que produzem disruptores endócrinos e a existência de antibióticos resistentes achados na água. 1.15 Reúso para uso Recreacional Os esgotos tratados podem ser usados em lagoas para uso de pesca, barcos, etc. 1.16 Reúso Urbano O reúso urbano dos esgotos tratados podem ser usados em praças públicas, jardins, etc. Pode ser feito um sistema dual de distribuição como a cidade de São Petersburg, na Flórida, que usa a água de esgotos tratada desde 1977 com sucesso, havendo uma diminuição no consumo de água potável. Pode ser usada para irrigar jardins de cemitérios, grandes parques, etc. 1-12 Reúso de água Na Tabela (1.6) temos algumas exigências de vários estados americanos para o tratamento avançado e se faz a diluição do efluente em um curso de água, onde haverá coleta de água para tratamento completo. Tabela 1.6 - Reúso indireto para água potável Fonte: USEPA 1.17. Níveis de Tratamento de esgotos sanitários municipais O tratamento dos esgotos é uma combinação de três processos conforme Nações Unidas, 2007: ¾ Processos físicos: as impurezas são removidas por peneiramento, sedimentação, filtraçao, flotação, absorção ou adsorção ou ambas e centrifugação. ¾ Processos químicos: as impurezas sao removidas quimicamente através da coagulação, absorção, oxidoredução, desinfeção e e troca iônica. ¾ Processos biológicos: os poluentes sao removidos usando mecanismos biologicos, como tratamento aeróbico, tratamento anaer[obico e processo de fotossíntese, como nas lagoas. 1-13 Capítulo 1 Figura 1.3- Alternativas para reúso dos esgotos sanitarios de uma cidade Fonte: Borrows, 1997 O tratamento dos esgotos está assim dividido: ¾ tratamento preliminar, ¾ tratamento primário, ¾ tratamento secundário, ¾ tratamento terciário, ¾ tratamento avançado. 1.18 Tratamento preliminar O tratamento preliminar consiste basicamente em remoção de sólidos de tamanho grande e partículas de detritos: 1. Gradeamento 2. Remoção de areia 3. Caixa de retenção de óleo e gordura 4. Peneiras Nada mais é que o gradeamento para remover os objetos flutuantes de grandes dimensões, mas evitando que os sólidos se depositem. É feita também a remoção física da areia e partículas sólidas através de deposição, telas ou flotação. A remoção de DBO é desprezível no tratamento preliminar. A velocidade do fluxo é, em geral, menor que 0,3m/s. 1.19 Tratamento primário O tratamento primário consiste basicamente remoção de sólidos em suspensos: 1. Decantação primária ou simples 2. Precipitação química com baixa eficiência 1-14 Reúso de água 3. Sedimentação 4. Flotação por ar dissolvido 5. Coagulação e sedimentação A redução da DBO no tratamento primário é muito baixa variando de 30% a 40%. O tratamento primário consiste também em digestores para tratamento do lodo removido e desidratação do lodo. Os tanques sépticos são um tratamento primário. 1.20 Tratamento secundário É tratamento biológico e remoção dos poluentes biodegradáveis. Remove matéria orgânica dissolvida e em suspensão. A DBO é removida quase totalmente. Dependendo do sistema adotado, as eficiências de remoção são altas. Os processos de tratamento secundário, conforme Nunes, 1996 são: ¾ Processo de lodos ativados ¾ Lagoas de estabilização ¾ Sistemas anaeróbicos com alta eficiência ¾ Lagoas aeradas ¾ Filtros biológicos ¾ Precipitação química com alta eficiência É a fase do tratamento biológico. Há introdução de ar e se acelera o crescimento de bactérias e outros organismos para consumir o restante da matéria orgânica. Após o tratamento secundário, cerca de até 98% do DBO foi removida. Depois pode ser usado desinfecção com cloro ou ultravioleta. 1.21 Tratamento terciário e avançado O tratamento terciário consiste basicamente na remoção de poluentes específicos como nitrogênio, fósforo, cor, odor: 1. Coagulação química e sedimentação 2. Filtros de areia 3. Adsorção em carvão ativado 4. Osmose reversa 5. Eletrodiálise 6. Troca iônica 7. Filtros de areia 8. Tratamento com ozônio 9. Remoção de organismos patogênicos 10. Reator com membranas O tratamento terciário vai remover o que restou dos sólidos em suspensão, da matérias orgânica, do nitrogênio, do fósforo, metais pesados e bactérias. 1-15 Capítulo 1 É usado quando o tratamento secundário não consegue remover nitrogênio, fósforo, etc. Comumente faz-se coagulação e sedimentação seguido de desinfecção. Geralmente é usado quando pode haver contato das águas de reúso com o seres humanos. 1.22 Tecnologias de filtração em membranas Conforme as Nações Unidas, 2007 com as membranas de filtração podemos obter uma alta qualidade da água de esgoto ou das águas do mar. As membranas possuem porosidade entre 0,035μm e 0,4μm estando entre microfiltração e e ultrafiltração. Figura 1.4- Esquema simplificado de um MBR Fonte: TSG- making every drop count, dezembro 2005 Figura 1.5- Mostra as membranas com fibras ocas a esquerda e membranas planas a direita. Fonte: TSG- making every drop count, dezembro 2005 1-16 Reúso de água Existem dois processos básicos no mundo: o de fibras ocas usado pela firma Zenon e membranas planas usado pela Kubota. Ambos são bons, mas existem algumas particularidades, pois a Zenon usa fibras ocas e a Kubota membranas planas. A firma Zenon tem poro de 0,1μm (porosidade efetiva de 0,035μm e a firma Kubota tem poros de 0,4μm (0,1μm de porosidade efetiva); Na Zenon temos pulsação automática e a Kubota não. Na Zenon a pulsação faz o fluxo inverter todo 10min a 15mim para evitar entupimentos. A Kubota não tem fluxo invertido e mecanismo é mais fácil. Figura 1.6- Esquemas básicos do uso do MBR. Acima é o esquema da firma Zenon (Canadense) e abaixo da firma Kubota (japonesa). Fonte: TSG- making every drop count, dezembro 2005 1-17 Capítulo 1 Figura 1.7- Reatores de Membrana da Kubota(acima) e da Zenon( aba ixo). Fonte: TSG- making every drop count, dezembro 2005 1-18 Reúso de água Na Europa o uso do Reator de Membrana (MBR) começou em 1999 sendo que as instalações existentes variam de 25 L/s a 210 L/s. Nos Estados Unidos praticamente o primeiro processo de Reator de Membranas foi feito em 1975 na Califórnia no Condado de Orange com uma instalação de 219 L/s usando membranas de acetato de celulose. Com o passar dos anos as membranas de acetato de celulose foram substituídas por membranas de poliamidas. As membranas de fibras ocas começaram a ser feitas nos anos 1980 e foram testadas em 1992 no Condado de Orange com sucesso. Nos Estados Unidos as instalações de MBR varia de 41L/s a 440 L/s. O MBR não só elimina a necessidade do clarificador secundário numa estação de tratamento por lodo ativado, como produz um efluente de alta qualidade, chegando-se a um verdadeiro State of Art dos MBR. As aplicações de reuso por MBR tem sido em descargas de bacias sanitárias, indústrias têxteis, uso não potável, etc. As membrans são um processo em que a separação das partículas é por meio determinada pressão em uma dada concentração conforme Figura (1.8). Os processos de filtração em membranas podem ser classificados de acordo com a remoção das partículas conforme Figura (1.9): 1. Microfiltraçao (MF): a membrana tem poros que variam de 0,1μm a 1μm de diâmetro. Pode remover partículas como bactérias, cistos e oocistos. 2. Ultrafiltração (UF): neste caso as membranas variam de 0,01 a 0,1 μm e pode remover partículas e moléculas grandes, incluso bactérias e virus. 3. Osmose Reversa (RO): neste caso as membranas podem rejeitar até pequenos solutos iônicos tais como sais como o que estão livres na água mineral. 4. Nanofiltraçao (NF): neste caso as membranas são similares ao RO e a taxa de rejeição é baixa. 1-19 Capítulo 1 Figura 1.8-Membranas de osmose reversa Fonte: Naçoes Unidas, 2007 Figura 1.9- Processos de filtraçao em membranas e os materiais que podem dser retidos. Fonte: Nações Unidas, 2007 A Alemanha e Austrália usam o tratamento de lodos ativados com membranas que se chama (MBR-membrane bioreactors) para reúso de esgotos. As pressoes aumentam na seguinte ordem: MF<UF<NF<RO 1-20 Reúso de água Na Tabela (1.7) estao as caracteristicas de varios tipos de membranas. Por exemplo, uma membrana UF a pressao varia de 0,7atm a 2,0 atm ou seja, 7mca a 20mca. O diametro do poro chega até 0,1μm. O material pode ser polisulfona e usa-se fibras ocas e o fluxo é de 26 L/m2 x h a 44 L/m2xh. Tabela 1.7-Caracterisitcas importantes de membranas para aplicaçoes municipais. Caracterisiticas MF UF MBR NF RO suibmersa Pressao (atm) 0,32 a 1,4 0,7 a 2,0 -0,7 a -0,3 4,8 a 8,2 8,5 a 20,4 -4 Diametro 0,1 a 0,2 0,01 a 0,1 0,0035 a 0,001 a 0,01 1 xc 10 a 1 -3 poro(μm) 0,40 x 10 Material Polipropileno. Polipropileno Polietileno, Acetato de Acetato de Polisulfona, Polisulfona, PVDF celulosed, celulose e Polivinillidene PVDF poliamida poliamida Fluiride aromatica aromatica (PVDF) Fluxo (L/m2 x h) Modelo de configuralãp 35 a 52 26 a 44 Fibra oca Fibra espiral Operaçao Entrada/Saida Dentro para fora Fluxo transversal Fim de linha Osmonics, Dow, Pall, Koch, USfilter ntrada/Saida Dentro para fora Fluxo transversal Fim de linha Dow, Hydranautics. Koch, Norit, Pall e Zenon Firmas fornecedors oca, 10 a 35 17 a 21 17 a 21 Fibra oca, membrana plana ntrada/Saida Fluxo transversal hibrido Fim de linha Espiral Espiral Entrada e saida Fluxo transversal Entrada e saida Fluxo transversa Zenon, Kubota, Mitsubishi, USfilter, Hubedr and SegherKeppel Dow, Filme Tec, Hydranautics, Tripsep, Osmonics, Toyobo Dow, Filme Tec, Hydranautics, Tripsep, Osmonics, Koch, Trisep, Toray Fonte: Werf Facilmente se consegue que o efluente tenha turbidez <0,2 uT e que a remoção de virus seja de 4log (99,99%) dependendo do diâmetro nominal dos poros da membrana. Estas membranas seguramente removem os patogênicos como Cryptosporidium e Giardia. Foram usados em tratamento de esgotos até 50 L/s a 116 L/s; As membranas são usadas no tratamento de lodos ativados em lugar dos clarificadores secundários.É um processo de tratamento terciário. Deverão ser estudados os custos de manutenção e operação para o bom funcionamento do sistema de tratamento de membranas devendo observar os seguintes parâmetros operacionais (Tsutiya, 2001 et al). ¾ Pressao de operação das membranas ¾ Perda de carga nos módulos 1-21 Capítulo 1 ¾ ¾ Fluxo do permeado e de concentrado Condutividade elétrica do permeado As Figuras (1.10) a (1.12) mostram os modulos do chamado sistema MBR (reator em membranas). Temos a apresentaçao de um modulo, a superposiçao de outro modulo e a composiçao com três módulos. A Figura (1.13) e (1.14) mostra o corte longitudinal e transversal de um sistema de lodo ativado com membranas, conhecido como MBR (reator com membranas). Trata-se de ultrafiltraçao com diametros de poros menor que 0,1μm. Para uma simples residencia a membrana terá área de 6,25m2 pode tratar em média 0,17m3/h e no maximo 2,73 m3/dia para as horas de pico. Normalmente as membranas podem tratar até 98,28 m3/dia (1,14 L/s) com area de 225m2, sendo que acima de 3000m2 de membranas são introduzidos discos rotativos. A manutenção das membranas é feita somente uma vez por ano, onde faz-se uma limpeza com jato de ar das membranas e se retira o lodo acumulado, que deverá ser seco e encaminhado a um aterro sanitario. Durante a operação é introduzido sulfato férrico para diminuir a quantidade de nitrogênio nos esgotos. Pode ser feito em concreto ou material plástico. A qualidade do efluente de esgotos usando reatores de membrana conforme Nocachhis et al conforme Tsutyia,2001conforme Tabela (1.8). Tabela 1.8- Qualidade dos efluentes de reatores de membranas Parâmetro Valor Remoção em % DBO < 2mg/L > 99% TSS Abaixo do limite de detecção >99% TKN < 2mg/L > 96% NH3 <0,3mg/L >97% PT <0,1mg/L >96% Turbidez (uT) < 1 uT >99% Coliformes totais Abaixo do limite de detecção 100% Coliformes fecais Abaixo do limite de detecção 100% Virus Redução acima de 4log e na maioria dos >99% casos abaixo do limite de detecção Fonte: Novachis et al, 1998 in Tsutiya, 2001. A pressão de bombeamento é baixo, ou seja, somente 2mca que significa baixo custo de energia elétrica na bomba. As membranas de ultrafiltração são de material plástico denominado polisulfona (PSO). Existem outros materiais como: acetato de celuluse, polietersulfona, polipropileno, poliamida, poliacrilamida e outros 1-22 Reúso de água Custo ???? Nao nos interessa os grandes tratamento de esgotos com o uso de membranas como os reatores tradicionais produzidos pela Zenon e pels Kubota. O interesse que temos é para pequenas estaçoes de tratamento para uma casa ou centenas de casas usando reatores de membranas submersos novos. O representante das membranas fabricadas na Alemanha (Martin System do Brasil é a firma Geasanevita- engenharia e meio ambiente. http://www.geasanevita.com.br localizada na av. Faria Lima, 2894 11ºandar conjunto 113 São Paulo Telefone 3071-1680. t de Figura 1.10- Um módulo do MBR (reator em membranas) fornecido pela firma alemã SiClaro Fonte:http://www.martin-systems.de/en/produkte/downloads/Membran/siClaroMembranfilter.pdf 1-23 Capítulo 1 Figura 1.11- Dois modulos do MBR (reator em membranas) fornecido pela firma alemã SiClaro Fonte:http://www.martin-systems.de/en/produkte/downloads/Membran/siClaroMembranfilter.pdf 1-24 Reúso de água Figura 1.12- Três módulos do MBR (reator em membranas) fornecido pela firma alemã SiClaro 1-25 Capítulo 1 Figura 1.13- Corte longitudinal de um sistema de lodo ativado com as membranas da siClaro Fonte:http://www.martin-systems.de/en/produkte/downloads/Membran/siClaroMembranfilter.pdf 1-26 Reúso de água Figura 1.14- Corte transversal de um sistema de lodo ativado com as membranas da siClaro Fonte:http://www.martin-systems.de/en/produkte/downloads/Membran/siClaroMembranfilter.pdf Em instalações acima de 139 L/s é importante o uso de peneiras e tratamento primario antes do tratamento propriamente dito. Em plantas abaixo de 22 L/s o peneiramente é limpo automaticamente. Salientamos a importância da desifecção com cloro do efluente devido a facilidade de monitoramento. O lodo estabilizado deve ser compactado antes de ir para o aterro sanitário existindo equipamentos para isto. 1.23 Riscos a saúde pública Um dos grandes perigos do reúso para a saúde pública é quando não se faz o tratamento e a desinfeção, podendo ocasionar doenças como: colera, febre tifoide, disenteria, helmintos. Infelizmente alguns paises no mundo usam os esgotos sem tratamento na agricultura. Alguns dos patógenos que se podem encontrar num esgoto bruto são os seguintes: 1-27 Capítulo 1 Tabela 1.9- Exemplos de patógenos associados a esgotos municipais Protozoario Giardia lamblia, Crysptosporidium sp Helmintos Ascaris, Toxocara, Taenia, ancylostoma Virus Hepatite A, Rotavirus, Enteroviroses Doenças causadas Salmonella sp, Vibrio cholerae, Legionellacease por bacterias Fonte: Nações Unidas, 2007 Desinfecção O objetivo da desinfecção é matar ou inativar os microorganismos patogênicos, vírus e parasitas da água de esgotos tratadas. Comumente a desinfecção se utiliza de fortes oxidantes como o cloro, ozônio, bromo, mas todos eles na deixam inativo os ovos de helmintos, conforme Nações Unidas, 2007. Cloro: é o mais usado desinfetante, mas a presença de sólidos em suspensão, materiais orgânica ou amônia na água causam problemas para a sua eficiência. Os sólidos em suspensos agem como um escudo para os microorganismos que se protegem do cloro. O cloro pode ter alguns efeitos negativos em certas irrigações de determinadas culturas e em ambiente aquático. A retirada do cloro, ou seja, a decloração é um processo muito caro para ser usado no reúso. Ultravioleta: a radiação UV inativa o microorganismo para reprodução e não cria subproduto. Ozônio: é um ótimo desinfetante, mas é caro. Devemos ter um tempo correto de contato e uma concentração adequada de ozônio. Deve ser estudado para cada caso qual a melhor solução. Ovos de Helmintos: os ovos de helmintos possuem diâmetro que varia entre 20 μm a 80μm, densidade relativa entre 1,06 a 1,15 e altamente pegajoso. Somente podem ser inativos com temperaturas acima de 40ºC. Os processos de coagulação, sedimentação, floculação removem os ovos de helmintos. 1-28 Reúso de água 1.24 Rede dual Na cidade de São Petersburgo, na Flórida, existem duas redes: água potável e água não potável, conforme Figuras (1.15) e (1.16). Figura 1.15 - Sistema de rede dual na Flórida Figura 1.16 - Sistema de rede dual A água não potável provém do tratamento de esgotos sanitários e se destina somente a rega de jardins públicos e gramados privados. Funciona desde 1977. O sistema dual diariamente supre mais de 75.600m3/dia (875 L/s). Na Califórnia 63% do volume de águas de esgotos tratadas são usadas na agricultura. Na Tabela (1.8) estão os volumes de esgotos tratados e usados na agricultura nos estados da Califórnia e Flórida. Tabela 1.10 - Volume de esgotos aproveitado na agricultura Estados Volume anual de esgotos tratados que vão para a agricultura Califórnia 6,6m3/s Flórida 3,9m3/s Quando há tratamento e desinfecção do águas cinzas, pode ser feita irrigação com o mesmo. 