reuso de água cinza - aqualoop
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Reuso de água cinza - AQUALOOP G B E c o S o l u t i o n s , E s t r . d o C a p u a v a , 1 . 7 0 0 , R . 3 , 3 4 , G a l p ã o I 0 6 7 1 3 - 6 3 0 C O T I A , S P T e l . N o : + 5 5 1 1 4 7 0 2 4 6 1 9 w w w . g b - e c o s o l u t i o n s . c o m . b r
1 | P á g i n a
O sistema de reuso modular AQUALOOP providencia uma diminuição real da conta de água e esgoto para residências e conjuntos comerciais.
Imagem 1: Melhoria da qualidade da água em comparação com o efluente bruto Para garantir o tratamento e a desinfecção segura do efluente, usam se sistemas de pré-tratamento com biofilme e grades, além do tratamento terciário com membranas C-MEM de ultra-filtração que garantem a alta qualidade da água sem germes e outros contaminantes que podem causar doenças. Trata-se de membranas contendo tubos com paredes de porosidade igual a 0,2 microns que somente deixam passar componentes dissolvidos como sais, mas bloqueia vírus e bactérias com segurança. As amostragens da água confirmam a excelente qualidade da água. A água serve para ser usada em vasos sanitários, jardins, máquinas de lava-roupa e muitas outras aplicações comerciais. Ela atende a legislação de água de reuso para aplicações nos padrões de classe 2 e 3 da NBR 13969/1997 - Reuso urbano não potável: Lavagem de pisos, calçadas e irrigação dos jardins, manutenção dos lagos e canais para fins Paisagísticos (exceto chafarizes), e descarga de vasos sanitários.
Reuso de água cinza - AQUALOOP G B E c o S o l u t i o n s , E s t r . d o C a p u a v a , 1 . 7 0 0 , R . 3 , 3 4 , G a l p ã o I 0 6 7 1 3 - 6 3 0 C O T I A , S P T e l . N o : + 5 5 1 1 4 7 0 2 4 6 1 9 w w w . g b - e c o s o l u t i o n s . c o m . b r
2 | P á g i n a
O Kit de instalação O sistema AQUALOOP é modular e pode ser montado de forma simples conforme a necessidade.
Vazões de água reciclada A estação AQUALOOP de membrana pode ser equipada com até seis membranas de filtração e diversos tipos de sopradores, de acordo com a vazão necessária. Estações de membranas múltiplas podem ser usadas em paralelo para vazões maiores. A instalação de estações múltiplas de membrana garante a alta confiabilidade de abastecimento em sistemas comerciais.
Tabela I: Montagem de módulos de acordo com a característica e a vazão do efluente a ser tratado
D
B
O
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3 | P á g i n a
Qualidade do efluente bruto Dependendo da qualidade do efluente e seu uso posterior, o sistema otimizado AQUALOOP pode ser composto dos seus componentes modulares.
Pré-Filtro e o material de preenchimento O pré-filtro e o material de preenchimento do sistema AQUALOOP providenciam o melhoramento da qualidade da água contaminada no tanque de coleta. O mesmo é alcançado através da degradação biológica do efluente e da retirada automática do lodo acumulado no tanque. O pré-filtro é necessário no caso de água com contaminação maior. Em aplicações de abastecimento de água de poço ou de nascentes com pouca contaminação, o pré-filtro não é necessário.
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4 | P á g i n a
Membranas As membranas de tecnologia patenteada AQUALOOP C-MEM compõem o coração do processo de tratamento. A especial fibra oca foi desenvolvida para reter bactérias e vírus com eficiência e eficácia. AQUALOOP melhora a qualidade da água sem a necessidade de aditivos químicos como o cloro, que comprovadamente é prejudicial à saúde humana. O projeto especial de AQUALOOP possibilita uma vida útil de até 10 anos com um mínimo de manutenção.
Estação de membrana automatizada A estação de membrana AQUALOOP é montada também com o tanque de coleta. A estação inclua uma plataforma de montagem das membranas. A bomba de filtração e retro-lavagem, do tanque de retro-lavagem e a conexão do soprador, todos eles são integrados nesta plataforma. A estação AQUALOOP pode receber até seis membranas, de acordo com a quantidade de água à ser tratada. Múltiplas estações de membrana podem ser usadas em paralelo para um volume maior de água. Cada estação de membrana contém o controle e monitoramento automatizado da unidade. O soprador tanto garante a limpeza das membranas quanto cuida do abastecimento de oxigênio do reator biológico.
Tanque O pré-filtro e a estação AQUALOOP pode ser integrado em quase todo tipo de tanque e cisternas existente em ambientes internos ou externos.
Unidade de abastecimento de água A água filtrada é bombeada pelo sistema de instalação predial aos respectivos consumidores como vaso sanitário, máquina de lava-roupas ou irrigação usando o sistema RAINMASTER pressurizada e sem a necessidade de tanques ou torres de água.
