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RODRIGO MÁXIMO SÁNCHEZ ROMÁN

DESINFECÇÃO SOLAR DE ESGOTO DOMÉSTICO PARA USO NA AGRICULTURA FAMILIAR

Tese apresentada à Universidade Federal de Viçosa, como parte das exigências do Programa de Pós – Graduação em Engenharia Agrícola, para obtenção do título de Doctor Scientiae.

VIÇOSA MINAS GERAIS - BRASIL

2006

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RODRIGO MÁXIMO SÁNCHEZ ROMÁN

DESINFECÇÃO SOLAR DE ESGOTO DOMÉSTICO PARA USO NA AGRICULTURA FAMILIAR

Tese apresentada à Universidade Federal de Viçosa, como parte das exigências do Programa de Pós – Graduação em Engenharia Agrícola, para obtenção do título de Doctor Scientiae.

APROVADA: 17 de abril de 2006.

Prof. Gilberto Chohaku Sediyama Prof. Ann Honor Mounteer Conselheiro

Prof. Rubens Alves de Oliveira Prof. Jorge Adilio Penna Prof. Antonio Alves Soares Orientador

ii

Dichoso el que halla sabiduría,

el que obtiene inteligencia; porque son más provechosas que la plata

y rinden mayores beneficios que el oro. Proverbios 3:13-14

Desde que existe el Mundo hay una cosa cierta, unos hacen los muros y otros hacen las puertas. Carlos Varela

iii

A nuestra Esperanza, quien vive en nosotros. A mi padre, permanente en mí.

A mis hijos Rodrigo Javier, Gabriela y Alejandro. Por quienes lucho

diariamente para dejarles un mundo mejor que el que encontré, por ser un mejor ser humano, un ejemplo a seguir, pero sobre todo, un buen padre.

A Alba. Amiga, confidente, amante. Desde nuestro primer día hasta

mi último suspiro. Siempre conmigo y en mí. Siempre.

A mis hermanos Ricardo y Jaime. Compañeros incondicionales de todas mis jornadas.

iv

AGRADECIMENTOS

Ao Brasil. Ao maravilhoso povo brasileiro.

À Universidade Federal de Viçosa. Ao Departamento de Engenharia

Agrícola da Universidade Federal de Viçosa, pela oportunidade de realizar

meus estudos de doutorado.

Ao CNPq-PPG pela bolsa de estudos, e à Fundação de Amparo à

Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG).

Ao professor Antonio Alves Soares, pela orientação, pelo empenho em

viabilizar a realização deste trabalho. Ao professor Antonio Teixeira de Matos

(Conselheiro) pelas contribuições e sugestões oportunas. Ao professor

Gilberto Chohaku Sediyama (Conselheiro), pela ajuda durante todo o

desenvolvimento deste trabalho, pelo carinho e a boa vontade para comigo;

sempre levarei boas lembranças e gratidão. Ao professor Og Francisco de

Souza, pelo apoio durante a realização deste trabalho, pelas sugestões e pela

disposição.

v

Aos professores Paulo Afonso Ferreira, Everardo Chartuni Mantovani,

Márcio Mota Ramos e Mauro Aparecido Martinez, pelos ensinamentos e pela

franca disposição com que sempre me receberam.

Ao Gil (Gilberto E. dos Santos), pela competência em operar a unidade

experimental, ajuda na coleta de dados de campo, pela dedicação, pelo

constante bom-humor, pela criatividade, pela amizade e as aulas de português.

Ao Simão, pela grande ajuda no Laboratório de Qualidade de Água, pelo

profissionalismo, e pelas conversas bem-humoradas. Ao Mozart do Brasil,

colega, bom amigo, sorrisos francos e trabalho profissional.

Ao funcionário do Laboratório de Hidráulica, Chicão, pelo apoio

durante a realização deste trabalho e pela simpatia com que sempre me

recebeu. Aos funcionários do Departamento de Engenharia Agrícola, Edna,

Galinári, Marcos e Zé Mauro, pela acolhedora atenção. Ao Chiquinho, pela

ajuda na tarefa de comprar alguns dos materiais necessários para a construção

do projeto. À Patrícia Vaz de Mello, amiga incondicional sempre que precisei

de apoio durante toda esta jornada.