1-29 Capítulo 1 1.25 Guia para reúso da água da USEPA A USEPA apresenta nas Tabelas (1.9) e (1.10) com orientações para as várias modalidades de reúso. Por exemplo, para reúso urbano necessitamos de tratamento secundário, filtração e desinfecção. Os parâmetros como pH, DBO, uT, cloro e coliformes fecais devem ser monitorados com espaçamentos variados. Tabela 1.9 - Orientações para reúso da água da USEPA Tipo de reúso Tratamento Parâmetros Monitoramento pH de 6 a 9 Mensal Secundário DBO ≤ 10mg/L Semanal Reúso Urbano Jardins, lavagens de Filtração ≤ 2 uT Continuadamente veículos Descarga em bacias sanitárias Área de acesso restrito para irrigação Desinfecção Secundário Desinfecção Locais onde o público é proibido Coliformes fecais não detectáveis Cloro residual mínimo de 1mg/L Diariamente Continuadamente pH de 6 a 9 Semanal DBO ≤ 30mg/L Semanal. ≤ 30mg/L TSS ≤ 200 Coliformes fecais coli Cloro residual mínimo de 1mg/L Diário Diário Continuadamente Fonte: adaptado da USEPA Tabela 1.10- continuação- Orientações para reúso da água da USEPA Tipo de reúso Tratamento Parâmetros Monitoramento pH de 6 a 9 Semanalmente Secundário DBO ≤ 10mg/L Semanal Recreacional (contato acidental Filtração ≤ 2 uT Continuadamente parcial ou total na pesca ou velejamento) Desinfecção Paisagismo Secundário Coliformes fecais não detectáveis Cloro residual mínimo de 1mg/L DBO ≤ 30mg/L 1-30 Diariamente Continuadamente Semanal. Reúso de água Desinfecção (locais onde o público tem contato) Uso na construção civil Secundário Desinfecção (compactação de solo, lavagem de agregados, execução de concreto) Uso Industrial Secundário Desinfecção (once through cooling) Uso Industrial Secundário Desinfecção Coagulação química e filtração (recirculationg cooling towers) Uso ambiental (uso em wetlands, Secundário Desinfecção ≤ 30mg/L TSS Diário ≤ 200 Coliformes fecais coli Cloro residual mínimo de 1mg/L Diário DBO ≤ 30mg/L Semanal. ≤ 30mg/L TSS Diário ≤ 200 Coliformes fecais coli Cloro residual mínimo de 1mg/L Diário DBO ≤ 30mg/L Semanal. ≤ 30mg/L TSS Diário ≤ 200 Coliformes fecais coli Cloro residual mínimo de 1mg/L pH de 6 a 9 Diário DBO ≤ 30mg/L Semanal. ≤ 30mg/L TSS Diário ≤ 200 Coliformes fecais coli Cloro residual mínimo de 1mg/L pH de 6 a 9 Diário semanal DBO ≤ 30mg/L ≤ 30mg/L TSS ≤ 200 Coliformes Semanal. Diário Diário 1-31 Continuadamente Continuadamente Continuadamente Diário Capítulo 1 alagados, várzeas e despejos em córregos fecais coli Cloro residual mínimo de 1mg/L Continuadamente Fonte: adaptado da USEPA 1.26 Estado de New Jersey O Estado de New Jersey, 2005 recomenda se utilizar do esgoto sanitário tratado somente a partir da vazão de > 4,4 L/s (380m3/dia) Recomenda ainda que se o reúso for usado em áreas públicas Tipo I, isto é, aquelas em que o público pode ter contato com a água, deve seguir o seguinte: ¾ Desinfecção com 1,0mg/l de cloro com tempo de contato mínimo de >15mim; ¾ Se usar desinfeçcão coml Ultravioileta a dosagem mínima deve ser de 100 mJ/cm2 e neste caso uT<2; ¾ Pode também ser usado ozônio; ¾ Os coliformes fecais < 14 /100mL ¾ O sólido total em suspensão TSS < 5mg/L ¾ O nitrogênio total (NO3 + NH3) ≤ 10mg/L ¾ Não pode ser irrigado mais de ≤ 50mm/semana. 1.27 Estado da Geórgia O Estado da Geórgia recomenda que o uso das águas de esgotos tratadas (reúso) deve obedecer no mínimo: ¾ Turbidez ≤ 3 uT ¾ DBO5 ≤ 5 mg/L ¾ TSS ≤ 5mg/L ¾ Coliformes fecais ≤ 23/100mL ¾ pH entre 6 a 9 ¾ O desinfetante deve ser detectável em qualquer ponto. 1.28Estado da Flórida Em lugares onde será usada a água de reúso para descargas em vasos sanitários, se recomenda que; ¾ Aplicado a hotéis, motéis, prédios de apartamentos e locais onde o usuário não tem acesso ao sistema predial de instalações para reparos e modificações. ¾ Não pode ser usado em residências onde o usuário pode ter interferência nas instalações prediais. ¾ A água de reúso deverá ter cor azul. ¾ As tubulações deverão ter cor vermelha. 1-32 Reúso de água 1.29 Estado do Texas A água de reúso para descarga em bacias sanitárias deve ter segundo NRRI 97-15 do Estado do Texas: ¾ BDO5 ≤ 5 mg/L ¾ Coliformes fecais ≤ 75/100mL ¾ Cor azul da água ¾ Análise uma vez por semana ¾ Caso a água fique armazenada mais de 24h deverá ser desinfetada. Para irrigação de gramado, isto é, paisagismo é exigido: ¾ BDO5 ≤ 10 mg/L ¾ Turbidez ≤ 3uT ¾ Coliformes fecais ≤ 75/100mL ¾ Análise uma vez por mês ¾ Caso a água fique armazenada mais de 24h deverá ser desinfetada. No Estado do Texas é proibida a irrigação com água de esgotos bruta, isto é, sem tratamento. É necessário autorização dos órgãos de saúde quando o águas cinzas tem vazão maior ou igual 0,2 L/s (17m3/dia) 1.30 Uso da água de reúso A água de reúso pode ser usada em; ¾ Fontes decorativas ¾ Lagos para enfeite ¾ Incêndio ¾ Lavagem de ruas 1.31 Padrões de qualidade da água para Reúso Não existe legislação brasileira quanto ao reúso, entretanto o Sinduscon- São Paulo, 2005 definiu 4 classes de água para reúso. Água de Reúso Classe 1 São para águas tratadas, destinadas a edifícios em descargas de bacias sanitárias, lavagem de pisos, chafarizes, espelhos de água, lavagem de roupas, lavagem de veículos, etc conforme Tabela (1.12). 1-33 Capítulo 1 Tabela 1.11- Água de reúso classe 1 Água de Reúso Classe 2 São para águas tratadas destinadas a construção de edifícios como lavagem de agregados, preparação de concreto, compactação de solo, controle de poeira, conforme Tabela (1.12). Tabela 1.12 - Água de reúso classe 2 1-34 Reúso de água Água de Reúso Classe 3 São para águas tratadas destinadas a irrigação de áreas verdes e rega de jardins, conforme Tabela (1.13). Tabela 1.13 - Água de reúso classe 3 Água de Reúso Classe 4 São para águas tratadas destinadas a resfriamento de equipamentos de ar condicionado e com água a ser usada em torres de resfriamento com recirculação e sem recirculação, conforme Tabela (1.15). 1-35 Capítulo 1 Tabela 1.14 - Água de reúso classe 4 1.32 Normas da ABNT Existe uma norma da ABNT, norma NB-570 de março de 1990, que trata sobre o Projeto de Estações de Tratamento de Esgotos Sanitários, porém desconhecemos normas para estações de tratamento físico-químico de efluentes industriais. 1.33 Custos O custo de água de reúso para março de 2005 segundo Hespanhol e Mierzwa, 2005 é R$ 1,80/m3. Os custos das estações de tratamento de esgotos estão na Tabela (1.15). Tabela 1.15 - Custos de Estações de Tratamento em dólares americanos por habitante. Estação de Tratamento de Esgotos Custo (US$ /habitante) Lodo ativado 68 Lagoa de estabilização 29 Reatores UASB com pós-tratamento 23 1US$= R$ 2,20 setembro de 2006 1-36 Reúso de água Segundo Asano, 2001 os custos variam numa faixa muito grande. Por exemplo, na Califórnia o custo da água de reúso provindo dos esgotos sanitários é de US$ 0,50/m3 que é muito grande para ser usado na agricultura, mas entretanto pode ser usado em rega de gramados e campos de golfe e praças publicas. Há uma idéia errada de que a água de reúso é sempre mais barata que a água potável. A Califórnia usa para amortização de capital o prazo de 20anos. Na cidade de Fukuoka no Japão sempre citada nestes assuntos de reuso o custo da água de reuso é de US$ 2,00/m3 enquanto que a água potável é US$ 1,9/m3. O custo para o consumidor na mesma cidade é US$ 3,0/m3 para a água de reuso e US$ 3,7/m3 para a água potável.No Japão é usado 20anos como tempo de amortização de capital. 1-37 Capítulo 1 1.34 Bibliografia e livros consultados. -ABNT NB- 570/1990 - Projeto de estações de tratamento de esgoto sanitário. 11páginas. -ABNT NBR 5626/1998 - Instalações prediais de água fria, 41páginas. -BORROWS, JOHN. Water Reuse: considerations for commissions. The National Regulatory Research Institute. Ohio, june, 1997, acessado em 15 de junho de 2006. -ASANO, TAKASHI. Water from (wastewater- the dependable water resource). Lido em Stockholm Water Prize Laureate Lecture em 2001, Sweden. Professor do Departamento de Engenharia Civil da Universidade de Davis na Califórnia. -CIEAU: http://www.cieau.com/ . Página francesa de informação com dados sobre consumo de água. -ESTADO DA CALIFORNIA. California Code of Regulation (CCR) chapter 62610 Title 22, 1978 e 2004. Reuse of Reclaimed water and land applications. -ESTADO DA GEORGIA. Guidelines for Water Reclamation and Urban Water Reuse. 20 de fevereiro de 2002. -ESTADO DE NEW JERSEY. Reclaimed Water for beneficial Reuse- A NJDEP Techical Manual. Janeiro de 2005. -FETTER, C.W. Applied Hydrologeology. 3a ed. Prentice Hall, 1994, ISBN 002-336490-4, 691páginas. -JORDÃO, EDUARDO PACHECO e PESSÔA, CONSTANTINO ARRUDA. Tratamento de Esgotos Sanitários. 4ª ed. 2005, 906páginas. -MANCUSO, PEDRO CAETANO SANCHES et al. Reúso de água. USP, 2003, 579páginas, ISBN 85-204-1450-8. -MIERZWA, JOSE CARLOS e HESPANHOL, IVANILDO. Água na indústriauso racional e reúso. ISBN 85-86238-41-4 Oficina de Textos, 143páginas. -MIERZWA, JOSÉ CARLOS. O uso racional e o reúso como ferramentas para o gerenciamento de águas e efluentes na indústria. São Paulo, EPUSP, 2002, Tese de Doutoramento, 399páginas. -NATIONAL REGULATORY RESERCH INSTITUTE (NRRI). Water Reuse.considerations for commissions, junho de 1997, Ohio University.- Johhn D., Borrows e Todd Simpson. NRRI 97-15, 127páginas. -NUNES, JOSÉ ALVES. Tratamento físico-químico de águas residuárias Industriais. 1996, 277páginas. -SINDUSCON-SP. Conservação e Reúso da água em edificações. São Paulo, 2005, 151páginas. -TSUTIYA, MILTON TOMOYAUKI e SCHNEIDER, RENÉ PETER. Membranas filtrantes; para o tratamento de agua, esgoto e água de reúso. ABES, 200’1, 234p. -TOMAZ, PLÍNIO. Conservação da água. Editora Parma, Guarulhos, 1999, 294 p. 1-38 Reúso de água -TOMAZ, PLÍNIO. Economia de água. São Paulo, Navegar, 2001, 112p. ISBN 85-87678-09-4. -TOMAZ, PLÍNIO. Previsão de consumo de água. São Paulo, Navegar, 2000, 250 p. ISBN: 85-87678-02-07. -UNEP (UNITED NATIONS ENVIRONMENT PROGRAME). Water and wastewater reuse- a environmentally sound approach for sustainable urban water management. In Colaboration with Japan, 2007. -USEPA (U.S. ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY). Guidelines for Water Reuse. EPA/625/R-04/108 setembro de 2004 acessado em 15 de junho de 2006 http://www.epa.gov/ -VICKERS, AMY. Handbook of Water use and conservation. Waterflowpress, 2001,446paginas, ISBN 1-931579-07-5 www.nrri.ohio-state.edu -YAMAGATA, HIROKI E OGOSHI, MASASHI. On-site insight into reuse in Japan. Jornal Water21. IWA (International Water Associtation) 1-39 Tanque Séptico Capítulo 2 Tanque séptico A interligação complexa dos sistemas de água doce exige que o manejo hídrico seja holístico. Agenda 21. Córrego restaurado em Dusseldort, Alemanha 2-1 Capítulo 2 SUMÁRIO Ordem Assunto Página Capítulo 2 - Tanque séptico 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 2.13 Introdução Normas brasileiras Sistemas de tanques sépticos Caixa de gordura Tanque séptico Septo difusor Efluente do sistema de Tanque séptico + septos difusores Remoção do lodo Custo Reúso Estudo de caso Adsorção em carvão ativado Bibliografia e livros consultados 2-2 Tanque Séptico CapÍtulo 2- Tanque séptico 2.1. Introdução Os tanques sépticos eram antigamente chamado de fossas sépticas. O tanque séptico pode atender uma residência ou até 300 unidades (1500pessoas). É muito usado na França e no Japão, pois conseguem de uma maneira bem econômica e baixíssima manutenção, redução de DB0 de 96%. A Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) varia de >200mg/L a >750mg/L sendo a média de 350 mg/L. O chamado sistema tanque séptico tem um tratamento complementar e adotamos o tratamento aeróbio com septo difusores devido ao baixo custo de implantação, manutenção e operação. Devido a isto, a escolha que fizemos foi sobre sistema de tanque séptico existente no Brasil, onde o tanque séptico faz a redução anaeróbica e os septos difusores (tecnologia francesa) a redução aeróbica. Devido a altíssima redução de DBO o efluente dos Tanques Sépticos podem ser usados como água de reúso. 2.1 Normas brasileiras As normas brasileiras da ABNT sobre Tanque sépticos são duas: ¾ NBR 7229/93 sobre Projeto, Construção e operação de sistemas de tanques sépticos. ¾ NBR 13969/97 sobre Tanques sépticos-unidades de tratamento complementar e disposição de efluentes líquidos. Construção e Operação. Tivemos a oportunidade de conversamos com o industrial e pesquisador francês sr. François Neveux que fabrica 25% dos tanques sépticos na França. Na França não se separa o graywater (água cinza) do blackwater (esgoto sanitário), sendo o todo o tratamento feito junto. Informou ainda que para o dimensionamento da caixa de gordura seguem as normas alemãs da DIN. 2.3 Sistemas de tanques sépticos Os sistemas de tanques sépticos são basicamente o seguinte: ¾ Caixa de gordura que deve ser bem maior que a das normas brasileiras. ¾ Tanque séptico propriamente dito, que é um tratamento primário anaeróbico que atinge a redução de DBO de 60%. ¾ Septo difusor que é tratamento secundário aeróbico que juntamente com o tratamento primário atinge redução de DBO de 96%. 2-3 Capítulo 2 2.4 Caixa de gordura O dimensionamento correto da caixa de gordura é muito importante para o bom funcionamento do sistema de tanque sépticos, conforme Figura (2.1) motivo pelo qual vamos nos dedicar um pouco mais visto haver pouca literatura brasileira sobre o assunto. Figura 2.1 – Caixa de gordura Fonte: Jordão et al, 2005 As caixas de gorduras devem obedecer a quatro critérios básicos para o seu perfeito funcionamento. 1. Tempo de detenção: deverá haver um tempo de detenção suficiente para que as gorduras e o óleo sejam emulsionadas, separadas e que flutuam na superfície da caixa de gordura. 2-4 Tanque Séptico 2. Temperatura: a caixa de gordura deve permitir que os esgotos tenham a sua temperatura aumentada suficientemente para emulsionar a gordura e separá-las. 3. Turbulência: a turbulência deverá ser evitada, pois poderá atrapalhar a subida da gordura. 4. Volume da caixa: deve ser adequado para permitir o armazenamento da gordura durante os intervalos de limpeza. Os óleos e graxas, segundo Jordão, 2005 estão presentes nos esgotos de 30mg/L a 70mg/L conforme já constatado em quatro estações de tratamento de esgotos sanitários. Em projetos de hospitais, restaurantes e cozinhas industriais é normalmente adotado 100mg/L de óleo e gorduras sendo este a base do dimensionamento das caixas de gordura pela EPA. Algumas cidades americanas admitem limites de óleo e gorduras que variam de 150mg/L a 300mg/L, sendo a média de 200mg/L. O óleo pode-se apresentar da seguinte maneira: • Óleo livre: que está presente nas águas pluviais em glóbulos maiores que 20μm. Eles são separados devido a sua baixa gravidade específica e eles flutuam. • Óleos emulsionados mecanicamente: estão dispersos na água de uma maneira estável. O óleo é misturado a água através de uma emulsão mecânica, como um bombeamento, a existência de uma válvula globo ou uma outra restrição do escoamento. Em geral os glóbulos são da ordem de 5μm a 20μm. • Óleo emulsionado quimicamente: as emulsões deste tipo são geralmente feitas intencionalmente e formam detergentes, fluidos alcalinos e outros reagentes. Usualmente possuem glóbulos menores que 5μm. • Óleo dissolvido: é o óleo solubilizado em um líquido que é um solvente e pode ser detectado usando análises químicas, por exemplo. O separador óleo/água não remove óleo dissolvido. • Óleo aderente a sólidos: é aquele óleo que adere às superfícies de materiais particulados. Existem caixas de retenção de óleos e graxas do tipo API- American Petroleum Institute, conforme Figura (2.2). 2-5 Capítulo 2 Figura 2.2 - Caixa de retenção de óleos e sedimentos conforme API com profundidade mínima de água de 0,90m e máxima de 2,40m. Fonte: City of Eugene, 2001 Uma caixa de dimensões muito pequena acarretará a perda de todo o sistema, sendo que a ABNT deverá alterar as normas vigentes. As caixas de gorduras da firma Rotogine são feitas em polietileno e possuem volume de 100 litros a 8.000 litros, conforme Figura (2.3). 