Reuso de água cinza - AQUALOOP G B E c o S o l u t i o n s , E s t r . d o C a p u a v a , 1 . 7 0 0 , R . 3 , 3 4 , G a l p ã o I 0 6 7 1 3 - 6 3 0 C O T I A , S P T e l . N o : + 5 5 1 1 4 7 0 2 4 6 1 9 w w w . g b - e c o s o l u t i o n s . c o m . b r
5 | P á g i n a
Exemplos de instalação para unidade de reuso de 5 à 192 pessoas Instalação para 5 a 6 pessoas
Instalação para 48 pessoas:
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Instalação para 192 pessoas
Instalação para o tratamento de água de poço respectivamente rio com uma vazão de 8m3/dia
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7 | P á g i n a
Planejamento e Dimensionamento
Definição dos componentes para a configuração do sistema de reuso de água cinza
Parâmetros de entrada do cliente
Produção de água cinza
Produção/Pessoa dia Min. Max
Ducha, Banheira, Lavabo 40 l 66 l
Máquina Lava roupa 13 l 47 l
TOTAL 53 l 113 l
Consumo água reuso
Consumo/pessoa dia Min. Máx.
Toalete 25 l(média) 14,4 l
Máquina de lava-roupa 13 l 47 l
Limpeza 5 l -
Irrigação 5 l 35 l
Consumo 48 l 96,4 l
Contaminação
DQO - 250-430 mg/l
DBO - 125-250 mg/l, média = 187,5
N - 0,7-48 mg/l (Água cinza da máquina de lava-roupa)
Dimensionamento do sistema de leito fixo de Biofilme
Enquanto para ao dimensionamento de sistemas de lodo ativado a relação DBO5/kg TS*d é da maior
relevância, em leitos fixos é a carga da área máxima que é usada para a sua definição.
Esta é calculada do total de contaminantes por dia no efluente bruto (= g DBO ou DQO/dia) é a área
total de corpos de crescimento de Biofilme (DBO ou DQO/m2 dia).
Em estações de pequeno porte deve haver um fator de segurança de <0,004kg DBO5/m2*d/ Em
geral o valor do DQO é o dobro do DBO, o fator de segurança é definido como 0,008 kg
DQO/m2*dia.
Em paralelo com a metabolização do DBO deve ser considerado a nitrificação de Amônio NH4 para
Nitrato NO para a definição da demanda de ar do sistema (água cinza com 10 mgN/L demanda o
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8 | P á g i n a
triplo de oxigênio 30 mg/l). A carga orgânica na água cinza não é homogêneo durante o dia, o leito
fixo deve ter tempo suficiente para metabolizar os contaminantes (tempo de retenção >2horas).
Durante este tempo não deve haver a retirada de água para evitar o aumento do valor de DBO.
Volume corpos de crescimento de Biofilme
Definição da carga orgânica diária
Concentração no efluente bruto: 187,5 mg/l DBO
Volume de água diária: 210 l
=>Carga orgânica diária: 187,5 mg/l * 210 l = 39.375 mg = 39 g/d = 0,039 kg DBO/d
Definição de área do Biofilme
Carga máxima da área: < 0,004 kg DBO/m2*d
=> Área necessária: 0,039 kg DBO/d / 0,004 kg DBO/m2*d = 9,75 m²
Definição do volume dos corpos de crescimento de Biofilme
Superfície específica dos corpos de crescimento de Biolfilme: 320m²/m³
=>Volume total corpos de crescimento de Biofilme: 30 Litro 9,75 m²/320m²/m³
Definição da demanda de oxigênio
Valor escolhido de DBO para o cálculo da demanda de oxigênio: = 188 mg/l (do DBO) + 10 mg/l x 3
(demanda para nitrificação) = 218 mg/l
Outros parâmetros a considerar para o dimensionamento da demanda de oxigênio:
Temperatura
Dados analíticos do efluente bruto
Profundidade do tanque
Área das membranas
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9 | P á g i n a
Demanda de ar para a estação de água cinza (Exemplo planilha):
Densidade ar 1.293 kg/m²
Volume água
cinza/ pessoa dia 53 l/Pes.*d
Parte O2 23% % Massa
Carga DBO 187,5 mgDBO/l
Parte O2 no ar 0,29739 kg O2/m²
O2-Bedarf 1,2 kg O2/
kg DBO
Água
cinza
Carga
DBO
Demanda de O2
Com eficiência
de 1%
Demanda de ar por dia
Quantidade
pessoas l/d kgDBO/d mgDBO/min mgO2/min
m³ ar/
min l ar/min l ar/min l ar/min m³ ar/ dia
4 212 0,03975 27,6 33,1 0,00011 0,111 11,1 12 17,3
8 424 0,0795 55,2 66,3 0,00022 0,223 22,3 23 33,1
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10 | P á g i n a
Exemplo demanda de ar: residência com 4 pessoas
=>Demanda de ar conforme exemplo página anterior: 12 l/min
Soprador
A injeção de ar é feita por sopradores, que tem as seguintes funções:
Limpeza da membrana (>30 Litro/min / Membrana)
Limpeza dos corpos de crescimento de Biofilme no leito (>30 Litros / min/30 Litros corpos de
crescimento de Biofilme)
Abastecimento com oxigênio (vê definições da demanda de oxigênio)
Exemplo: Residência com 4 pessoas =>Demanda de ar: 12 l/min x 60 min x 24 h = 17,3 m³
1 Membrana
30 L corpos de crescimento de Biofilme
Soprador 45 Litros/Minuto, 47 W
Dimensionamento ciclo aeração:
5 min areação, 10 min Pausa
20 min/h x 24 horas = 8 h / dia = 480 min/dia
480 min / dia x 45 l/min =14.400 l = 21,6 m³ ≥ 17,3 m³
8 h / dia x 47 W = 0,376 kWh/d
Energia/m³ água cinza: 0,376 kWh/0,212 m³ água cinza = 1,774 kWh/ m³ água cinza
Objetivo ≤ 2 kWh/m³ (!)