Aos funcionários do Registro Escolar, em especial para Eloísa. Ao

Jorge Xavier, funcionário de Relações Internacionais, sempre atencioso. Ao

Gilcemir, na Pró - Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, sempre bem-

humorado, eficiente e amigável.

Aos colegas Renata Rodrigues, Felizardo Rocha, Edio Costa, Marcelo

Rossi, Suzana dos Santos, Denise Freitas e Ralini Ferreira de Melo.

Aos amigos que encontramos em Viçosa.

vi

Al Dr. Edgar Meléndez, quien nos ayudó desde antes de nuestra llegada

a Brasil, y durante toda nuestra estadía. Dina y Juan José, amigos llegados

desde otras tierras, pero residentes en nuestros recuerdos. Franklin Valbuena,

grande amigo, voz que iluminó horas difíciles y hombro fiel donde apoyarse.

Adrián Molina y su esposa, Emilio Campos y familia, compatriotas que nos

apoyaron desde los primeros días en Viçosa, y que estuvieron siempre

presentes.

A mi hijo Alejandro, que me ayudó con el portugués y con la división

geográfica de Brasil prestándome su libro, de cuarta serie, cuando estaba

escribiendo la tesis. Así como también con el sotaque, cuando estaba

preparando la presentación del seminario. A mis hijos Rodrigo Javier y

Gabriela por soportar la separación. A Alba, por compartir éste sueño y luchar

junto a mí para alcanzarlo.

A Dios, que siempre me ha protegido y guiado. De su mano camino en

todo momento.

vii

BIOGRAFIA

RODRIGO MÁXIMO SÁNCHEZ ROMÁN é filho de Ana Esperanza

Román Morales e Eustacio Máximo Sánchez Díaz. Nasceu na cidade de

Manágua, capital da Nicarágua, no dia 20 de outubro de 1958.

Em 1979, iniciou estudos de formação em Engenharia em Irrigação e

Drenagem no Instituto Superior de Ciencias Agropecuarias de La Habana,

República de Cuba, concluindo-o em 1984. Em 1988, iniciou estudos de pós-

graduação para obter o Master of Engineering in Agricultural Engineering, na

Texas A&M University, concluindo-o em 1990.

Em Março de 2002, iniciou seus estudos no programa de pós-graduação

em nível de Doutorado no Departamento de Engenharia Agrícola da

Universidade Federal de Viçosa (UFV), Viçosa, Minas Gerais, Brasil.

Concentrando seus estudos na Área de Recursos Hídricos e Ambientais, e

submetendo-se à defesa da tese em abril de 2006.

viii

CONTEÚDO

RESUMO ..................................................................................... xABSTRACT .................................................................................. xiiiINTRODUÇÃO GERAL .................................................................. 1DOMESTIC WASTEWATER DISINFECTION USING SOLAR RADIATION ..................................................................... 7

INTRODUCTION ................................................................... 7BACKGROUND .................................................................... 11MATERIAL AND METHODS …………………..................... 13RESULTS AND DISCUSSION ................................................. 20CONCLUSIONS .................................................................... 28REFERENCES ...................................................................... 29APPENDIX .......................................................................... 33

POTENCIAL DO USO DA DESINFECÇÃO SOLAR DE ESGOTO DOMÉSTICO NO BRASIL ................................ 43

INTRODUÇÃO ..................................................................... 44MATERIAL E MÉTODOS ..................................................... 47RESULTADOS E DISCUSSÃO ………………….................... 51CONCLUSÕES ..................................................................... 58RECOMENDAÇÕES ….......................................................... 58REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .......................................... 59APÊNDICE .......................................................................... 61

AVALIAÇÃO FINANCEIRA DA IMPLANTAÇÃO DE UM SISTEMA DE TRATAMENTO DE ESGOTO DOMÉSTICO USANDO RADIAÇÃO SOLAR VISANDO O USO DA ÁGUA

ix

TRATADA NA AGRICULTURA FAMILIAR ..................................... 67INTRODUÇÃO ..................................................................... 67MÉTODOLOGIA ................................................................ 72RESULTADOS …................................................................. 81CONCLUSÕES ……………………..................................... 83REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................... 83APÊNDICE .......................................................................... 86

CONCLUSÕES GERAIS ................................................................ 92

x

RESUMO

SÁNCHEZ-ROMÁN, Rodrigo Máximo, D.S. Universidade Federal de Viçosa, abril de 2006. Desinfecção solar de esgoto doméstico para uso na agricultura familiar. Orientador: Antonio Alves Soares. Conselheiros: Gilberto Chohaku Sediyama e Antonio Teixeira de Matos.