2-6 Tanque Séptico Caixa de gordura 100 litros a 500 litros Gordura flutuante Água limpa Resíduos pesados + gordura digerida [email protected] Figura 2.3 - Caixa de gordura Fonte: http://www.rotogine.com.br/ A caixa de gordura da Figura (2.4) é o modelo recomendado pelo Estado da Carolina do Norte, 2002. Figura 2.4 - Caixa de retenção de gordura Fonte: Estado da Carolina do Norte, 2002. Método da velocidade de ascensão (por área de superfície) Nunes,1996 apresenta uma outra maneira para se dimensionar uma caixa de gordura através da equação: Área (m2)= vazão (m3/h) x 1,5/ velocidade mínima de ascensão (m/h). Sendo a velocidade de ascensão das partículas menores de 4mm/s, ou seja, 14,4 m/h. 2-7 Capítulo 2 Para partículas com diâmetro de 150μm a velocidade de ascensão é de 3,6m/he para partículas com diâmetro de 60μm a velocidade de ascensão será 0,6m/h. Exemplo 2.1 Supondo velocidade mínima de ascensão de 3,6m/h para indústria com 300 empregados. Quota per capita: 70 litros/dia x empregado e funcionamento de 8h/dia. Vazão = 70x 300 = 21.000 litros/dia= 21.0000/ 8h= 2.625 litros/h= 2,625m3/h Vazão de pico= 2,625m3/h x 1,50= 3,49m3/h Área (m2)= vazão (m3/h) x 1,5 / velocidade mínima de ascensão (m/h) Área (m2)= 3,49m3/h / 0,6m/h= 5,8 m2 Adotando tempo de retençao de 30min teremos: Volume= 2,625m3/h x (30min / 60s)= 1,31m3 Adotando: L= comprimento (m) B= largura (m) Supondo: L= 1,5 B A= L x B A= 1,5 B2 A= área (m2)= 5,8m2 5,8= 1,5 B2 B= 1,97m L= 1,5 x B= 1,5 x 1,97= 2,96m Altura da caixa V= L x B x H 1,31m3 = 2,96 x 1,97 x H H= 0,22m Adota H= 1,00m Método do tempo de detenção Metcal&Eddy, 1991 recomenda que a caixa de gordura coletiva para que a flotação das gorduras seja efetiva deve deter o efluente no mínimo em 30 (trinta) minutos. Muitas vezes no critério de detenção é usado de 20min a 25min para detenção. Nunes, 1996 recomenda tempo de detenção de 3min a 5min quando a temperatura for abaixo de 25ºC e, quando acima, adota-se até 30min de detenção. Exemplo 2.2 Considerando a vazão de 2,625m3/h calcular o volume referente a detenção de 30min, segundo Metcal&Eddy, 1991. Volume= (30min/60) x 2625litros/h= 1313 litros 2-8 Tanque Séptico A gordura não deverá ocupar mais de 75% do volume da caixa e deverá rotineiramente ser retirada para ser enterrada ou usada na indústria de sabão. As gorduras residenciais, segundo Jordão et al, 2005, não são muito puras e não podem ser aproveitadas. Caso não seja retirada a gordura das caixas, ela será arrastada com o efluente, causando problemas no tratamento. Método da EPA1 para restaurantes Este método é baseado empiricamente no valor limite de óleos e gorduras de 100mg/L, conforme Estado da Carolina do Norte, 2002. Consumo por refeição: 20 litros Fator de armazenamento mínimo= 1,7 máximo=2,5 Fator de carga mínimo=0,5 máximo= 1,25 médio= 1,0 baixo= 0,80 Volume mínimo da caixa de gordura= 3.000 litros V= (número de assentos) x 20litros/refeição x (Fator de armazenamento) x 1/2 do número de horas aberto) x (fator de carga) Exemplo 2.3 Dimensionar a caixa de gordura para restaurante com 50 assentos, trabalhando 8 horas/dia com 20litros por refeição, usando fator de armazenamento igual 2,0 e fator de carga igual a 1,0. V= (número de assentos) x 20litros/refeição x (Fator de armazenamento) x 1/2 do número de horas aberto) x (fator de carga) V= (50 assentos) x 20litros/refeição x (2,0) x 1/2 de 8 horas aberto) x (1,0) V= 8.000litros Método da EPA1 para hospitais Volume mínimo= 3.000litros Fator de armazenamento mínimo=1,7 máximo= 2,5 Consumo por refeição= 18litros/refeição Fator de carga Máquina de lavar prato= 1,25 Sem máquina de lavar prato= 0,75 Exemplo 2.4 Dimensionar a caixa de gordura de um hospital com 100 pacientes e 10 pessoas para atendimento. V= (número de refeições servidas no dia) x (consumo/refeição) x (fator de armazenamento) x (fator de carga) Refeições= 100 x 3 + 10 x 3 = 330 refeições V= 330 x 18 x 1,25 x 2,0 = 14.850 litros 2-9 Capítulo 2 2.5 Tanque séptico Nas Figuras (2.5) a (2.7) podemos ver um tanque séptico feito em polietileno, sendo que o volume varia de 1.000litros até 8.000 litros. 2-10 Tanque Séptico Figura 2.5 - Esquema de tanque séptico prismático retangular de câmara única. Fonte: Jordão et al, 2005. O volume do tanque séptico deve ser obtido pela equação: V= 1000 + N (C x T + K x Lf) Sendo: V= volume do tanque séptico (litros) N= número de pessoas C= contribuição de despejo por pessoa, geralmente 50 litros/dia T= período de detenção= 1 dia K= fator de limpeza para 5 anos= 225 Lf= contribuição do lodo fresco= 0,20 litros/pessoa 2-11 Capítulo 2 Fossa séptica (tanque séptico) de polietileno (1000L a 8000L) [email protected] Figura 2.6 - Tanque séptico de polietileno de 1.000 litros a 8.000 litros Fonte:http://www.rotogine.com.br/ Corte do tanque séptico Tampa removível Tubo PVC Ø100mm Afluente vem da caixa de gordura Tubo PVC Ø100mm efluente vai para Filtro Anaeróbio/ Sépto Difusor Vedação nos tubos PVC com silicone h1 h2 Cesto com brita nº 3 ou 4 Ø externo Corte - Tanque Séptico s/ escala [email protected] Figura 2.7 - Corte esquemático do Tanque séptico Fonte:http://www.rotogine.com.br/ Exemplo 2.5 Dimensionar um tanque séptico para 70 pessoas N= 70 C= 50 litros/dia T= 1dia K= 225 para limpeza de 5 em 5 anos. Lf= 0,20 litros/pessoa V= 1000 + N (C x T + K x Lf) V= 1000 + 70 (50 x 1 + 225 x 0,20)= 7.650 litros Portanto, usaremos um tanque séptico de polietileno com 8.000 litros de capacidade. 2-12 Tanque Séptico Os tanques sépticos podem atingir até 1500 casas, conforme se pode ver na Figura (2.8), com a vantagem da manutenção ser feita de 5 em 5 anos e de não haver fornecimento de energia elétrica ou peças girantes. Fossas sépticas e tanques anaeróbios: 1.500 casas [email protected] Figura 2.8 - Bateria de tanques sépticos para 300casas 2.6 Septo difusor (tratamento secundário) O septo difusor é o tratamento secundário aeróbico e que faz com que todo o sistema tenha redução de 96% de DBO, conforme Figura (2.9) e (2.10). Septo difusor-(aeróbio) [email protected] Figura 2.9 - Septo difusor Fonte:http://www.rotogine.com.br/ 2-13 Capítulo 2 Septo difusores: tratamento Aeróbio [email protected] Figura 2.10 - Vários septos difusores Fonte:http://www.rotogine.com.br/ Os septos difusores é tecnologia francesa e possuem dois modelos (Tipo I e Tipo II) e são feitos em polietileno e bidim. O modelo antigo tinha 250litros/dia de capacidade de tratamento e com dimensões de 1,22m x 0,65m x 0,20m. O novo septo difusor (Tipo II) é mais usado é para capacidade de 1000 litros /dia e possui as dimensões de 1,20m x 1,00m x0,40m. Tabela 2.1 - Dimensões e capacidade dos septos difusores Dimensões Tipo Capacidade de tratamento 1,22 x 0,65 x 0,20 I 250 l/dia 1,20 x 1,00 x 0,40 (melhor) II (mais usado) 1000 l/dia Exemplo 2.6 Dimensionar a quantidade de septo difusor tipo II para cozinha com 120 empregados. Considerando consumo de 70 litros/dia x empregado Consumo médio diário=70 x 120= 8.400 litros/dia Como o septo-difusor Tipo II é para 1000 litros/dia, N= 8.400 / 1000= 8,4 septos-difusores Como são em pares, adotamos 10 septo-difusores Tipo II. 2.7 Efluente do sistema do Tanque séptico + septos difusores As normas brasileiras sobre Tanque sépticos prevêem o uso do efluente em: ¾ Rega de jardim ¾ Lavagem de pátio ¾ Irrigação subsuperficial de jardins ¾ Uso em descarga em bacias sanitárias. 2-14 Tanque Séptico ¾ Poço absorvente ¾ Vala de infiltração ¾ Rede Pública ¾ Corpo de água Jordão et al, 2005 recomenda que a disposição do efluente de um sistema de tanque séptico seja destinado ao sumidouro, vala de infiltração, vala de filtração ou filtro de areia. Lançamento em curso de água Para o lançamento do efluente num curso de água o mesmo deverá obedecer a Conama-Resolução nº 357 de 17 de março de 2005, onde os corpos de água são classificados em águas doces e águas salinas. As águas doces são classificadas em: ¾ Classe especial ¾ Classe 1 ¾ Classe 2 ¾ Classe 3 ¾ Classe 4 Na Tabela (2.1) estão as exigências para as águas doces das Classe 1 a Classe 3. Tabela 2.1 - Padrões da Resolução Conama 357/2005 para águas doces OD CF DBO (Oxigênio (Coliformes (Demanda Águas doces Bioquímica de Dissolvido) Fecais) Oxigênio) ( (mg/L) (mg/L) NMP/100mL) Classe 1 3 6 200 Classe 2 5 5 1000 Classe 3 10 4 Classe Especial -são as águas destinadas abastecimento humano com desinfecção -preservação do equilíbrio natural das comunidades aquáticas -preservação dos ambientes aquáticos. Classe 1 - são as águas doces para abastecimento humano após tratamento simplificado; - preservação das comunidades aquáticas; 2-15 Capítulo 2 - recreação de contato primário, tais como natação, esqui aquático e mergulho. Classe 2 - são as destinadas ao abastecimento humano após tratamento; - proteção das comunidades aquáticas; - recreação de contato primário, tais como natação, esqui aquático e mergulho; - irrigação de hortaliças, plantas frutíferas e de parques, jardins, campos de esporte e lazer, com os quais o público possa vir a ter contato direto. Classe 3 - são as destinadas ao abastecimento humano após tratamento convencional ou avançado; - irrigação de culturas arbóreas, cerealíferas e forrageiras; - pesca amadora; - recreação de contato secundário; - dessedentação de animais. 2-16 Tanque Séptico Classe 4 - são as águas destinadas da navegação; - harmonia paisagística. O efluente poderá ser desinfetado com hipoclorito de sódio, havendo possibilidade de a dosagem ser automática. Exemplo 2.7- Extraído de Nunes, 1996 Um rio apresenta DBO média de 1,0mg/L e vazão crítica de 10m3/s= 36.000m3/h. Após o lançamento industrial de 24m3/h de DBO de 85mg/L, pede-se calcular a DBO em que ficará o rio após o lançamento. DBO= (Qrio x DBOrio + Qind x DBO ind) / (Qrio + Qind) DBO= (36.000 x 1,0 + 24 x 85) / (36.000+24)= 1,056 mg/L Exemplo 2.8- Extraído de Nunes, 1996 Um rio apresenta OD média de 7,0mg/L e vazão crítica de 10m3/s= 36.000m3/h. Após o lançamento industrial de 24m3/h de OD de 0mg/L, pedese calcular a OD em que ficará o rio após o lançamento. OD= (Qrio x ODrio + Qind x OD ind) / (Qrio + Qind) OD= (36.000 x 7,0 + 24 x 0) / (36.000+24) = 6,99 mg/L 2-17 Capítulo 2 2.8 Remoção do lodo De cada 5 em 5 anos ou conforme o intervalo escolhido será retirado por caminhão tanque o lodo digerido no tanque séptico e encaminhado para uma Estação de Tratamento de Esgoto Pública. 2.9 Custo Os custos de materiais dos produtos da Rotogine estão nas Tabelas (2.2) a (2.4) em dólares americanos do dia 9 de setembro de 2006 (1US$= R$2,33). Tabela 2.2 - Custos dos tanques sépticos em polietileno Capacidade Custo do Tanque séptico (litros) 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 US$ 227 370 601 858 990 1247 1449 1549 Fonte: 1US$= R$ 2,33 de 8/9/06 Tabela 2.3 - Custos dos septos difusores em polietileno e bidim Septor difusor Capacidade de tratamento US$ 1,22m x 0,65m x 0,20m (Tipo I) 250 l/dia 123 1,20m x 1,00m x 0,40m (Tipo II) 1000 l/dia 549 Fonte: 1US$= R$ 2,33 de 8/9/06 2-18 Tanque Séptico Tabela 2.4 - Custos das caixas de gorduras em polietileno Dimensões Área Capacidade e diâmetro superfície Altura Custo da caixa de gordura Litros 100 250 500 1000 1500 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 (m) 0,80x0,50 1,04x 0,72 0,82x1,12 1,22 1,22 1,55 1,55 2,3 2,3 2,3 2,3 2,3 (m2) 0,40 0,75 0,92 1,16 1,16 1,87 1,87 4,12 4,12 4,12 4,12 4,12 (m) 0,650 0,740 1,230 1,400 1,800 1,595 2,160 1,700 1,900 2,100 2,250 2,500 US$ 74 90 186 261 289 366 784 1130 1356 1381 1495 1609 Fonte: 1US$= R$ 2,33 de 8/9/06 2.10 Reúso Os efluentes dos sistemas de tanque sépticos incluso o septo difusor reduz a DBO em 96% e pode ser aproveitado. Uma aplicação de reúso é na construção civil, como a feitura de concreto para elaboração de blocos. É previsto pela norma brasileira que o mesmo pode ser usado em descarga em bacias sanitárias, mas não fixa parâmetros de qualidade que não existiam na época da elaboração das mesmas. Usando padrões americanos da USEPA, conforme Tabela (2.5) e (2.6) para descarga em bacias sanitárias, deve ser obedecido no mínimo a pH entre 6 a 9, DBO menor que 10mg/L e turbidez menor que 2uT e não sendo detectável coliformes fecais e com cloração mínima de 1 mg/L. 2-19 Capítulo 2 Tabela 2.5 - Orientações para reúso da água da USEPA Tipo de reúso Tratamento Parâmetros Monitoramento pH de 6 a 9 Mensal Secundário DBO ≤ 10mg/L Semanal Reúso Urbano (jardins, lavagens de Filtração ≤ 2 uT Continuadamente veículos, Descarga em bacias sanitárias Área de acesso restrito para irrigação Desinfecção Secundário Desinfecção (locais onde o público é proibido) Coliformes fecais não detectáveis Cloro residual mínimo de 1mg/L Diariamente Continuadamente pH de 6 a 9 Semanal DBO ≤ 30mg/L Semanal. ≤ 30mg/L TSS ≤ 200 Coliformes fecais coli Cloro residual mínimo de 1mg/L Diário Diário Fonte: adaptado da USEPA 2-20 Continuadamente Tanque Séptico Tabela 2.6 - Orientações para reúso da água da USEPA Tipo de reúso Tratamento Parâmetros Monitoramento pH de 6 a 9 Semanalmente Secundário DBO ≤ 10mg/L Semanal Recreacional (contato acidental Filtração ≤ 2 uT Continuadamente parcial ou total na pesca ou velejamento) Desinfecção Paisagismo Secundário Desinfecção (locais onde o público tem contato) Uso na construção civil Secundário Desinfecção (compactação de solo, lavagem de agregados, execução de concreto) Uso Industrial (once cooling) Secundário Desinfecção through Uso Industrial Secundário Desinfecção Coliformes fecais não detectáveis Cloro residual mínimo de 1mg/L Diariamente Continuadamente DBO ≤ 30mg/L Semanal. ≤ 30mg/L TSS Diário ≤ 200 Coliformes fecais coli Cloro residual mínimo de 1mg/L Diário DBO ≤ 30mg/L Semanal. ≤ 30mg/L TSS Diário ≤ 200 Coliformes fecais coli Cloro residual mínimo de 1mg/L Diário DBO ≤ 30mg/L Semanal. ≤ 30mg/L TSS Diário ≤ 200 Coliformes fecais coli Cloro residual mínimo de 1mg/L pH de 6 a 9 Diário DBO ≤ 30mg/L Semanal. 2-21 Continuadamente Continuadamente Continuadamente Capítulo 2 Coagulação química e filtração (recirculationg cooling towers) Uso ambiental (uso em wetlands, alagados, várzeas e despejos em córregos) Secundário Desinfecção ≤ 30mg/L TSS Diário ≤ 200 Coliformes fecais coli Cloro residual mínimo de 1mg/L pH de 6 a 9 Diário Diário Semanal DBO ≤ 30mg/L ≤ 30mg/L TSS ≤ 200 Coliformes fecais coli Semanal. Diário Diário Cloro residual mínimo de 1mg/L Continuadamente Alertamos que se deve tomar muita precaução para o reúso de tanques sépticos em descargas em bacias sanitárias. Uma das conseqüências que pode ocorrer é o mal cheiro na hora da descarga e o problema de se formar um colarinho preto ao nível da água na bacia sanitária. Como se vê pelos padrões americanos, custa caro o monitoramento de análises diárias e semanais, daí deve haver uma certa área de prédio em que tais custos podem ser absorvidos e havendo boa relação entre benefício/custo. No Japão é obrigatório o reúso e aproveitamento de água de chuva quando a área construída for maior que 30.000m2 ou que o consumo de água não potável diariamente for maior que 100m3/dia. 2.11 Estudo de caso Visitei em 20 de dezembro de 2001, a firma FEMAQ - Fundição, Engenharia e Máquinas Ltda, localizada em Piracicaba. Firma que executou as fossas sépticas e septo difusor: Rotogine. Existe um restaurante onde os 120 empregados fazem suas refeições e usam os banheiros. O volume da fossa séptica de Piracicaba é de 8.000 litros. A redução de DBO é de 96,4%. O efluente líquido é usado para fabricar blocos de concreto e lajotas de concreto para pisos. As fossas sépticas são feitas em polietileno. 2-22 Tanque Séptico Na Tabela (2.7) estão as análises feitas pelo laboratório Bioagri na FEMAQ de Piracicaba. Tabela 2.7 - Análise feita pelo laboratório Bioagri em 29.6.01 na FEMAQ Piracicaba Parâmetros Valor inicial (mg/L) Valor final (mg/L) Redução Redução em (%) 167 6 161 96,4 754 18 736 97,6 132 46 86 65,2 400/100ml 720/100ml 10/100ml 69/100ml 390/100ml 651/100ml 97,5 90,4 DBO (Demanda Bioquímica de oxigênio) DQO (Demanda química de oxigênio) TSS (sólidos totais em suspensão) Coliformes fecais Coliformes totais Na Tabela (2.8) estão as comparações com dados de Nelson Gandur Dacah. Tabela 2.8 - Valores de Nelson Gandur Dacah p. 28 do livro Tratamento Primário de esgoto e valores obtidos pela Rotogine em Piracicaba DBO TSS (Demanda (sólidos totais Tipo de Bioquímica de em suspensão) Bactérias tratamento oxigênio) Preliminar 5% a 10% 5% a 20% 10% a 20% Primário 25% a 85% 40% a 90% 25% a 80% Secundário 75% a 97% 70% a 95% 90% a 98% Terciário 97% a 100% 95% a 100% 98% a 100% Rotogine, 96% Piracicaba Classificação: tratamento secundário 65% 98% Conclusão: a fossa séptica de Piracicaba reduz 96% de DBO, reduz 65% de sólidos em suspensão e reduz 98% de bactérias e pode o tratamento ser classificado como secundário. O efluente da indústria FEMAC foi usado na construção civil para fazer blocos de concreto. Observar na Tabela (2.6) que não temos problemas de coliformes e da DBO pelas análises. 