Demanda de energia
O consumo de energia para o tratamento resulta de toda a energia necessária dos
componentes elétricos.
Estes são:
Sopradores
Bombas
Outros componentes para o pós-tratamento (UV, O3 …)
Para o tratamento de água cinza, dependendo do processo usado, o consumo de energia
pode chegar a 5 kWh/m³. O processos de membranas não deve passar de 3kWh/m³.
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11 | P á g i n a
Área de membrana
Com a vazão específica para água cinza em membranas e o tempo diário de filtração, o
dimensionamento da área de filtração da membrana pode ser feita.
Volume de água diária: 200 l/dia
Tempo de filtração: 4 h/dia
Pressão de filtração da bomba de sucção: 0,2 bar
Vazão específica de filtração da membrana para água cinza: 50 l/m2hbar
Vazão por hora = 200 l/dia / 4 h /dia = 50 l/h
Área mínima de membrana = 50 l/m2hbar / 50 l/h / 0,2 bar = 5 m²
Ademais deve ser incluso um fator de segurança por módulo,
50l/m²hbar
0,25 bar x 6m²x1/60h = 1,25 l/min
6 min x (2 à 5) x 4 – volume de retro lavagem = l/dia
Volume do tanque
Em sistemas com efluentes brutos abaixo de 25mgDBO/l não precisa dimensionar o tanque
para o tratamento biológico somente para acomodar as membranas.
Reuso de água cinza definição volume do reator e tanque de água de reuso:
Em sistemas com tratamento biológico da água cinza (25 mg/l < DBO < 200 mg/l), cada
tanque deve obrigar o volume de água esperada de um dia.
O cálculo da demanda de água de reuso diário depende do prédio, das fontes de água cinza
(duchas, lavabo…) e a quantidade de usuários máxima. O volume diário de água cinza (AC)
pode ser calculado pelos volumes parciais dos diversos fontes de água cinza.
QAC = ∑QACi + ∑QACj + ∑QACn
∑QACn = Volume Água Cinza x Usuários (L/d)
Cálculo referencial produção água cinza:
Prédio: Residência com 4 pessoas (P)
Fontes de água cinza: Ducha, Banheira, lavabo, máquina de lava-roupa
QAC = [200 P x 25 L/P*d]Ducha + [200 P x 12 L/P*d]Banheira + (200 P x 3 L/P*d)lavabo + [200 P x
13 L/P*d]máquina de lava-roupa
QAC = 53 l/d/P *200 = 10.600 l/dia
=>Volume Reator: > 11.000 L
=>Volume tanque água de reuso: > 11.000 L
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12 | P á g i n a
Eficiência
O grau máximo de eficiência da estação de água de reuso está na relação de produção de água
cinza / Demanda de água de reuso.
Cálculo referencial de produção de água de reuso (AR):
Objeto: Prédio com 200 pessoas
Consumidores: Vaso sanitário, máquina de lava-roupa, irrigação
QAR = (200P x 25 L/P*d)Vaso + (200P x 13 L/P*d)máquina l.Roupa + (200P x 10 L/P*d)limpeza e irrigação
QAR = 9.600 l/d
Eficiência QAC / QAR = 10.600 L/d / 9.600L/d = 1,1
Comparação produção / demanda de água cinza anual:
QAC,360d = 360 d x 10.600 L/d = 3.816.000 L
QAR,360d =360 d x 9.600 L/d = 3.456.000 L
A eficiência de uso anual para um prédio de 200 habitantes é na média 1,1. Se o grau é muito acima
de 1, fonte mais sujos de água cinza não serão usados. Isto diminui os intervalos de manutenção e
aumenta a vida útil da estação. Se a eficiência é abaixo de 1 devem ser retirados alguns
consumidores ou inclusos o reuso de água de chuva para equilibrar a relação. Variações temporárias
podem ser supridos com água da rede
A produção diária de água cinza não é regular durante o dia, mas está sujeito à variações grandes.
Segue a tabela com a distribuição:
Intervalo Percentual do volume diário %
6 à 9h 30
9 à 12h 15
12 à 18h 0
18 à 20h 40
20 à 23h 15
23 à 6h 0
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