Um sistema piloto para desinfetar o esgoto doméstico usando a radiação

solar (SODIS) foi construído na Estação Experimental para Tratamento de

Águas Residuárias Domésticas para Uso na Agricultura (EETARD-UA) do

Departamento de Engenharia Agrícola da Universidade Federal de Viçosa,

estado de Minas Gerais, Brasil. A Estação Experimental encontra-se a

20º45’14” S, 42º52’53” W, na altitude de 648,74 m acima do nível do mar.

No reator, construído com blocos de concreto, foi aplicada água residuária

doméstica tratada (ARDT) a qual passou por: a) tratamento preliminar; e b)

tratamento primário em tanque séptico, com tempo de detenção de

aproximadamente 14 horas. No reator solar, o efluente do tanque séptico

xi

permaneceu durante oito horas, em sistemas de tratamento em batelada.

Amostras da água residuária foram retiradas a cada duas horas. As análises

nelas realizadas foram: oxigênio dissolvido, turbidez, demanda química de

oxigênio (DQO), sólidos suspensos totais (SST), coliformes totais e

Escherichia coli (E. coli). A temperatura da água no reator solar foi medida a

cada hora. Uma estação meteorológica automática, instalada na área da

EETARD-UA, foi usada para coletar os dados de radiação solar. Todos os

dados foram analisados estatisticamente e foi proposto um modelo para

estimar a população final de E. coli, a partir da população inicialmente

presente na água residuária, da lâmina de ARDT a ser tratada no reator solar e

da quantidade de radiação. Usando esse modelo e os valores de horas de

insolação de 202 estações meteorológicas distribuídas por todo o Brasil, foi

determinado o tempo de exposição necessário para desinfetar a ARDT,

objetivando o seu uso posterior como fertirrigação em agricultura familiar,

com garantias de que a exposição à radiação solar reduz a população de E. coli

a níveis recomendados pela Organização Mundial da Saúde (OMS) para água

a ser usada sem nenhuma restrição sanitária na irrigação de culturas agrícolas.

Assim, foram elaborados 48 mapas da distribuição mensal dos tempos de

exposição para quatro profundidades (0,05; 0,10; 0,15 e 0,20 m) de ARDT a

serem tratadas no Brasil. A viabilidade financeira do projeto foi avaliada

considerando-se um núcleo familiar de quatro pessoas. Foram destacados na

análise: o investimento inicial, os custos (manutenção, sementes, implementos,

o pagamento da dívida, etc.), e as entradas geradas pela produção de alimentos

xii

na horta familiar. Foi detectado que o valor presente líquido (VPL), a taxa

interna de retorno (TIR), a taxa de retorno do capital (TRC) e a relação

custo/benefício (C/B) foram favoráveis à implantação do projeto, quando foi

considerado como fonte de financiamento o Programa Nacional de

Fortalecimento da Agricultura Familiar – Mulher (PRONAF - Mulher), nos

quatro cenários analisados.

xiii

ABSTRACT

SÁNCHEZ-ROMÁN, Rodrigo Máximo, D.S. Universidade Federal de Viçosa, April 2006. Domestic wastewater solar disinfection for reuse in family agriculture. Advisor: Antonio Alves Soares. Committee members: Gilberto Chohaku Sediyama and Antonio Teixeira de Matos.

A pilot study to disinfect domestic wastewater using solar radiation was

built in the Experimental Station for Domestic Wastewater Treatment for Use

in Agriculture (ESDWT-UA) of the Departamento de Engenharia Agrícola at

Universidade Federal de Viçosa, Minas Gerais, Brazil. The experimental

station is located at 20º45'14" S, 42º52'53" W, altitude 648.74 meters above

sea level (masl). The effluent from a residential development was used as

supply; this treated domestic wastewater (TDWW) passed through a pre-

treatment unit, and primary treatment in septic tank with detention time of 14

hours. After that, in the solar reactor, the septic tank’s effluent was exposed to

solar radiation for eight hours in a batch system treatment. Samples of water

xiv

were collected every two hours. The samples were analyzed for: dissolved

oxygen, turbidity, chemical oxygen demand (COD), total suspended solids

(TSS), total coliforms and Escherichia coli (E. coli). Water temperature in the

solar reactor was taken every hour. An automatic meteorological station,

installed at ESDWT-UA, was used to collect solar radiation data. All data

were statistically analyzed, and a model was proposed to estimate the final E.