2-23 Capítulo 2 Somente o TSS atingiu somente 46 mg/L sendo exigido pela USEPA menor ou igual que 30mg/L. Também não foi aplicado dosagem de cloro, mas no caso não vemos necessidade. 2.12 Adsorção em carvão ativado Existem substãncias que produzem odor e matéria orgânica dissolvida. Isso pode ser resolvido através de substâncias adsorventes como a turfa, carvão vegetal, carvão ativado e outros. A grande vantagem do carvão ativado é que possui uma área muito grande por grama, mas tem seu custo alto. Pode ser feito leito de carvão ativado cujo tempo de contato no leito deve ser de 15min a 40min. 2-24 Tanque Séptico 2.13 Bibliografia e livros consultados -ABNT NBR 7229/93 sobre Projeto, Construção e operação de sistemas de tanques sépticos. -ABNT NBR 13969/97 sobre Tanques sépticos-unidades de tratamento complementar e disposição de efluentes líquidos. Construção e Operação. -BRITTO, EVANDRO RODRIGUES DE. Tecnologias Adequadas ao Tratamento de Esgotos, ABES, 2004, 161 páginas. -CIDADE OF EUGENE. Eugene Stormwater Basin Plan CIDADE, 2002. -ESTADO DA CAROLINA DO NORTE. Considerations for the management of discharge of fats, oil and grease (FOG) to sanitary sewer system. Jun, 2002, 73 páginas. -JORDÃO, EDUARDO PACHECO e PESSÔA, CONSTANTINO ARRUDA. Tratamento de Esgotos Domésticos. 4ª ed., 2005, 906 páginas. -MACINTYRE, ARCHIBALD JOSEPH. Instalações Hidráulicas. 770 páginas. -METCAL&EDDY. Wastewater Engineering. McGray-Hill, 1991, 1334páginas. -NUNES, JOSÉ ALVES. Tratamento físico-químico de águas residuárias Industriais. 1996, 277 páginas. -CONAMA, RESOLUÇÃO Nº357 DE 17/03/05. Dispõe sobre a classificação dos corpos de água e diretrizes para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes. 26 páginas. -SINDUSCON. Conservação e reúso da água em edificações. Junho 2005, São Paulo, 150 páginas. -USEPA (U.S. ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY). Guidelines for Water Reuse. EPA/625/R-04/108 setembro de 2004 acessado em 15 de junho de 2006 http://www.epa.gov/ -ROTOGINE- Kne Plast Indústria e Comércio Ltda internet: http://www.rotogine.com.br/ 2-25 Capítulo 2 2-26 Águas cinzas Capítulo 3 Águas cinzas Desenvolver fontes novas e alternativas de abastecimento de água tais como dessalinização da água do mar, reposição artificial de águas subterrâneas, uso de água de pouca qualidade, aproveitamento de águas residuais e reciclagem da água. Agenda 21 3-1 Capítulo 3 SUMÁRIO Ordem Assunto Página Capítulo 3 - Águas cinzas 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20 3.21 3.22 Introdução Tratamento das águas cinzas Nomenclatura Riscos das águas cinzas Qualidade das águas cinzas Área para irrigação com águas cinzas Custos Aceitação pública Reservação das águas cinzas Volume de água para dimensionamento Uso da água Uso do águas cinzas Técnicas e Tecnologias Recomendações finais Exemplo de caso: APEX - reúso da água usando águas cinzas Introdução Aspecto legal Solução técnica Cloração Proposta Custos Bibliografia e livros recomendados 3-2 Águas cinzas Capítulo 3 - Águas cinzas 3.1 Introdução O uso do águas cinzas, ou seja, as águas cinzas é também reúso. O código da Califórnia define Águas cinzas como a água de esgoto não tratada que não teve contato com a bacia sanitária. Águas cinzas inclui a água do chuveiro, banheira, pia do banheiro, lavagem de roupas em máquinas domésticas. ¾ Não inclui a água da pia da cozinha ¾ Bacia sanitária ¾ Máquina de lavar pratos. ¾ Não devem ser lançados produtos químicos ou ingredientes biológicos e químicos nos pontos citados. No Arizona as águas cinzas pode ser usado simplesmente sem autorização até 1500 litros/dia (1,5m3/dia). É proibido uso das águas cinzas com água de pia de cozinha, bacias sanitárias e máquina de lavar pratos. O uso é para irrigação subsuperficial, sendo proibido o uso por aspersão (Sprinklers). Recomenda-se ainda que sejam evitadas águas de lavagem de fraldas de criança. 3.2 Tratamento do águas cinzas Na Figura (3.1) temos um modelo de tratamento de águas cinzas para o uso do efluente na irrigação subsuperficial dos jardins usado nos Estados Unidos onde 50% a 60% das casas possuem jardins gramados. Algumas cidades ainda usam o termo light gray para a água da banheira e do chuveiro e, para água da torneira da cozinha, usam o nome dark gray. Figura 3.1 - Tratamento de esgoto (águas cinzas) para uso na irrigação Existem para serem adquiridos na Califórnia cerca de 20 sistemas que usam as águas cinzas cujo custo varia de US$ 200,00 a US$ 1000,00. 3-3 Capítulo 3 3.3 Nomenclatura • • • • • Black water: fezes e urina; Dark águas cinzas: pia da cozinha; Yellow águas cinzas: somente urina; Light águas cinzas: chuveiro e lavatório; Brown águas cinzas: fezes sem urina. Blackwater especificamente a água de esgotos sanitários de uma casa. Inclui todo o tipo de água não incluindo a adição de produtos químicos ou químico-biológicos que possam causar problemas. Consiste largamente de compostos orgânicos que passam no trato digestivo do corpo humano. Contém fezes humanas, urina, pedaço de papel (celulose) etc. Algumas vezes blackwater é definido somente como a água das bacias sanitárias. Na Califórnia o uso das águas cinzas é legalizado e usado somente para irrigação abaixo da superfície através de tubulações enterradas. O uso do águas cinzas reduz o consumo de água na Califórnia, cerca de 15% a 25%. Com as modificações do código da Califórnia feitas em 18 de março de 1997, o águas cinzas pode ser usado além de residências, em comércio, indústria e prédios de apartamentos. Parece ser um conceito geral de que não existe uma solução universal do uso do águas cinzas que se aplique a tudo. Não esquecer também que as águas cinzas tem que ser aprovado pelos órgãos sanitários, como a Secretaria da Saúde e Cetesb. 3-4 Águas cinzas Figura 3.2 - Esquema das águas cinzas Fonte: Califórnia Figura 3.3 - Esquema das águas cinzas Fonte: Califórnia 3-5 Capítulo 3 Figura 3.4 - Esquema das águas cinzas Fonte: Califórnia Figura 3.5 - Esquema das águas cinzas Fonte: Califórnia 3-6 Águas cinzas Figura 3.6 - Esquema das águas cinzas Fonte: Califórnia Figura 3.7 - Esquema das águas cinzas Fonte: Califórnia 3-7 Capítulo 3 3.4 Riscos das águas cinzas São basicamente quatro: ¾ Riscos nas plantas O risco nas plantas é o aumento do sódio que pode descolorir as folhas devido ao ambiente se tornar muito alcalino. Alguns detergentes usados em lavanderias possuem boro, cloretos, peróxidos e produtos destilados do petróleo. O boro é muito tóxico e queima as folhas das plantas. ¾ Riscos no solo Há tendência do solo ficar alcalinizado, aumentando o chamado índice SAR, que mede a absorção de sódio pelo solo, causando problema na absorção de água para as plantas. Ao longo do tempo, conforme o tipo de solo, será reduzida a permeabilidade e a aeração. ¾ Riscos na saúde do homem Não existe risco a saúde do homem e, portanto, não deve ser feita irrigação por aspersão devido as bactérias que ficarão no ar. A irrigação será subsuperficial sempre. ¾ Riscos no meio ambiente A vantagem é reduzir o uso de água potável. A desvantagem é aumentar a poluição das águas subterrâneas e para isto devemos ter o nível do lençol freático no mínimo 1,50 abaixo do fundo da tubulação por onde passa o águas cinzas, conforme é recomendado no Arizona. 3.5 Qualidade do águas cinzas Geralmente os estudos sobre águas cinzas apontam os seguintes parâmetros: ¾ Demanda Bioquímica de Oxigênio a 20ºC e 5 dias (DBO5 ,20) ¾ Sólidos totais em suspensão (TSS) ¾ Sólidos totais dissolvidos (TDS) para salinidade ¾ Sódio (Na) ¾ Boro (B) ¾ Contagem de bactérias ¾ Demanda química de oxigênio (DQO) ¾ Fósforo total (PT) ¾ Nitrogênio total (NT= nitrogênio total) Os estudos da Suécia de Olsen, 1967 são os mais conhecidos no mundo. 3-8 Águas cinzas Na Tabela (3.1) estão os valores em grama/dia/pessoa de águas cinzas, blackwater e águas cinzas mais blackwater. Tabela 3.1 - Valores em grama/dia/pessoa de águas cinzas, blackwater e águas cinzas + blackwater. Parâmetros Águas Blackwater Gray+black cinzas DBO5 (demanda bioquímica de 25 20 45 oxigênio em 5 dias) DQO (demanda química de oxigênio) 48 72 120 Fósforo total (PT) 2,2 1,6 3,5 Nitrogênio total (NT) 1,1 11 12,1 Resíduo total 77 53 130 Estudos feitos pela bioquímica Margaret Findley estão na Tabela (3.2): Tabela 3.2 - Valores em gramas/dia/pessoa de águas cinzas (água cinza) e águas cinzas + blackwater (esgoto sanitário) Parâmetro Águas Águas cinzas+ cinzas blackwater DBO5 34 71 Sólidos Totais em suspensão 18 70 (TSS) Nitrogênio total (NT) 1,6 13,2 Fósforo total (PT) 3,1 4,6 Um dos problemas das águas cinzas é que a quebra das moléculas orgânicas se dá muito mais rápido do que uma blackwater. Portanto, a decomposição do águas cinzas é muito mais rápida do que o blackwater conforme se pode ver no site http://www.águas cinzas.com. A quantidade de oxigênio necessária para a decomposição do águas cinzas nos cinco dias DBO5 possui 90% do total da demanda de oxigênio DO consumido para a decomposição. O DBO5 da blackwater é somente 40% do oxigênio necessário no águas cinzas. Numa certa posição o DBO1 é 40% do DO consumido pela blackwater é somente de 8% do DO. Isto significa que a decomposição orgânica do blackwater continuará a consumir oxigênio num tempo maior do ponto de descarga do que o águas cinzas. Esta rápida estabilização do águas cinzas tem a vantagem de prevenir que a matéria orgânica se decomponha rapidamente no solo durante da infiltração havendo menor impacto ambiental. 3-9 Capítulo 3 Caso se jogue as águas cinzas num lago, imediatamente se desenvolvem algas perto do ponto de descarga e dá uma aparência que a poluição está pior. Tudo isto mostra as grandes diferenças entre o águas cinzas e blackwater de fezes e urina serem tratados separadamente. As águas cinzas contém cerca de 1/10 do nitrogênio contido no blackwater, não esquecendo que o nitrato e nitrito são causadores de câncer e são difíceis de serem removidos no tratamento. Além disso, as águas cinzas contém menos patogênicos que o blackwater. Não há casos comprovados de doenças causadas pelo uso do águas cinzas. Deve ser evitado o uso de bombas centrífugas devido ao problema da constante limpeza dos filtros de 75μm. Por exemplo, em 5 anos poderemos ter 100 vezes limpar com luvas especiais os filtros fétidos, que não é nada agradável. Uma recomendação especial é que as águas cinzas não pode ser usado em rega de jardins, em frutas, verduras e não pode ser lançado no córrego mais próximo. O uso das águas cinzas em bacias sanitárias deve ser feito somente quando houver um tratamento completo do mesmo, o que é muito caro, compensando somente para edifícios de apartamentos muito grandes. No Japão é obrigatório o uso das águas cinzas e água de chuva para prédios com mais de 30.000m2 ou que usem mais de 100m3/dia de água não potável. O oxigênio dissolvido das águas cinzas diminui, mas os coliformes aumentam após 2 ou 3 dias, ocasionando problemas de odor. A água tratada de esgotos sanitários nos Estados Unidos deverá obedecer a Tabela (3.3): Tabela 3.3 - Parâmetros e valores usados nos Estados Unidos para o uso da água tratada de esgotos sanitários. Parâmetros Valores Coliformes fecais < 1/100mL Coliformes totais em 95% das amostras < 10/100mL Vírus < 2 /50L Parasitas < 1/50L Turbidez < 2 uT pH 6,5 a 8,0 Cor < 15 uH Cloro livre < 0,5mg/L no ponto de entrega Uso da água de reúso em bacias sanitárias, conforme Texas 3-10 Águas cinzas A água de reúso de esgotos tratados no Texas para ser usada em descarga em bacias sanitárias tem as seguintes condições (Texas chapter 310 Rules: e310,11). ¾ DBO5 5mg/L ¾ Coliforme fecal 75/ 100ml ¾ Para a descarga deverá ter cor azul ¾ Que seja feita análise da água uma vez por semana quando usada para descarga em bacias sanitárias. A desinfecção é para remover os coliformes. No Arizona não se usa a água da torneira da cozinha devido a ser encontrado um número muito grande de coliformes fecais: 88400/ 100mL. Fosfatos É bom para plantas e usado como fertilizante. Biodegradável É chamado de biodegradável o complexo químico que pode ser quebrado em vários compostos mais simples com a atividade biológica. Cloreto Muitos detergentes possuem cloro. O cloro bloqueia o processo metabólico da planta. Em concentrações abaixo de 142mg/L de cloreto não causa problema. Mas quando o nível de cloretos está entre 142mg/L a 355mg/L começam a aparecer os problemas que são muito sérios para níveis de cloreto acima de 355mg/L. Alcalinidade É uma solução de sódio, potássio, cálcio que age combinado em forma de cloretos, sulfatos e carbonatos. pH Em geral o pH está entre 6,5 a 8,4 conforme Tabela (3.4). Quando o pH for menor que 7 então o solo será acido e caso seja igual a 7 o solo será neutro. Quando o solo tiver pH maior que 7 será acido. Tabela 3.4 - Valores de pH Tipo de restrição Valores do pH do solo Sem restrição <7 Com restrição moderada Entre 7 e 8 Solo com restrição severa >8 Na prática são usados solos sem restrição a solos com restrição moderada. 3-11 Capítulo 3 Boro É necessário para as plantas em pequenas quantidades. Abaixo de 0,75meq/L (miliequivalente/litro) de boro não há problemas. Os problemas começam quando o boro está entre 0,75 a 2,0 e ficam piores quando a quantidade de boro é maior que 2,0meq/L. Sódio Age como veneno, pois reduz a habilidade de tirar água do solo. O Excesso de sódio destrói a estrutura das argilas, removendo os vazios e prejudicando a drenagem. Uma vez o solo danificado com sódio nunca mais será recuperado. Quando a quantidade de sódio no solo é menor que 69mg/L não há problemas. Os problemas começam quando o sódio está entre 69mg/L a 207mg/L. Quando o solo tem mais que 207mg/L de sódio os problemas são bastante severos. Dureza (Carbonato de Cálcio CaCO3) É uma medida da capacidade da água em consumir sabão e formar incrustações e deve-se a presença de compostos de Ca e Mg, em geral, sob a forma de carbonatos, sulfatos e cloretos conforme Tabela (3.5) (Mestrinho, 1997). São expressos geralmente em ppm de CaCO3. Para irrigação é melhor uma água mole (água branda) do que uma água dura. Tabela 3.5 - Classificação da dureza das águas conforme concentração de CaCO3. Classificação da água segundo Concentração de CaCO3 ETP, 1986 Água mole (água branda) 0 a 75mg/L Água moderadamente dura 75 a 150mg/L Água dura 150 a 300mg/L Água muito dura >300mg Fonte: Macedo, 2004 Águas e Águas. Condutividade Elétrica CE A condutividade elétrica da água (CE) é um indicador da salinidade. Ela mede os sais dissolvidos na água e quanto maior a concentração de sais e minerais, maior é o potencial de impactos adversos às plantas e ao solo, conforme Tabela (3.6). É medida por um aparelho chamado condutivímetro. 3-12 Águas cinzas Conforme Macedo, 2004, a condutividade elétrica é a capacidade da água de transmitir a corrente elétrica. É medida em microsiemens/cm (SI) a uma determinada temperatura em graus Celsius. 1mS/m= 10 μmhos/cm 1μS/cm (microsiems/cm)= 1 μmhos/cm (micromhos/cm) Tabela 3.6 - Classificação da salinidade conforme condutividade elétrica CE. Classificação da salinidade Condutividade Elétrica (CE) (mhos/cm) 0 a 2000 2000 a 4000 4000 a 8000 8000 a 16000 > 16000 Água não salina Água ligeiramente salina Água meio salina Água moderadamente salina Água muito salina Segundo Mestrinho 1997, as águas naturais possuem condutividade elétrica entre 5 a 50 μS/cm enquanto a água do mar está entre 50 a 50.000 μS/cm. Existe relação entre CE que fornece o TDS, conforme Mestrinho, 1997: TDS (mg/L)= A x condutividade (μmohos/cm) Sendo: A= 0,54 a 0,96 Condutividade (μmohos/cm)= soma dos cátiosn (meq/L) x 100 Um valor médio que pode ser usado nas estimativas de TDS é: TDS= 0,64 xCE Sendo: TDS= sólidos totais dissolvidos (mg/L) CE= condutividade elétrica (μmhos/cm) A classificação da água conforme os sólidos totais dissolvidos (TDS) está na Tabela (3.7). Tabela 3.7 - Classificação das águas baseado no Sólido DissolvidosTtotal (TDS). Classe TDS (mg/L) 0 a 1.000 1.000 a 10.000 10.000 A 100.000 >100.000 Doce Salobra Salina Muito salgada 3-13 Capítulo 3 Fonte: Fetter, 1994 Adsorção de sódio (SAR-Sodiumn adsorption ratio) A adsorção de sódio é um parâmetro importante. O índice SAR está relacionado com a condutividade elétrica CE. SAR= Na+ / [(Ca2+ + Mg2+)/2]0,5 Geralmente as concentrações são expressas em meg/L. mmol/L= mg/L / peso molecular Molaridade= mol/L = mmol/L / 1000 Miliequivalente/litro (meq/L)= mmol/L= mg/L/peso equivalente (Hounslow, 1995) Peso equivalente= peso molecular / valência O sódio tem valência=1, o cálcio tem valência=2 e Mg tem valência=2, conforme Tabela (3.8). Tabela 3.8 - Peso molecular, valência e peso equivalente. Peso equivalente Espécie Peso molecular Valência Peso molecular / valência Na+ 22,991 1 22,991 Ca 2+ 40,08 2 20,04 Mg 2+ 24,312 2 12,312 Fonte: adaptado de Hounslow, 1995 Exemplo 3.1 Calcular em meq/L de 6 mg/L de Mg. meq/L= mg/L /peso equivalente = 6 mg/L / 12,312= 0,49 meq/L Quando o índice SAR está entre 2 a 10 indica que não há perigo do sódio. O perigo começa quando SAR está entre 7 a 18 e fica grave quando SAR está entre 11 e 26, conforme Fetter, 1994. Os índices maiores que 13 reduzem a permeabilidade e aeração dos solos causando problemas na irrigação. Relembremos que a troca catiônica é muito importante, pois seguem esta ordem: Na+ > K+ > Meg2+ > Ca 2+ Isto significa que o sódio substitui o potássio, o manganês e o cálcio ficando no lugar deles. É a troca iônica que é muito importante em argilas que podem remover metais pesados. 