coli population given the initial E. coli population in the TDWW, the TDWW

depth to be treated at the solar reactor and the dose accumulated. Using the

model proposed in this work, and the insolation values for 202 meteorological

stations distributed throughout Brazil, the time of exposure necessary to

disinfect the TDWW was determined reducing the E. coli population to values

recommended by World Health Organization (WHO) for irrigation water to be

used without any sanitary restriction in agriculture. 48 maps with the exposure

times for monthly distribution were elaborated for four depths (0.05, 0.10,

0.15, 0.20 m) of TDWW to be used in Brazil. The financial viability of this

project was evaluated considering a family of four people. The analysis

considering: the initial investment, costs (maintenance, seeds, implements,

debt payments, etc.), and incomes generated by the production of food in the

family vegetable garden. It was found that the present value (VPL), the capital

rate of return (TRC), internal rate of return (TIR) and cost/benefit (C/B)

relationship were all favorable to the implantation of the project when

Programa Nacional de Fortalecimento da Agricultura Familiar – Mulher

xv

(PRONAF - Mulher), for four scenarios analyzed was considered as source of

financing.

1

INTRODUÇÃO GERAL

A degradação do meio ambiente, em nível mundial tende a piorar nos

próximos anos (Simon e Kahn, 1984; Postel, 2000; Rosegrant et al., 2002).

Isto tem levado os diversos atores da sociedade a procurarem a preservação

dos recursos hídricos por meio da conscientização da população e de

alternativas de uso e reuso da água. Sabe-se que o ser humano precisa de certa

quantidade de água diariamente para sobreviver e que uma parcela desta é

retornada como afluente ao meio ambiente, na forma de água residuária.

As excreções humanas são importante fonte de nutrientes para as

plantas. A cada dia, o ser humano excreta ao redor de 30 g de carbono (90 g

de matéria orgânica), 10-12 g de nitrogênio, 2 g de fósforo e 3 g de potássio

(Drangert, 1998). Em um ano, um ser humano gera aproximadamente 500 L

de urina e 50 L de fezes; correspondente a 4,5 kg de nitrogênio, 0,6 kg de

fósforo e 1,2 kg de potássio; o que seria suficiente para produzir 250 kg de

2

cereais no ano; em outras palavras poderia ajudar a produzir parte de sua

própria alimentação (Strauss, 2000, Windlad et al., 1999).

Antes de um uso indiscriminado desses resíduos em cultivos agrícolas,

deve-se considerar que as fezes humanas contêm microrganismos que podem

ser potencialmente danosos à saúde humana. Os riscos atuais à saúde pública,

quando o esgoto é usado na fertirrigação de culturas utilizadas no consumo

humano, podem ser divididos em três grandes categorias. Na primeira estarão

aquelas pessoas que consomem os vegetais produzidos com o uso do esgoto,

sendo esta a categoria de risco do consumidor. Na segunda categoria estarão

aqueles trabalhadores agrícolas que estão expostos ao esgoto e formam a

categoria de risco do produtor. Na terceira categoria estarão todas as pessoas

que moram ao redor do local onde o esgoto é usado na produção de alimentos,

formando a categoria da população de risco de vizinhança (Strauss, 2000).

Ao redor de 99,9% das águas residuárias é constituída por água, e o

restante são sólidos orgânicos e inorgânicos. Tanto os patógenos como os

nutrientes são constituintes importantes no planejamento da aplicação das

águas residuárias domésticas (ARD) no cultivo agrícola. Análises físico-

químicas da água são essenciais para se garantir que não produzirão

concentrações de elementos que provoquem danos estruturais ao solo ou ao

meio ambiente, ou toxicidade às plantas.

Existem diferentes sistemas de tratamento de esgoto que quando

utilizados geram efluentes que podem ser aplicados na fertirrigação das

culturas cujos custos variam com o grau de tratamento desejado. A

3

desinfecção por radiação solar é uma opção promissora, tendo em vista sua

natureza não poluente, permanente disponibilidade e custo zero, especialmente

no Brasil; um País tropical que possui potencial de energia solar durante o ano

todo.

Os objetivos de este trabalho são desenvolver um sistema de tratamento

e desinfecção das ARD para residências de baixa renda, utilizando a energia

solar, de tal maneira que seja possível seu reaproveitamento sem restrições

sanitárias; desenvolver um modelo matemático para facilitar a predição da

desinfecção solar (SODIS) das ARDT considerando a carga contaminante, a

dose aplicada e a lâmina de ARDT tratada; determinar o potencial do uso da

radiação solar na desinfecção das ARDT no Brasil; e avaliar financeiramente a

implantação do reuso das ARDT usando SODIS numa horta familiar.

O trabalho apresentado aqui consta de três partes. Na primeira, um

modelo que permite estimar a população de E. coli, num dado momento,

quando conhecidas a população inicial, a radiação solar incidente acumulada

(dose acumulada), e a profundidade da lâmina de água no reator solar.

Na segunda parte, foi determinado o tempo de exposição necessário

para desinfetar as águas residuárias domésticas (ARDT) para cada região do

Brasil, objetivando o seu uso posterior na agricultura familiar. Foram

desenvolvidos 48 mapas da distribuição dos tempos de exposição para quatro

profundidades (0,05; 0,10; 0,15 e 0,20 m) de ARDT no reator.

Na terceira parte apresenta uma análise financeira de um projeto de

tratamento de esgoto doméstico usando radiação solar para seu uso posterior

4

numa horta familiar, considerando a fonte de ARDT gerada por uma família

rural constituída por quatro membros. Os dados resultantes desta avaliação

possibilitaram que se concluísse que o projeto é viável, sob o ponto de vista

financeiro, com resultados promissórios de Valor Presente Líquido (VPL),

Taxa Interna de Retorno (TIR), Taxa de Retorno do Capital (TRC) e relação

Custo - Beneficio (C/B).

Finalmente, se apresenta um capitulo com as conclusões gerais que

poderão ser tiradas deste trabalho.

5

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

American Public Health Association (APHA), American Water Works Association (AWWA) and Water Environment Federation (WEF). Standard methods for the examination of water and wastewater. 19th Edition. Washington: Am. Public Health Assoc., 1193 pp. 1995.

Drangert, J. O. Fighting the Urine Blindness to Provide more sanitation

options. Water South Africa, Vol. 24(2). 1998. Fernandes, A. R. Dinâmica Operacional e Sustentabilidade de

Empreendimentos Agroindustriais de Pequeno Porte. Tese de Doctor Scientiae em Ciência e Tecnologia de Alimentos: Universidade Federal de Viçosa. Viçosa, MG, Brasil. 307 pp. 2004.

Postel, S. Redesigning Irrigated Agriculture. In: National Irrigation

Symposium. Proceedings of the 4th Decennial Symposium. ASAE, St. Joseph, Michigan. 2000.

Rosegrant, M. W., Cai, X., Cline, S. A. World Water and Food to 2025.

Dealing with Scarcity. International Food Policy Research Institute, Washington. 338 pp. 2002.

Simon, J. L.; Kahn, H. Resourceful Earth: A Response to Global 2000.

Blackwell Publishers, New York. 1984. Strauss, M. 2000. Human Waste (Excreta and Wastewater) Reuse. Water

and Sanitation in Developing Countries. Acessado em 30/07/2003: www.sandec.ch

6

Windlad, U., Esrey, S., Gough, J., Rapaport, D., Sawyer, R., Simpson-Hébert, M., Vargas, J. Saneamento Ecológico. Editado por: U. Windlad. Fundación Friedrich Ebert, Agencia de Cooperación Internacional para el Desarrollo. 101 pp. 1999.