3-14 Águas cinzas Cálcio (Ca) Em quantidades apropriadas o cálcio é um micronutrientes para as plantas, mas em quantidade excessivas entopem as pontas dos emissores no gotejamento na irrigação subsuperficial. Altos níveis de cálcio tendem a tornar o solo alcalino. O solo é medido para estimarmos o valor do SAR. Magnésio (Mg) Em quantidades apropriadas o magnésio é um micronutrientes para as plantas, mas em quantidade excessivas entopem as pontas dos emissores no gotejamento na irrigação subsuperficial. Altos níveis de magnésio tendem a tornar o solo alcalino. O solo é medido para estimarmos o valor do SAR. Geralmente o nível de magnésio no solo não apresenta problema. Plantas que não gostam muito de sódio: Jasmim e outras. Plantas que gostam das águas cinzas Grama bermuda, rosas, agapanto, etc. Plantas que não gostam de águas cinzas. Geralmente são plantas que gostam da acidez e não gostam de ambiente alcalino: azálea, begônia, gardênia, camélia, violetas, etc. Evapotranspiração Apresentamos na Tabela (3.9) os valores médios mensais da evapotranspiração de Guarulhos, calculado conforme Método de PenmanMonteith, 1998, recomendado pela FAO. Tabela 3.9 - Valores de evapotranspiração de Guarulhos obtido pelo método de Penman-Monteith FA0, 1998. Evopotranspiração Mês mensal média (mm/mês) (mm/mês) (mm/semana) janeiro 140 35 fevereiro 126 32 março 130 33 abril 107 27 maio 85 21 3-15 Capítulo 3 junho 73 18 julho 81 20 agosto 104 26 setembro 108 27 outubro 130 33 novembro 139 35 dezembro 144 36 A Figura (3.8) mostra a diferença de histogramas de precipitações mensais da Califórnia e Flórida, bem como da evapotranspiração. Observa-se que na Flórida chove bastante quando há alta evapotranspiração e na Califórnia chove muito pouco. Os gráficos servem de alerta para os estudos de precipitação e evapotranspiração. Figura 3.8- Figuras mostram a precipitação e evapotranspiração 3.6 Área para irrigação com águas cinzas A área é dada pela equação: LA= GW / (ETo x Kc) Sendo: LA= área para landscape (paisagismo) (m2) GW= estimativa de águas cinzas (mm/semana) Kc= coeficiente da cultura (adimensional), conforme Tabela (3.10) Tabela 3.10 - Coeficiente da cultura Kc Tipo de plantas Kc Planta que consome muita água 0,5 a 0,8 Planta que tem consumo médio de água 0,3 a 0,5 Planta que consome pouca água Menor que 0,3 Exemplo 3.1 Achar a área de gramado LA que pode ser usada em uma casa que tenha 160litros/ dia das águas cinzas para o mês de janeiro na cidade de Guarulhos. 3-16 Águas cinzas Em uma semana teremos 1litro/m2= 1mm /m2 GW= 160 litros/dia x 7 dias= 11.200litros= 11200mm Grama tipo bermuda com coeficiente de cultura Kc= 0,5 LA= GW / (ETo x Kc )= 11200mm/ ( 35 x 0,5) = 63m2 Portanto, podemos irrigar subsuperficialmente 63m2 de grama tipo bermuda usando as águas cinzas. Irrigação por gotejamento A irrigação por gotejamento é subsuperficial e deverá ter bico de no máximo 115μm, ou seja, 0,115mm. Deverá haver filtro com capacidade aproximada de 6m3/h. A bomba deverá ter vazão mínima de 2,4 m3/h. Os emissores do gotejamento deverão ter abertura de 1,2mm, ou seja, 1200μm devendo ser resistente contra raízes. A pressão máxima deverá ser de 28mca e os tubos deverão estar enterrado cerca de 200mm. A pressão máxima no gotejador deverá ser de 14mca e caso seja maior, deverá haver um redutor de pressão. Tubos perfurados Diâmetro mínimo de 75mm Material; PVC, PEAD ou outro Comprimento máximo: 30m Espaçamento mínimo= 1,20m Declividade mínima do tubo= 0,25% 3.7 Custos Nos Estados Unidos, para uma residência, o custo aproximado é de US$ 1.000 para o águas cinzas ser usado em bacias sanitárias. Supondo-se uma economia de 19% obtém-se o pay-back em 15 anos, sendo considerada a conta anual de água de US$ 250. 3.8 Aceitação pública É sempre aconselhável a educação pública e estudar as atitudes das pessoas e dos órgãos do governo para o uso do águas cinzas. O objetivo é obter a aceitação do processo. 3.9 Reservação das águas cinzas Geralmente os reservatórios para armazenar águas cinzas possuem volumes que variam de 80L até 600L, conforme Arizona, 1999. Na Califórnia é usado reservatório sempre maior que 200L. 3-17 Capítulo 3 O período de detenção da água servida em reservatório deve ser sempre menor ou igual a 72h, mas de preferência deve ser menor ou igual a 24h. Nunca se deve armazenar águas cinzas que não tiver sido tratado. 3-18 Águas cinzas 3.10 Volume de água para dimensionamento O código da Califórnia prevê: Primeiro quarto: 2 pessoa/quarto Para quarto adicional: 1 pessoa/quarto Chuveiro, banheiro etc: 100 litros/pessoa/dia Lavagem de roupas: 60 litros/pessoa/dia. 3.11 Uso da água Na Tabela (3.11) temos o uso da água e porcentagem nos Estados Unidos, Austrália e Inglaterra. Tabela 3.11 - Uso da água em porcentagem nos Estados Unidos, Austrália e Inglaterra. Uso da água USA Austrália UK Lavagem de roupas 13 15 12 Bacias sanitárias 29 19 35 Água para beber e cozinhar 3 5 19 Rega de jardins 35 35 6 Banheira e chuveiro 20 26 28 Total 100 100 100 3.12 Uso das águas cinzas Pesquisas cujos resultados estão na Tabela (3.12), mostraram que em 66% dos casos, para obter a chamada águas cinzas, usa-se somente as águas da máquina de lavar roupa. As águas das banheiras e chuveiros são usadas em 15% dos casos. A água da torneira da cozinha é usada em 10% dos casos. A água da torneira do banheiro é usada somente em 5% dos casos e o restante 4% são outros usos. Tabela 3.12 - Porcentagens das varias fontes utilizadas para o águas cinzas. Várias fontes de que provêem Porcentagem das casas que as águas cinzas usam águas cinzas provindo das varias fontes (%) Lavagem de roupas 66 Banheira e chuveiro 15 Torneira da cozinha (não 10 aconselhado) Torneira do banheiro 5 Outros usos 4 3-19 Capítulo 3 Total 100 Nota: o uso do águas cinzas em todos os casos foi para irrigação 3.13 Técnicas e Tecnologias Para o uso das águas cinzas deve ser considerada a técnica e tecnologia disponível. Primeiramente pode-se querer usar as águas cinzas sem nenhum tratamento, o que pode ser feito para uso em irrigação, mas apresenta problemas e não é recomendado. Uma maneira mais simples é filtrar as águas cinzas para evitar entupimentos e usá-lo em irrigação subsuperficial, que é muito usado na Califórnia, com sucesso. Outra solução é fazer o tratamento primário, secundário e terciário. Isto inclui carvão ativado, desinfecção e, algumas vezes, até o uso de osmose reversa. Todos estes processos custam muito e somente é recomendado após estudos de benefício/custo. 3.14 Recomendações finais O uso das águas cinzas deve ser feito com muita cautela sendo necessários estudos de benefício/custo e cuidados na utilização. Acredito que somente em edifícios muito grandes (da ordem de 30.000m2 de área de construção) é que compense o tratamento completo do águas cinzas e, mesmo assim, o custo será alto. O uso das águas cinzas com pequeno tratamento pode ser feito para irrigação de jardins e gramados subsuperficial. 3.15. Exemplo de caso: APEX - reúso da água usando águas cinzas 3.15.1 Introdução O objetivo da APEX é o reaproveitamento da águas servidas e de esgotos sanitários para uso não doméstico, isto é, para água não potável para os canteiros de obras em todo o Brasil. O projeto é elaborado conforme normas técnicas da ABNT concernentes ao tratamento de esgotos: ABNT 7229/93 e 13969/97. Serão reaproveitadas as águas de lavagem do corpo humano, ou seja, a água de banho e de lavagem das mãos, ambas localizadas nos banheiros. Trata-se do que é chamado mundialmente de águas cinzas, que apresentam menos patogênicos e 1/10 do nitrogênio de um esgoto provindo da bacia sanitária. Mesmo assim, a água de lavagem que estamos considerando possui pequena quantidade de fezes e de urina, daí ser necessário o tratamento. O reúso do águas cinzas será usado somente para descargas em bacias sanitárias. 3-20 Águas cinzas 3.15.2 Aspecto legal No Brasil ainda não existe legislação para o uso das águas cinzas para o reúso da água. Somente em setembro de 2003 o assunto foi autorizado na prefeitura Municipal de Curitiba e ainda não regulamentado. Nos Estados Unidos o uso do águas cinzas é para irrigação subsuperficial. No Japão é usado somente para prédios com mais de 30.000m2 ou que gastem mais de 100m3/dia de água não potável. 3.15.3 Solução técnica O uso das águas cinzas sem tratamento não é possível. Apesar das águas cinzas ter pouca matéria orgânica, existe um problema de odor provocado pela rápida decomposição da matéria orgânica existente, aconselhando que o armazenamento seja, no máximo, de 72h e alguns estados americanos aconselham no máximo de 24h. Com o reúso da água certamente irá diminuir a tarifa de água e esgoto a ser paga à concessionária local. A solução proposta é o tratamento completo das águas cinzas para ser usado em bacias sanitárias. Deverá haver dois tratamentos, sendo um anaeróbio e outro aeróbio. No tratamento anaeróbio será feito em tanques de polietileno, fáceis de serem instalados e reaproveitáveis. ¾ Tanque séptico de polietileno para o tratamento anaeróbio. ¾ Septo difusor tipo II de polietileno para o tratamento aeróbio. ¾ Não há peças girantes. ¾ Não há motor. Espera-se uma redução da Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) de 96%, comparando-se ao tratamento de uma estação de lodo ativado e muito superior as fossas sépticas tradicionais que reduzem somente 35% a 60% da DBO. A grande vantagem é que a limpeza do tanque séptico é de um ano, ou seja, o tempo de duração média de uma obra e toda a água que passa nos chuveiros e torneiras de lavatórios serão reaproveitadas. A eficiência do sistema começa a partir dos 3 meses de funcionamento quando a DBO atinge a redução de 92% e, a partir de 4 meses, atinge 96%. 3.15.4 Cloração Não há legislação no Brasil sobre as águas cinzas, mesmo assim aconselha-se fazer a cloração da água do reúso com o mínimo de 0,5mg/L, que poderá ser feito através de dosador automático com custo aproximado de R$1.500,00. 3-21 Capítulo 3 A cloração é feita no reservatório enterrado após o efluente sair dos septos-difusores. 3.15.5 Proposta Consideramos que a APEX se utiliza dos seguintes índices: • 1 vaso sanitário para cada 20 pessoas • 1 chuveiro para cada 10 pessoas O dimensionamento foi de canteiro de obras de 10 pessoas até 140 pessoas e foram usadas as normas da ABNT já citadas, considerando manutenção anual e contribuição de 50 litros/pessoa x dia. Propomos a construção modular de Tanque Séptico + Septos difusores na seqüência: a. A água dos chuveiros e lavatórios dos banheiros é encaminhada para o tanque séptico de polietileno; b. No tanque séptico realiza-se o tratamento anaeróbio e depois o efluente vai para os septos difusores. c. Nos septos difusores que são de polietileno com colméia interna, realiza-se o tratamento aeróbio. d. Após esse tratamento o efluente vai para um, reservatório enterrado de polietileno de onde a água de reúso será encaminhada por bombeamento para o reservatório superior de água não potável para abastecer as bacias sanitárias. e. Neste reservatório inferior deverá haver uma canalização de, no mínimo, 100mm para funcionar como overflow, ou seja, extravazão. O destino da extravazão será a rede coletora de esgoto sanitário público existente. f. No reservatório inferior deverá ser feita a cloração de, no mínimo, 0,5mg/L. g. Ainda no reservatório inferior será instalada bomba simples, tipo Nauger, para encaminhamento da água de reúso para o reservatório superior ou outro destino como lavagem de pátio, rega de jardins ou lavagem de formas. O sistema de bombeamento deverá ser automatizado com sistema de ligadesliga. 3.15.6 Custos O custo fornecido é de data de 8 de dezembro de 2003, conforme Tabela (3.13). O prazo de duração dos materiais é de 20 anos. A mão de obra para instalação é de cerca de 30% a 40% do custo do material e, a mão de obra para retirada é de aproximadamente 20%. 3-22 Águas cinzas Tabela 3.13 - Custos dos materiais fornecido pela firma Rotogine- Kne Plast Indústria e Comércio Ltda com telefone 4611-1379 ou 4611- 2167 e http://www.kneplast.com.br Septo difusor Tanque séptico Caixas d água Caixas L=1,20m x W= de polietileno (para água não potável) e gorduras 1,00m x H=0,44m Custo do Tanque Séptico (litros) R$ 1500 553 2000 708 3000 1150 4000 1639 5000 1892 6000 2385 7000 2770 8000 2962 Polietileno (litros) 315 500 1000 1500 2000 3000 5000 7500 10000 Material Polietileno Material R$ (litros) R$ 116 100 142 144 250 180 229 500 356 465 637 946 1328 1949 2260 Tipo Tipo I Tipo II R$ 235,00 1050,00 Data base: 8 de dezembro de 2003 Resultado final Na Tabela (3.14) e (3.15) estão os tanques sépticos e septos difusores em função do número de bacias sanitárias e número de chuveiros, bem como os volumes dos reservatórios inferiores e superiores necessários. Elaboramos quatro grupos de bacias sanitárias e chuveiros para facilitar o dimensionamento. O custo médio do metro cúbico de água tratada é de R$ 0,81/m3. 3-23 Capítulo 3 Tabela 3.14 - Tanques sépticos e número de septos difusores em função do número de bacias sanitárias e chuveiros. Bacias Chuveiros Número de pessoas Tanque Séptico (anaeróbio) Septo difusor Tipo II (aeróbio) 4 4 4 8 8 8 8 12 12 12 12 14 14 14 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 (litros) 2000 3000 4000 4000 5000 5000 6000 6000 6000 6000 7000 7000 7000 8000 2 2 2 3 3 3 3 4 4 4 4 4 4 4 Sanitárias 2 2 2 4 4 4 4 6 6 6 6 8 8 8 3-24 Águas cinzas Tabela 3.15- continuação- Tanques sépticos e número de septos difusores em função do número de bacias sanitárias e chuveiros. Reservatórios de água não potável Volume de água não potável disponível Inferior superior (litros) 500 500 500 1000 1000 1000 1000 1500 1500 1500 1500 2000 2000 2000 (litros) 500 500 500 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1500 1500 1500 Bacia Sanitária (litros/dia) 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 3300 3600 3900 4200 3-25 Outros fins (litros/dia) 1395 1710 2065 2240 2550 2620 2890 2840 3070 2850 3035 2740 2885 3030 Capítulo 3 A Tabela (3.16) e (3.17) apresenta o custo médio de canteiro. Tabela 3.16 - Custo médio para canteiro de 70 pessoas Canteiro de obras para 70 pessoas Material Quantidade R$ Tanque séptico de polietileno 6000 litros 2.385,00 1 Septo difusor Tipo II 1.050,00 3 Reservatório inferior polietileno 1000 litros 229,00 1 Reservatório superior polietileno 1000 litros 229,00 1 Bomba, tubulações, sistema liga-desliga e timer Verba Dosador automático de cloro Verba Volume diário = 4,99m3/dia 5 Numero de dias no ano= 365 Volume anual recuperado(m3)= 1825 Custo total (R$)= 10.040,55 Juros anuais =8% ao ano 8,00 Número de anos = 20 20,00 Amortização anual (R$)= 1.022,65 3 Custo do reúso R$ 0,81/m 3-26 Águas cinzas Tabela 3.17- continuação- Custo médio para canteiro de 70 pessoas Total Material Mão de obra Material +mão de obra R$ R$ R$ 2.385,00 834,75 3.219,75 3.150,00 1.102,50 4.252,50 229,00 80,15 309,15 229,00 80,15 309,15 450,00 1.500,00 Total= 10.040,55 Total Material Mão de obra Material +mão de obra R$ R$ R$ 2.385,00 834,75 3.219,75 3.150,00 1.102,50 4.252,50 229,00 80,15 309,15 229,00 80,15 309,15 450,00 1.500,00 Total= 3-27 10.040,55 Capítulo 3 3.16 Bibliografia e livros recomendados - http://www.csbe.org/águas cinzas/contents.htm - http://www.oasisdesign.net/faq/sbebmudgwstudy.htm - http://www.watercasa.org/ -.MANCUSO, PEDRO CAETANO SANCHES ET AL. Reúso de Água. Universidade de São Paulo, 2003. ISBN 85-204-1450-8, -HOUNSLOW, ARTHUR W. Water quality data- analysis and interpretation. Lewis publishers, 1995 ISBN 0-87371-676-0, 397páginas. -MESTRINHO, SUELY S. PACHECO. Geoquímica e contaminação de águas subterrâneas. Ministério de Minas e Energia, Departamento Nacional de Produção Mineral em convênio com ABAS- Associação -ROTOGINE- Kne Plast Indústria e Comércio Ltda. www.kneplast.com.br -TEXAS CHAPTER 310 RULES: e310,11) in http://www.oasisdesign.net/faq/SBebmudGWstudy.htm 3-28 Monitoramento do consumo de água Capítulo 4 Monitoramento do consumo de água em instalações comerciais e indústrias Estima-se que 80% de todas as moléstias e mais de um terço dos óbitos dos países em desenvolvimento sejam causados pelo consumo de águas contaminadas e, em média, até um décimo do tempo produtivo de cada pessoa se perde devido a doenças relacionadas com a água. Agenda 21 4-1 Capítulo 4 SUMÁRIO Ordem Assunto 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 Página Capítulo 4 - Monitoramento do consumo de água em instalações comerciais e indústrias Introdução Economia de água em instalações comerciais e industriais Atividades Estabelecimento de prioridades dos elementos dentro do Sistema de Abastecimento de Água Auditoria final Estudo do caso: reduzir as despesas com água potável e esgoto sanitário em uma indústria de alimentação. Métodos não convencionais Bibliografia 4-2 Monitoramento do consumo de água Capítulo 4 - Monitoramento do consumo de água em instalações comerciais e indústrias 4.1 Introdução As tarifas de água e esgotos sanitários na região metropolitana de São Paulo são caras e não há até o momento, meios para os preços abaixarem. A solução é procurar diminuir o consumo e usar medidas não convencionais como aproveitamento de água de chuva e reúso. Vamos mostrar neste trabalho método científico para diminuição do consumo principalmente para grandes consumidores de água no comércio e indústria 4.2 Economia de água em instalações comerciais e industriais Para melhor orientar a economia ou conservação da água em instalações comerciais e industriais é necessário que se aplique o conceito que iremos expor abaixo. O ambiente em que procuramos fazer a conservação da água é dentro de uma instalação comercial ou industrial que receberá o nome genérico de indústria. A indústria pode possuir uma ligação de água do serviço público e um reservatório e daí a água é distribuída para vários setores. É como se fosse um sistema de abastecimento municipal, em que a água vai para um grande número de usuários. Cada setor da indústria deverá possuir um medidor, pois, como diz Lord Byron, só se conhece um problema quando se consegue medir. Sistema é um conjunto de elementos ligados por um conjunto de relações. O Sistema de Abastecimento de Água dentro da indústria tem os seguintes caracteres estruturais. Podemos possuir sistema com água fria e com água quente. Limites: é a definição da fronteira do sistema. Uma indústria poderá possuir um sistema de abastecimento de água ou vários sistemas e estes sistemas poderão ainda estar interligados fisicamente. Reservatório: é onde se acumula a água. O sistema de abastecimento poderá possuir um reservatório ou ser alimentado através de outro sistema. Elementos: são os componentes do sistema que podem ser separados por categorias ou grupos. São os consumidores de água, como caldeiras, torres de resfriamento, água para cozinhas, água para banheiros, etc. Redes de tubulações: possibilita o abastecimento de água do reservatório para os elementos do sistema. Os caracteres funcionais do Sistema de Abastecimento de Água são 4-3 Capítulo 4 Vazões: é o fluxo da água que sai do reservatório e vai para os elementos do sistema. As unidades podem ser: L/s, m3/h, m3/dia, m3/mês. Válvulas reguladoras (registro de gaveta): controlam o abastecimento de cada elemento, podendo aumentar ou diminuir a vazão. Medidores (hidrômetros): medem a vazão de saída do reservatório, sendo neste caso o hidrômetro denominado de Master, ou seja, o principal e medem a vazão que cada elemento abastece. Retroação (feedback): é a comparação das vazões de entrada com as vazões de saída, para manter o equilíbrio das mesmas. Válvula de retenção: evita o refluxo da água. O Sistema de Abastecimento de Água é aberto. A água entra no sistema e vai para o reservatório e de lá distribui pela rede para os elementos e destes vai para o consumo direto, abastecendo caldeiras, torres de resfriamento etc. A energia elétrica também entra no sistema para acionar bombas centrífugas ou booster na rede de tubulações. Entrando a água no reservatório e sendo esta distribuída na rede de tubulação, o sistema se manterá em equilíbrio dinâmico, com garantia contínua de fluxo da água e de energia elétrica. No equilíbrio é visível, o nível do reservatório. É o efeito macroscópio. O efeito microscópio é invisível. Assim, a soma de vazões que abastece os elementos deve ser a vazão de saída. A Figura (4.1) mostra o esquema de distribuição de água numa indústria nos elementos (A, B, C, D,..). Em cada elemento será instalado um hidrômetro e verificada somatória das vazões. Em cada elemento será verificado o consumo de máquinas, etc e comparar depois com o consumo real. Figura 4.1 - Esquema da distribuição de água na indústria nos elementos (A,B,C,D,...) 4.3 Atividades 4-4 Monitoramento do consumo de água Objetivo Estabelecemos prazos: a economia de água em todos os elementos do sistema de abastecimento de água, devendo ser reduzido o volume mensal de água, por exemplo, em 27% no prazo de 8 meses. Treinamento de pessoal Através de palestras deverá ser mostrado a todos a necessidade de economia de água do ponto de vista financeiro e da conservação da água. Deverá ser entregue apostila e projeções sobre a metodologia que será aplicada (motivação). Seleção dos Sistemas de Abastecimento de Água Deverão ser decidido as prioridades para cada Sistema de Abastecimento de Água. Instalação de medidores, válvulas reguladoras e válvulas de retenção. No Sistema de Abastecimento de Água prioritário deverá ser instalado o hidrômetro Master, isto é, o hidrômetro principal e os outros medidores bem como válvulas reguladoras de vazão para permitir o controle do fluxo da água e válvulas de retenção para evitar o retorno da mesma. Os medidores e válvulas poderão possuir acionamento manual ou a distância com ou sem fios (telemetria). Nota: quando se separa um determinado setor deverão ser verificados os catálogos de consumo das máquinas e equipamentos, para depois poder conferir com o consumo real medido no medidor. Poderão ser achados máquinas ou equipamentos que estão gastando bem mais água do que exigido. Leitura dos medidores Deverá ser feita aproximadamente por uns três meses a leitura do medidor Master e dos sub-medidores dentro do Sistema de Abastecimento de Água escolhido. Localização de vazamentos visíveis e invisíveis na rede do Sistema de Abastecimento de Água Para a localização dos vazamentos invisíveis na rede poderá ser contratada uma firma que utiliza equipamentos eletrônicos para localizar fugas de água. Os vazamentos deverão ser reparados. 4-5 Capítulo 4 4.4 Estabelecimento de prioridades dos elementos dentro do Sistema de Abastecimento de Água Dentro do Sistema de Abastecimento de Água escolhido, deverá ser estabelecido prioridades para as medidas de conservação da água, levando em conta dois conceitos: facilidade de resolver o problema e grande consumo de água. 4.5 Auditoria final Verificar a economia real atendida e verificar os custos despendidos fazendo o pay-back, verificando em quantos meses se paga o investimento feito. Usar n Região Metropolitana de São Paulo US$ 4,0/m3 para a tarifa de água e US$4,0/m3 para tarifa de esgoto sanitário. Revisão do objetivo Após a auditoria deverá ser estabelecido novo objetivo e começar novamente. 4.6 Estudo do caso: reduzir as despesas com água potável e esgoto sanitário em uma indústria de alimentação. As variações de consumo das indústrias são muito grandes, mesmo considerando uma determinada categoria. Isto se deve ao maquinário existente, tecnologia aplicada, etc. A melhor maneira para se diminuir o consumo de água dentro de uma indústria, é conhecer o consumo de água de cada setor da mesma. Na indústria de alimentos, por exemplo, o uso da água está aproximadamente assim distribuído, conforme Tabela (4.1): Tabela 4.1 - Uso da água em 5 indústrias de alimentos em Denver, Colorado Uso da água Uso da água em porcentagem Água de processo 12,7% Água para lavagem 41,9% Água para lavanderia 0,1% Água para resfriamento e aquecimento 19,1% Água para resfriamento s/ 14,4% reaproveitamento. Consumo doméstico 3,3% Desperdício e vazamentos de água 7,6% Outros usos da água 0,9% Uso total da água = 100,0% Fonte: AWWA, 1995 in Tomaz, 2000 - Previsão de Consumo de Água 4-6 Monitoramento do consumo de água Elaboramos no ano 2000 um livro denominado “Previsão de Consumo de Água” para consumos residenciais, comerciais, industriais e públicos. Assim para a indústria de alimentos e produtos similares, o consumo médio é de 1773 litros/dia/empregado (Dziegielewski,1996) e conforme o Laboratório de Engenharia Civil (LNEC) de Portugal, para confeitaria o consumo é de 694 litros/dia/empregado. Como se pode verificar existe uma grande variação de consumo. Considerando o consumo médio mensal da indústria de alimentação de 12.797 m3 e 450 funcionários a quota per capita será 948 litros/dia/funcionário. Deverá ser provisoriamente admitido uma meta como, por exemplo, atingir 694 litros/dia/empregado, o que significa que teremos que atingir uma economia de água em volume de 27% em um prazo de oito meses. 4.7 Métodos não convencionais Após estas medidas deverão ser estudados métodos não convencionais, como o aproveitamento de águas de chuvas e o aproveitamento dos esgotos tratados (reúso). As águas de chuvas podem ser usadas na rega de jardins, lavagem de pátios e uso em bacias sanitárias, devendo ser construído cisternas para armazenamento da mesma. O aproveitamento dos efluentes dos esgotos sanitários tenderá a diminuir o volume de esgoto a serem lançados na rede pública. 4-7 Capítulo 4 4.8 Bibliografia -TOMAZ, PLÍNIO. Conservação da água. Editora Parma, Guarulhos, 1999, 294 p. -TOMAZ, PLÍNIO. Economia de água. São Paulo, Navegar, 2001, 112p. ISBN 85-87678-09-4. -TOMAZ, PLÍNIO. Previsão de consumo de água. São Paulo, Navegar, 2000, 250 p. ISBN: 85-87678-02-07. 4-8 Aproveitamento de água de chuva Capítulo 5 Aproveitamento de água de chuva Reabilitação de massas aquáticas poluídas ou degradadas para restaurar habitats e ecossistemas aquáticos. Agenda 21 5-1 Capitulo 5 SUMÁRIO Ordem Assunto Página Capítulo 5 - Aproveitamento de água de chuva 5.2 5-2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 5.10 Introdução Aproveitamento da água de chuva através dos séculos Normas para aproveitamento da água de chuva Componentes principais para captação de água de chuva Volume de água de chuva aproveitável Métodos de dimensionamento da cisterna Método Prático para dimensionamento da cisterna Benefício/custo Conclusão Bibliografia 5-2 Aproveitamento de água de chuva Capítulo 5 - Aproveitamento de água de chuva 5.1 Introdução O objetivo é o aproveitamento da água de chuva para fins não potáveis em áreas urbanas. Isto fará com que a água das concessionárias públicas sejam usadas para fins mais nobres, pois é um contra-senso usarmos 35% da água potável inclusive com flúor para descarga das bacias sanitárias. A água de chuva pode ser usada para: irrigação de jardins, descargas nas bacias sanitárias, reservatórios de incêndios e uso comercial /industrial com fins não potáveis. A captação da água de chuva se faz através dos telhados dos seguintes materiais: telha de barro, fibro-cimento, chapa galvanizada e outros tipos de cobertura. Utilizando água de chuva em uma cidade a economia global é estimada em 15% da água pública. Para casos particulares a economia de água é variada. Como exemplo, citamos um posto de gasolina em Guarulhos localizado na esquina da rua Dona Tecla com rua Cachoeira no bairro do Picanço, cujo consumo reduziu 50%, usando água de chuva. Figura 5.1 - Visão de Masada, Israel 5-3 Capitulo 5 Figura 5.2 - Reservatório escavado nas rochas em Masada, Israel. Capa do livro: Conservação da água do eng Plinio Tomaz No Texas, a cidade de Austin incentiva o uso da água de chuva, fornecendo US$500 a quem instalar sistema de captação de água de chuva e em Hamburgo US$ 2000. No Brasil ocorre o contrário, as concessionárias punem quem usa água de chuva, cobrando a tarifa de esgoto total, mesmo quem as destina à lavagem de pátios e irrigação de jardins. 5-4 Aproveitamento de água de chuva Futuro: sistema dual de distribuição de água fria (potável e não potável) Teremos no futuro um sistema dual de distribuição de água fria, sendo um para água potável e outro para água não potável. O sistema de distribuição de água não potável é destinado principalmente a descargas de bacias sanitárias. 5.2 Aproveitamento de água de chuva através dos séculos A famosa fortaleza de Masada, em Israel, tem dez reservatórios cavados nas rochas com capacidade total de 40 milhões de litros, conforme Figura (5.1) e (5.2). Uma das inscrições mais antigas do mundo é a conhecida Pedra Moabita, encontrada no Oriente Médio, datada de 830 a.C. Nela, o rei Mesha dos Moabitas, sugere que seja feita uma cisterna em cada casa para aproveitamento da água de chuva, conforme Figura (5.3). No palácio de Knossos, na ilha de Creta, a aproximadamente 2000 aC, era aproveitada a água de chuva para descarga em bacias sanitárias. Figura 5.3 - Pedra Moabita 830aC 5.3 Normas para aproveitamento de água de chuva Existe uma comissão da ABNT realizando um projeto de norma 00:001.77-001 de aproveitamento de água de chuva em áreas urbanas para fins não potáveis. Na Alemanha temos o projeto de norma DIN 1989 destinado a utilização de água de chuva. 5-5 Capitulo 5 Yamagata et al, 2002 cita que, no Japão, o consumo de água não potável em um edifício é de aproximadamente de 30%. O regulamento do governo metropolitano de Tokyo de 1984 obriga que todo prédio com área construída maior que 30.000m2 ou quando o consumo do prédio for maior que 100m3/dia de água não potável, que seja feito o aproveitamento da água de chuva e/ou reúso dos esgotos sanitários. 5.4 Componentes principais para captação de água de chuva Os componentes principais para captação de água de chuva são: - Área de captação Geralmente são as projeções dos telhados das casas ou indústrias. O telhado pode estar inclinado, pouco inclinado ou plano. - Calhas, condutores Para captação da água de chuva são necessárias calhas e coletores de águas pluviais que podem ser de PVC ou metálicos. First flush (primeira água ou carga de lavagem) A primeira chuva, que contém muita sujeira dos telhados, pode ser removida manualmente com uso de tubulações, que podem ser desviadas da cisterna ou automaticamente através de dispositivos de auto-limpeza em que o homem não precisa fazer nenhuma operação. - Peneira (definição de peneira= aberturas de 0,25mm a 6mm) Para remover materiais grosseiros em suspensão usam-se peneiras com tela de 0,2mm a 1,0mm. Na Figura (5.3) mostra no local da seta dispositivo em aço inox tipo peneiras com malha de 0,26mm (260μm) para retiradas de folhas e outros detritos. Tais dispositivos apresentam perdas de 20% a 50% e não detêm o first flush que possui partículas menores que 0,25mm (250μm) e que em média possuem diâmetro de 45μm. - Reservatório (cisterna) Pode ficar apoiado, enterrado ou elevado e podem ser de concreto armado, alvenaria em tijolos comuns, alvenaria em bloco armado, plásticos, poliéster, etc. - Extravasor Deverá ser instalado na cisterna um extravasor (ladrão) que deverá possuir dispositivo para evitar a entrada de pequenos animais. 5-6 Aproveitamento de água de chuva Desinfecção É aconselhável a desinfecção das águas de chuva com cloro residual de 0,5mg/litro a 1,0mg/L, que pode ser feito no bombeamento das águas pluviais, usando uma pequena bomba dosadora de cloro de hipoclorito de sódio. O custo da água armazenada, de aproveitamento de água de chuva, incluindo as canalizações, instalação elétrica, bomba centrífuga flutuante, dispositivo automático de limpeza com filtros, reservatório em polipropileno ou chapa de aço inox, etc varia de US$ 100/m3 a US$ 200/m3. Na Figura (5.4) temos dois reservatórios de aço inox fabricado em Guarulhos, com 3.000 litros cada. Figura 5.4 - Dois reservatórios de aço inox com 3.000 litros cada. Observar o dispositivo (peneira) (seta). 5-7 Capitulo 5 5.5 Volume de água de chuva aproveitável O volume de água de chuva aproveitável depende do coeficiente de runoff do telhado bem como da eficiência dos dispositivos usados para o first flush (carga de lavagem). V= P x A x C x η first flush Sendo: V= volume mensal de água de chuva aproveitável (litros) P= precipitação média mensal (mm) C= coeficiente de escoamento superficial (runoff) do telhado (adimensional) η first flush = eficiência do dispositivo de descarte da primeira água do sistema A= área do telhado em projeção (m2) Exemplo 5.1 Supomos, por exemplo, a precipitação media mensal do mês de janeiro da Região Metropolitana de São Paulo que é P= 272mm. Supomos telhado com 2 runoff C= 0,95 e η first flush = 0,80.A área do telhado é 500m . V= P x A x C x η first flush V= 272 x 500 x 0,95 x 0,80= 103.360litros 5.6 Métodos de dimensionamento da cisterna Para o dimensionamento da cisterna são importantes: a área de captação do telhado, a precipitação local e a demanda da água não potável. Os métodos a serem usados são vários, como o Método de Rippl, Método da Simulação e o Método Monte Carlos. 5.7 Método Prático para dimensionamento da cisterna Para uma região onde a precipitação média anual é de 1500mm, poderá ser captado 50% ou seja, 750mm/ano e a média mensal é de aproximadamente 60mm, obtido da divisão de 750mm por 12 meses. Como 1mm corresponde a 1litro por metro quadrado, então teremos a taxa de 60litros/m2. Isto garantirá uma probabilidade aproximada de 85% para que o sistema funcione bem. Exemplo: um telhado com 200m2 poderá captar: 200m2 x 60 litros/m2= 12.000litros= 12m3 Portanto, podemos usar 12m3 de água de chuva durante um mês e fazer um reservatório com 12m3. Caso haja previsão de dois meses de seca o reservatório deverá ter 24m3 para se retirar mensalmente 12m3. 5-8 Aproveitamento de água de chuva 5.8 Benefício/Custo É comum a análise da relação benefício/custo ou o uso do payback para saber se compensa ou não usar água de chuva. A viabilidade é clara para os consumidores das categorias comerciais e industriais e para casas com áreas acima de 300m2. No que se refere às pequenas residências, a viabilidade fica prejudicada, pois o subsídio da água pública chega até 20m3 mensais. 5.9 Conclusão Muitas indústrias, shoppings, supermercados e prédios de apartamentos já estão usando a água de chuva para fins não potáveis; inclusive a Prefeitura Municipal de Curitiba (ano 2003) e a Prefeitura Municipal de São Paulo (ano 2005) já possuem leis a respeito, mas ainda não regulamentadas. A economia global da água para as concessionárias de água com o uso de água de chuva é de aproximadamente de 15% do total que é um volume considerável. Em regiões, onde a disponibilidade hídrica social é menor que 1.000m3/ano x habitante (stress da água segundo as Nações Unidas), deveria ser incentivado o uso da água de chuva e o reúso dos esgotos sanitários, como é o caso da Região Metropolitana de São Paulo, onde dispomos somente de 201m3/ano x habitante. 5.10 Bibliografia TOMAZ, PLINIO. Aproveitamento de água de chuva, 2003, Navegar, São Paulo. 5-9 Conservação da água Capítulo 6 Conservação da água Os países desenvolvidos aceitaram compromissos diferenciados de redução ou limitação de emissões entre 2008 e 2012 (representando, no total dos países desenvolvidos, redução em pelo menos 5% em relação as emissões combinadas de gases de efeito estufa de 1990). Protocolo de Quioto, Japão, 1997 6-1 Capítulo 6 SUMÁRIO Ordem 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 6.10 6.11 Assunto Capítulo 6 - Conservação da água Água doce no mundo Disponibilidade Hídrica de um país: m3/hab/ano (Nações Unidas) As atitudes a serem tomadas: Shiklomanov Conservação da água Estratégias para conservação da água: Submetering Reciclagem e reúso da água Água Industrial Medidas não convencionais para conservação da água Aproveitamento de águas de chuvas Bibliografia 6-2 Página Conservação da água 6.1 Água doce no mundo Mar Aral (Rússia): dois rios secaram. Plantação de algodão Rio Colorado (EUA) Rio Nilo: 1900- 85 km3/ano 52 km3/ano 42 km3/ano Índia e China: superexplotação da água subterrânea A água é um recurso finito Volume total 1.386 milhões de km3 de água na Terra Água salgada 97,5% Água doce 2,5% Total 100,0% Água doce (Shiklomanov,1998). 68,90% estão congelados nas calotas polares do Ártico, Antártida e nas regiões montanhosas. 29,90% água subterrânea compreende do volume total de água doce do planeta. 0,266% da água doce representa toda a água dos lagos, rios e reservatórios (0,007% do total de água doce e salgada) 0,934% biomassa e atmosfera sob a forma de vapor 100,000% Total Brasil : 12% da água doce do mundo Recursos hídricos 68,5% 3,3% 6,0%, 6,5% 15,7%. Região Norte Nordeste Sudeste Sul Centro-Oeste População 6,83% 28,94% 42,73%, 15,07% 6,43%. Região Norte Nordeste Sudeste Sul Centro-Oeste 6-3 Capítulo 6 6.2 Disponibilidade Hídrica de um país: m3/hab/ano (Nações Unidas) Países “muito pobres” ou com “escassez de água” < 500 m3/hab/ano. Líbia, Arábia Saudita, Israel, Jordânia, Singapura entre outros. Os países ”pobres em águas” 500 m3/hab/ano <índice < 3 1000m /hab/ano. Egito, Quênia, Cabo Verde e o baixo Colorado, nos Estados Unidos. Países com “estresse de água” <1000m3/hab/ano Países com “abastecimento regular” 1000 m3/hab/ano<índice<2000 3 m /hab/ano. Paquistão, Etiópia, Ucrânia Bélgica, Polônia. Países “suficientes” 2000 m3/hab/ano <índice <10000 m3/hab/ano. Alemanha, França, México, Reino Unido, Japão, Itália, Índia, Holanda, Espanha, Cuba, Iraque, Estados Unidos e outros. Países “ricos em água” 10.000 m3/hab/ano <índice <100.000 3 m /hab/ano. Brasil, Austrália, Colômbia, Venezuela, Suécia, Rússia, Albânia, Canadá, Argentina, Angola. Países “muito ricos em água” >100.000 m3/hab/ano. Guiana Francesa, a Islândia, o Gabão, o Suriname e a Sibéria (Rússia). Brasil “rico em água” 35.732 m3/hab/ano. São Paulo possui 2.209 m3/hab/ano Região Metropolitana de São Paulo- 201 m3/hab/ano Pernambuco 1.270 m3/hab/ano. Israel 470m3/hab/ano Ceará que tem 2.279 m3/hab/ano. Amazonas tem 773.000 m3/hab/ano Roraima 1.506.488 m3/hab/ano (maior do Brasil) Mundo: 7.300 m3/hab/ano (ano 2000) Maior uso da água é na agricultura e na irrigação. População do mundo: 6 bilhões Shiklomanov, março de 2000: situação atual: 35% da população do planeta está em regiões com estresse de água. População ano 2025-8 bilhões- 66% da população mundial estará com estresse de água (WHYCOS, 2000). Exemplos: o Peru –1990-1.790 m3/hab/ano. Ano 2025 -980 m3/hab/ano. Tanzânia –1990- 2.780 m3/hab/ano. Ano 2025 -900 m3/hab/ano. As ações antropogênicas: piora o problema. Aquecimento global da atmosfera. Poluição dos mananciais superficiais e subterrâneos. 6-4 Conservação da água UNESCO,1999 A utilização dos recursos hídricos deve ser sustentável, isto é, deve ser administrado globalmente, com o objetivo de atender a sociedade agora e no futuro, mantendo a integridade ecológica, ambiental e hidrológica. Portanto, o desenvolvimento sustentável da água necessita de um compromisso no presente, para atender as nossas necessidades sem comprometer as futuras gerações. 6.3 As atitudes a serem tomadas: Shiklomanov 1. Proteção dos recursos hídricos através de um decréscimo drástico no consumo da água, especialmente na irrigação e indústria. 2. Cessação ou redução das descargas de águas residuárias nas bacias hidrográficas. 3. Melhor utilização da água através de planejamento a longo prazo, das águas de escoamento superficial dependendo da época sazonal. 4. Uso da água salgada ou salobra através da dessalinização térmica ou osmose reversa. Água do mar: US$0,50/m3 a US$0,80/m3 Água salobra: US$0,20/m3 a US$0,35 /m3 5. Intervenção ativa no processo de precipitação das águas de chuvas. 6. Uso da água das geleiras, das águas seculares dos grandes lagos e dos aqüíferos subterrâneos. Aqüífero Botucatu (chamado de Aqüífero Guarani) 35.000 km3 de água renovável. Rebocar geleiras (água doce) para as grandes cidades litorâneas, tais como Nova Iorque e outras. 7. Redistribuição dos recursos hídricos através do território. Transferência de parte da água do Rio São Francisco (eixo leste para a Paraíba com 16m3/s) e eixo norte para o Ceará com 48m3/s) Aqueduto do rio Colorado localizado na Califórnia (EUA) Container de 10.000 toneladas rebocado por navio Turquia 6-5 Capítulo 6 6.4 Conservação da água Conservação da água é um conjunto de atividades com objetivo de: - Reduzir a demanda da água; Melhorar o uso da água e reduzir as perdas e desperdícios da mesma; Implantar práticas agrícolas para economizar a água. Benefícios obtidos com a conservação da água: - Economia de energia elétrica; - Redução de esgotos sanitários; Proteção do meio ambiente nos reservatórios de água e nos mananciais subterrâneos. Medidas convencionais de conservação da água 6.5 Estratégias para conservação da água: Providence - Estado de Rhode Island - Estados Unidos, apresentou no congresso de Conservação da água de 1993, realizado em Las Vegas, Nevada, conforme Tabela (6.1). Tabela 6.1 - Medidas convencionais de conservação da água Medidas convencionais de Porcentagem aproximada de conservação da água economia prevista Consertos de vazamentos nas redes públicas Mudanças nas tarifas 32% Leis sobre aparelhos sanitários 19% Consertos de vazamentos nas casas 8% Reciclagem e reúso da água 7% Educação pública 5% Redução públicas Total de pressão nas redes 26% 3% 100% 6-6 Conservação da água Estimativa das medidas convencionais para conservação da água. Mudanças nas tarifas Estados Unidos - estrutura tarifária decrescente, tarifas uniformes, tarifa crescente. Brasil - tarifa crescente, aliada as tarifas sociais para possibilitar o uso da água para pessoas de baixa renda. Em geral, adota-se um mínimo de 10m3/mês subsidiado internamente pelos consumidores de maior consumo. Avaliação do consumo de água - com relação a algumas variáveis como preço, renda, número de pessoas que moram numa casa é importante para as ações de conservação da água em relação a tarifa. Reciclagem e Reuso 7% Educação Pública 5% Leis sobre aparelhos sanitários 19% Redução de Pressão 3% Mudanças nas Tarifas 26% Conserto de Vazamentos 32% Conserto de Vazamentos nas casas 8% Figura 6.1 - Medidas convencionais de conservação da água 6-7 Capítulo 6 Elasticidade da demanda - o quociente entre a porcentagem da variação na quantidade da demanda pela porcentagem na variação do preço (renda ou número de pessoas na casa), conforme Tabela (6.2). Toma-se o valor da elasticidade em valor absoluto. Se o valor obtido for maior que 1 (um) a demanda é elástica e, se for menor que 1 (um), a demanda é inelástica. Existem produtos inelásticos como o sal. Diminuindo o preço do sal, o consumo não será alterado. Se aumentarmos o preço do sal, o consumo será o mesmo. Tabela 6.2-Elasticidade do consumo em relação ao nível de renda, preço da água e número de habitantes na casa nas diversas categorias Categoria de consumo Residência unifamiliar Edifícios multifamiliares Comércio Elasticidade Preço da Número de habitantes Água -0,2 a –0,4 +0,2 a +0,5 Nível de Renda +0,3 a +0,5 +0,4 a +0,6 0 a –0,2 -0,1 a –0,3 Indústria +0,3 a +0,5 -0,1 a –0,3 Preço/m3 da tarifa de água em 15 países do mundo Na Tabela (6.3) estão os preços das tarifas de 15 paises. National Utility Service (NUS) em 15 países sobre o custo do m3 da tarifa de água no mundo Os alemães pagam a água mais cara do mundo e os canadenses a mais barata Os americanos, US$0,66/m3 em média enquanto que os alemães pagam US$2,44/m3 Guarulhos- US$0,70/m3 (média distribuída- SAAE paga US$0,25/ m3). 6-8 Conservação da água Tabela 6.3 Preço/m3 da tarifa de água em 15 países do mundo Porcentagem de País Custo do m3 da água acréscimo ou decréscimo da tarifa US$/m3 em relação ao ano anterior Alemanha 1,89 15,2 Dinamarca 1,62 12,5 Bélgica 1,53 21,4 Holanda 1,24 2,2 França 1,22 -0,9 Inglaterra 1,17 6,3 Itália 0,75 1,3 Finlândia 0,68 -6,2 Irlanda 0,62 6,9 Suécia 0,57 -2,2 Espanha 0,56 0 Austrália 0,49 -39,4 Estados Unidos 0,47 -1,4 África do Sul 0,45 22,8 Canadá 0,40 4,3 Educação pública Televisão, rádio, jornais e panfletos não ultrapassam de 5% do total de economia de água que se pode fazer. Palestras em escolas, visitas técnicas e assessoramento às indústrias, encorajando as medidas de conservação da água. Conserto de vazamentos no sistema de distribuição de água potável Reparos nas redes e ligações de água - bem como instalar de medidores da água em setores da rede para conhecimento a distância (telemetria) das vazões e constatar a perda de água quando ela acontecer (tempo real). Reabilitação - anual de cerca de 1% da rede de distribuição, isto é, a reconstrução de trechos muito velhos que apresentam problemas de construção ou de material inadequado. Os vazamentos nas redes e ligações de água em Guarulhos são de 22m3/km/dia enquanto que na Inglaterra é 8,4m3/km/dia e na Alemanha 3,7m3/km/dia. 6-9 Capítulo 6 Redução de Pressão da água nas redes públicas Economia de água de cerca de 3%. Válvula redutora de pressão (VRP) moderna com comando a distância usando telemetria que realmente funcionam. Leis sobre aparelhos sanitários Nos Estados Unidos em 24 de outubro de 1992 foi promulgada Lei Federal 102-486 - Energy Policy Act, Bacia sanitária: 6 litros/descarga (EUA) Torneiras: 10 litros/minuto(EUA) Descargas em mictórios: 3,8 litros/descarga(EUA) Chuveiros: 10 litros/minuto(EUA) IPT em 1986 - variavam de 20 litros/descarga a 12 litros/descarga, México - substituídas em 1998, gratuitamente, 350.000 bacias sanitárias possibilitando o abastecimento de mais de 250.000 pessoas. Caixa de descarga da Docol para 6 litros. Figura 6.2 - Caixa de descarga com 6 litros/descarga junto da bacia sanitária 6-10 Conservação da água Para economizar água, a caixa de descarga Docol consome de 6 litros/descarga a 9 litros/descarga. O volume de 6 litros ou 9 litros é determinado pela bacia sanitária. Atualmente existem bacias que precisam de 6 litros e outras de 9 litros. Arejadores da Docol Figura 6.3 - Arejador que é instalado na torneira de cozinha Torneira com sensor que abre automaticamente (Docol) Figura 6.4 - Torneira com sensor Bateria: A torneira é alimentada por bateria de 9 volts. Possui led interno na lente que indica quando a bateria está fraca. 6-11 Capítulo 6 Hidrômetros em apartamentos 6.6 Submetering Submetering é o que chamamos aqui de sub-medidor. Hidrômetro principal (master) e sub-medidores em cada apartamento. Foi usado no Brasil pela primeira vez em 1970, no Parque Cecap, antigo Conjunto Zezinho Magalhães Prado. Guarulhos - temos a Lei 4650 de 27 de setembro de 1994, que exige que apartamentos com área menor que 100m2 tenham hidrômetros individuais. A economia de água pode chegar a 30%, comparando-se quando o apartamento não tinha hidrômetro. Em Guarulhos existem mais de 20.000 apartamentos com medição individualizada. Pernambuco - na cidade de Recife tem sido usados, com sucesso, hidrômetros em prédios de apartamentos novos e velhos. Isto foi feito pelos drs. Adalberto Cavalcanti Coelho e João Carlos B. Maynard, havendo atualmente cerca de 40.000 apartamentos no Recife com hidrômetros individuais. Goiânia: existe cerca de 12.000 hidrômetros individuais em apartamentos. 6.7 Reciclagem e reúso da água Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental (ABES) em 1992 - Pedro Mancuso, Manoel Botelho e outros. Os esgotos sanitários podem dispor de até três tipos de tratamento. Tratamento primário - retirada de materiais sólidos; Tratamento secundário - após o tratamento primário. É a redução da demanda bioquímica de oxigênio (DBO) a níveis tolerantes com redução considerável de microorganismos até aproximadamente 98%; Tratamento terciário - após o tratamento primário e secundário é usada a floculação, filtração, carvão ativado, osmose reversa. A desinfecção é usada nos tratamentos secundário e terciário para destruir as bactérias, vírus e outros patógenos. Reúso e reciclagem - são usados, muitas vezes, como sinônimos, nos Estados Unidos. A água de reúso ou reciclagem não é potável e poderá ser usada em descargas de bacias sanitárias, irrigação, uso industrial, recarga de aqüíferos subterrâneos, etc conforme o nível de tratamento. A tubulação que conduzir água de reúso ou reciclada terá cor vermelha (normas da Califórnia) e será identificada salientando tratar-se de água não potável. 6-12 Conservação da água Descarga zero - muitas indústrias no Brasil já começaram a reciclar a sua água dentro da sua propriedade. Os esgotos sanitários ou industriais são tratados e reutilizados, com o objetivo de se obter descarga zero, o que na prática é muito difícil de atingir. Japão - o reúso da água vem sendo feito desde 1964. México - possui o maior e mais velho projeto de reúso da água usando esgoto sanitário para uso na agricultura e irrigação. É irrigado em todo o país 257.000 hectares com vazão de 102m3/s, ou seja, 8.812 milhões de litros/dia (dados de 1995). Califórnia - nos Estados Unidos tem um regulamento (California Code of Regulations Title 22) para o reúso da água de esgoto sanitário após tratamento. Europa - até o ano 2000 não existem normas européias para o reúso da água de esgoto tratada, entretanto o Artigo nº12 sobre as Diretivas sobre o tratamento de esgotos (91/271/EEC) estabelece que os esgotos tratados devem ser reaproveitados de maneira conveniente. 6.8 Água Industrial Objetivo - uso da água industrial já é comum nos Estados Unidos e na Europa, sendo o mesmo altamente recomendado. Reúso potável direto - quando após o tratamento secundário e terciário de um esgoto sanitário, o mesmo é lançado diretamente na rede de distribuição de água potável, temos o reúso potável direto, o que é desaconselhado pela Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e por demais órgãos internacionais. Em resumo, a água obtida por intermédio de reúso, não deve ser usada como água potável. Reúso potável indireto - quando os efluentes de uma estação de esgoto sanitário, após o tratamento secundário e terciário, reforçar as águas subterrâneas através de injeção de poços tubulares profundos, ou quando for misturado e diluído com outra água de superfície, temos o reúso potável indireto. Reúso não potável industrial - o reúso pode ser também de água não potável, que é o nosso caso em questão. Quando o efluente de uma estação de tratamento de esgoto, após o tratamento secundário e terciário, pode abastecer indústrias e servir como água não potável, temos então o que se chama de reúso não potável industrial. 6-13 Capítulo 6 Nações Unidas - em 1985 o Conselho Econômico e Social das Nações Unidas, estabeleceu uma política de gestão para áreas carentes de recursos hídricos, que suporta esse conceito: “a não ser que exista grande disponibilidade, nenhuma água de boa qualidade deve ser utilizada para usos que toleram águas de qualidade inferior”. Agenda 21 - a Conferência sobre Desenvolvimento e Ambiente realizada em junho de 1992 no Rio de Janeiro, dedicou importância especial ao reúso, recomendando aos países participantes, “a implementação de políticas de gestão, dirigidas para o uso e reciclagem de efluentes integrando proteção da saúde pública de grupos de risco, com práticas ambientais adequadas”. Consertos de vazamentos nas casas evitam o desperdício Na Tabela (6.4) temos as reduções de consumo em diversas categorias. 6-14 Conservação da água Tabela 6.4 - Redução de consumo de água em diversas categorias de consumo localizando vazamentos e instalando aparelhos economizadores de água. Categoria de Consumo Quota per capita litros/funcionário/dia Redução de consumo de água Período de Pay-back (mês) Antes Depois Escritório comercial 57 47 16% 9 Edifício da SABESP (sede) 83 32 62% 8 Cozinha da Ford 39 19 52% 1 Cozinha Ford Ipiranga 42 20 52% 1 Cozinha da SABESP(sede) 33 16 66% 0,5 Hospital das Clínicas 255 202 21% 0,20 Armazéns Ceagesp 40 27 37% 0 6-15 Capítulo 6 Dicas para conservação d´água em residências Banheiro Verificar se não há vazamentos nas torneiras e nas tubulações; Feche a água enquanto estiver escovando os dentes ou fazendo a barba. O banho no chuveiro não deve ultrapassar 5 (cinco) minutos. Desligue o chuveiro enquanto estiver usando o sabonete. Um misturador de cozinha gasta 12 litros/minuto. Em 5 minutos gasta 60 litros. Um chuveiro gasta 15 litros/minuto. Em um banho de 5 minutos gastase 75 litros e em 10 minutos gasta-se 150 litros. Use chuveiros com restritor de vazão e que, portanto, economizam cerca de 30% da água (Deca). Uma torneira de lavatório gasta 10 litros/minuto. Um minuto gasta 10litros. Em 5 minutos gasta 50 litros. Verifique periodicamente a bacia sanitária. Se a mesma for com caixa de descarga, coloque um pouco de alguma substância colorida na água. Espere alguns minutos e se você observar a cor na água da bacia sanitária então há vazamento. Se a bacia sanitária tem válvula de descarga, esvaziar a água contida no fundo da bacia e notar se a mesma enche de água através de vazamento da válvula. Isto pode ser feito com cinza de cigarro. Coloque cinza de cigarro e se a mesma está sendo deslocada existe vazamento. Instale de preferências bacias sanitárias com caixa acoplada com 6 litros/descarga. As válvulas de descargas apresentam o grande risco de retrossifonagem, pois pode haver mistura de água limpa com água suja. Cozinha e Lavanderia As máquinas de lavar roupas e pratos são mais eficientes quando estão funcionamento a plena carga, isto é, na sua capacidade máxima. Evite usar um ciclo extra. Não ultrapasse a carga recomendada pelo fabricante. Adquira uma máquina de lavar roupas ou pratos que economize água. Existem máquinas de lavar roupas e pratos que usam de 18 litros a 100 litros. Utilizar a quantidade de água correta para preparar alimentos sem exageros. 6-16 Conservação da água Um misturador de cozinha gasta 12 litros/minuto. Durante 5 minutos gasta 60 litros. Instale torneiras na cozinha com aerador. Uma torneira gasta 12 litros/minuto. Quando lavar pratos com as mãos não deixe a água ficar correndo livremente. Tampe a cuba para proceder a limpeza. Lave tudo de uma só vez. Os pratos ficam secos em duas horas aproximadamente. Fora da casa e dados gerais Controle o consumo de água de sua casa. Uma pessoa gasta em média 5m3/mês. Assim uma casa com 4 pessoas deverá gastar em média 4 pessoas x 5m3/mês = 20m3/mês. Pode haver uma variação para mais ou para menos de 30% (trinta por cento), o que ainda será considerado normal. Quando estiver fora da faixa dos 30% haverá problema de vazamentos ou desperdícios. Quando lavar o carro use sabão e água em um balde. Use uma mangueira com esguicho na ponta para fechar a água. Conserte os vazamentos visíveis, tais como vazamentos em torneiras, no ladrão da caixa d´água, nas máquinas de lavar roupa e pratos. A média em 100 casas é de 25 vazamentos nas torneiras e 25 nas bacias sanitárias. Use uma vassoura e balde para limpar as calçadas e passeios. Verificar vazamentos nas instalações internas, utilizando o método do copo e outros. Verificar se não há vazamentos nos reservatórios. No caso de sprinklers para rega de jardins, não regar os passeios e calçadas. Verifique constantemente o sistema de sprinklers. Um sprinkler gasta de 10 litros/minuto a 35 litros/minuto. O sprinkler deve trabalhar duas vezes por semana funcionando menos que uma hora. Uma torneira de jardim ou de tanque gasta 12 litros/minuto. Em 5 minutos gasta 6 litros. Em 10 minutos gasta 120 litros. 6-17 Capítulo 6 Regue ao amanhecer ou entardecer quando a temperatura do dia está mais baixa para evitar a evaporação. Reaproveitar a água das máquinas de lavar roupa para lavagem de pátios. Não regar jardins em dias de chuva ou quando acabou de chover. Para irrigação de jardins devem ser instalados aparelhos automáticos que levam em conta a precipitação das chuvas. Use gramas que usam pouca água. Dicas gerais para economizar água Ensine às crianças as medidas de conservação da água. A água não deve ser usada como um brinquedo. Evite comprar brinquedos que usem a água. Ensine os empregados das medidas de conservação da água. Encoraje as escolas nas medidas da conservação da água. Ensine os amigos e vizinhos das medidas de conservação da água. Sugestões gerais para economia de água em comércio Os postos de gasolina e lava-rápidos podem economizar água, fazendo a reciclagem da mesma, podendo ser obtido redução de até 80% do consumo. Os edifícios de escritórios podem diminuir o consumo de água, fazendo-se uma verificação em todas as bacias sanitárias e torneiras. Em restaurantes pode-se obter economia verificando-se as bacias sanitárias, torneiras de lavatórios, mictórios e torneiras nas cozinhas. 6-18 Conservação da água 6.9 Medidas não convencionais para conservação da água Medidas não convencionais para conservação da água são: uso do graywater, uso da água de chuva, bacias sanitárias para compostagem e dessalinização. Graywater (águas cinzas) É muito grande nos Estados Unidos principalmente na Califórnia. Graywater é o esgoto residencial provindo da torneira do banheiro, do chuveiro, da banheira, da máquina de lavar roupas. Não inclui os esgotos das bacias sanitárias (black water), das torneiras das cozinhas e nem das máquinas de lavar pratos. Figura 6.5 - Tipo de tratamento de graywater usado nos Estados Unidos Tratamento de esgoto (graywater) para uso na irrigação Na Califórnia o uso do graywater é legalizado e usado somente para irrigação abaixo da superfície através de tubulações enterradas. Custo - existem para serem adquiridos na Califórnia cerca de 20 sistemas que usam o graywater, cujo custo varia de US$200,00 a US$1000,00. O uso da graywater reduz o consumo de água na Califórnia em cerca de 15 a 25%. Não há odor e o uso do graywater também pode ser usado para descargas das bacias sanitárias. 6-19 Capítulo 6 Bacias sanitárias para compostagem Adubo natural - embora seja completamente desconhecido no Brasil, nos Estados Unidos usam-se muito bacias sanitárias que fabricam um adubo natural, isto é, fazem a compostagem. Nas bacias sanitárias com compostagem é usado processo aeróbio para quebrar o material orgânico produzindo o CO2. É instalado em residências e em prédios menores que três pavimentos. Nestas bacias sanitárias para compostagem praticamente não se usa água, havendo economia da mesma em cerca de 28%. Periodicamente é necessário uma pequena manutenção. Nos Estados Unidos e Canadá existem 20.000 banheiros públicos onde se usam as bacias com compostagem do tipo Sueco, denominada Clivus Multrum. O custo de uma bacia de compostagem varia de US$750,00 a US$1200,00. Não produz odor, é de fácil instalação e necessita de ventilação. Na prática, são adicionados materiais de carbono para melhorar a eficiência da compostagem. Figura 6.6-Bacia de Compostagem 6-20 Conservação da água 6.10 Aproveitamento de águas de chuvas O aproveitamento de águas de chuva é bastante velho. Existe lei de 870 anos a.C, feita pelo rei Mesha, dos Moabitas (falavam uma língua semelhante ao hebraico) que obrigava as famílias locais a aproveitar a água de chuva dos telhados. Figura 6.7 - Aproveitamento de água de chuva Aproveitamento de água de chuva com reservatórios de PVC. É usado nos Estados Unidos, na Alemanha, Austrália e Japão, entre outros. No Brasil é usada em algumas cidades do Nordeste. Cisternas - de modo geral, a água de chuva é acumulada em cisternas. Alemanha - em Hamburgo, a água de chuva é muito usada para as descargas nas bacias sanitárias e servem para aliviar o pico das vazões de enchentes. A prefeitura de Hamburgo fornece US$ 1500 a US$ 2000 a quem aproveitar água de chuva. Em Guarulhos foi colocado, no novo Código de Obras, a exigência de reservatórios de detenção em lotes. Japão - o aproveitamento da água de chuva é feito em casas, prédios de apartamentos, estádios de beisebol e prédios de escritórios. A água de chuva é usada para as descargas nas bacias sanitárias e rega de jardins. 6-21 Capítulo 6 Europa - os especialistas esperam que na Europa cerca de 15% da água utilizada seja aquela provinda da água de chuva até o ano de 2010 e que na Alemanha chegue a 24% (dados de fevereiro/2000). Dessalinização de água do mar ou salobra Dessalinização da água do mar ou de águas salobras: usado desde 1950. Técnicas de dessalinização são duas: a osmose reversa e destilação. São muito usadas no oriente médio, nos países detentores de petróleo. Preços: Água do mar US$0,50/m3 a US$0,80/m3 Água salobra US$0,20/m3 a US$0,35/m3. Dois processos básicos: para dessalinização da água do mar é usada a destilação através do processo Multi-Stage Flash (MSF) que é o melhor. Para águas salobras, o processo mais eficiente e econômico é da Osmose Reversa (RO) muito usada no nordeste do Brasil devido a pesquisas e incentivo da Universidade de Campina Grande, na Paraíba. Na Arábia Saudita existe desde 1978, uma estação dessalinizadora para 59.000m3/dia e, em Trinidad, de 113.000m3/dia. Estados Unidos é muito usada a dessalinização nos estados da Califórnia e da Flórida. Talvez o custo super-baixo da dessalinização nunca aconteça. Haverá um ponto em que os preços não mais cairão, como aconteceu com a energia elétrica de origem nuclear. 6-22 Conservação da água 6.11 Bibliografia TOMAZ, PLINIO. Economia de água. Navegar, São Paulo, 2003. 6-23 Índice Geral Índice Geral 7-1 Capitulo 7 Água: pague menos ÍNDICE GERAL Ordem 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 1.11 1.12 1.13 1.14 1.15 1.16 1.17 1.18 1.19 1.20 1.21 1.22 1.23 1.24 1.25 1.26 1.27 1.28 1.29 1.30 1.31 1.32 1.33 1.34 Ordem 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 Assunto Capítulo 1 - Reúso de água Introdução Conservação da água Medidas e incentivos Consumo cidade de Guarulhos mês de março 2006 SAAE Média de consumo de uma casa Quanto podemos reaproveitar de águas cinzas numa casa? Tarifas do SAAE Normas da ABNT Reúso Reúso de esgotos sanitários urbanos regionais Considerações Onde usar a água de reúso dos esgotos sanitários? Reúso para uso industrial Reúso para uso agrícola Reúso para o meio ambiente Recarga dos aqüíferos subterrâneos Reúso para uso Recreacional Reúso urbano Níveis de tratamento de esgotos sanitários municipais Tratamento preliminar Tratamento primário Tratamento secundário Tratamento terciário Tratamento avançado Rede dual Guia para reúso da água da USEPA Estado de New Jersey Estado da Geórgia Estado da Flórida Uso da água de reúso Padrões de qualidade da água para reúso Normas da ABNT Custos Bibliografia e livros consultados Assunto Capítulo 2 - Tanque séptico Introdução Normas brasileiras Sistemas de tanques sépticos Caixa de gordura Tanque séptico Septo difusor 7-2 Página Página Índice Geral 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 2.13 Ordem 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20 3.21 3.22 Ordem 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 Ordem 5.2 5-2 Efluente do sistema de Tanque séptico + septos difusores Remoção do lodo Custo Reúso Estudo de caso Adsorção em carvão ativado Bibliografia e livros consultados Assunto Página Capítulo 3 – Aguas cinzas Introdução Tratamento do águas cinzas Nomenclatura Riscos do águas cinzas Qualidade do águas cinzas Área para irrigação com águas cinzas Custos Aceitação pública Reservação do águas cinzas Volume de água para dimensionamento Uso da água Uso do águas cinzas Técnicas e Tecnologias Recomendações finais Exemplo de caso: Gafisa - reúso da água usando águas cinzas Introdução Aspecto legal Solução técnica Cloração Proposta Custos Bibliografia e livros recomendados Assunto Capítulo 4- Monitoramento do consumo de água em instalações comerciais e indústrias Introdução Economia de água em instalações comerciais e industriais Atividades Estabelecimento de prioridades dos elementos dentro do Sistema de Abastecimento de Água Auditoria final Estudo do caso: reduzir as despesas com água potável e esgoto sanitário em uma indústria de alimentação. Métodos não convencionais Bibliografia Assunto Capítulo 5- Aproveitamento de água de chuva Introdução Aproveitamento da água de chuva através dos séculos 7-3 Página Página Capitulo 7 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 5.10 Ordem 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 6.10 6.11 Normas para aproveitamento da água de chuva Componentes principais para captação de água de chuva Volume de água de chuva aproveitável Métodos de dimensionamento da cisterna Método Prático para dimensionamento da cisterna Beneficio/custo Conclusão Bibliografia Assunto Capítulo 6- Conservação da água Água doce no mundo Disponibilidade Hídrica de um país: m3/hab/ano (Nações Unidas) As atitudes a serem tomadas: Shiklomanov Conservação da água Estratégias para conservação da água: Submetering Reciclagem e reúso da água Água Industrial Medidas não convencionais para conservação da água Aproveitamento de águas de chuvas Bibliografia 7-4 Página
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