7

DOMESTIC WASTEWATER DISINFECTION USING SOLAR RADIATION

Rodrigo M. Sánchez-Román, Antonio A. Soares, Antonio T. de Matos, Gilberto C. Sediyama, Og DeSouza

The authors are: Rodrigo Máximo Sánchez-Román, Ph.D. Candidate in the Agricultural

Engineering Department (DEA), Universidade Federal de Viçosa (UFV), Minas Gerais (MG), Brazil, CNPq fellowship, Antonio Alves Soares, Professor, DEA, UFV, MG, Brazil, Antonio Teixeira de Matos, Associate Professor, DEA, UFV, MG, Brazil, Gilberto Chohaku Sediyama, Professor, DEA, UFV, MG, Brazil, Og de Souza, Associate Professor, Animal Biology Department, UFV, MG, Brazil. Corresponding author: Rodrigo M. Sánchez-Román; Universidade Federal de Viçosa, Depto. de Engenharia Agrícola, Av. P. H. Rolfs s/n, Viçosa, MG 36570-000, Brasil; phone: 55-31-9766-1269; e-mail: [email protected]

ABSTRACT

A pilot study was performed in Viçosa, Minas Gerais, Brazil, to determine the feasibility of

using solar radiation to disinfect reclaimed domestic wastewater (TDWW). The effluent from a

residential development was used as supply; this wastewater passed through a pre-treatment unit and

a septic tank. After passing through the septic tank, the TDWW has mean values for COD, TSS and

turbidity of 286 mg L-1, 54 mg L-1, and 65 NTU, respectively. A square cement block reactor was

constructed and located at 20o45’14’’S, 42o52’53’’W to contain the reclaimed TDWW. Fixed depths

of water (0.05; 0.10; 0.15; 0.20 m) were tested considering different time of exposure from November

2005 to May 2006. Solar UV disinfection (SODIS) was effective in reducing mean concentration of

indicator microorganisms, such as Total Coliform (TC) and E. coli after an eight hours exposure to

direct sunlight. Statistical analysis showed that the removal rates of TC and E. coli did not

significantly vary due to turbidity or dissolved oxygen. A model was developed to estimate the

surviving E. coli population after being exposed to SODIS knowing its initial population, depth of

water being treated and solar energy received.

Keywords: domestic wastewater disinfection, SODIS, water reuse, E. coli.

INTRODUCTION

Lack of water, water sanitation, and health care; as well as hunger and

poverty affect billions of human beings. These problems tend to become

worse in the next decades (Postel, 2000; Rosegrant et al., 2002). It is known

8

that the humans need a certain amount of water daily to survive, and that a

considerable portion of it is returned as an effluent to the environment; in the

form of domestic wastewater (DWW).

The use of DWW in agriculture deals with important aspects such as

water demand and supply to agriculture, increasing fertilizer prices, crop

nutrient demand, environmental protection, and wastewater disposal. Even

more, it relates to food production and supply, especially for low-income third

world households. Throughout centuries humanity has gained a lot of

experience reclaiming DWW to produce agricultural and aquicultural goods.

According to Strauss (2000), around 10% of the world’s sewer water are used

for fertigation of agricultural crops and according to Cooper (1991) cited by

Scott et al. (2000), this use may reaches 80% in developing countries.

Human excrement is an important source of nutrients for plants. Every

day, a person excretes around 30 g of carbon (90 g of organic matter), 10 to 12

g of nitrogen, 2 g of phosphorus and 3 g of potassium. In one year, one person

generates, approximately, 500 L of urine and 50 L of feces; equivalent to

fertilizer sufficient to produce 250 kg of cereals (Windland, 1999; Drangert,

1998). The nutrients excreted yearly by a human being could help to produce

an important part of his food requirements.

An indiscriminate use of DWW in agricultural is not recommended. It

should be considered that human feces contain microorganisms that can be

potentially harmful to human health. The majority of these pathogens dies

after excreted from the human body due to adverse temperature and humidity

9

and the presence of ultraviolet light (UV). The rate of pathogen mortality is a

function of the intensity of these factors in the environment.

It is possible to use DWW as a secure source of water supply for

agriculture; however, some prophylactic actions are necessary. Therefore, it is

important to interrupt at some point the contamination cycle created by the

presence of pathogens in DWW, eliminating the sanitary risks due to its use.

The system to eliminate pathogens should be of low maintenance and

operation costs, capable of being sustained with local resources, and have

appropriate technology to guarantee the viability of the system as a whole

(Strauss, 2000).

Sunlight has a germicidal action that has been recognized since 1877,

when Downes and Blunt researched the effect of light on bacteria and other

organisms. A given survival ratio of bacteria being killed by radiation will be

a function of a given exposure; accordingly to the Bunsen-Roscoe reciprocity

law and regardless of whether the exposure consists of a high intensity for a

short time or a low intensity for a corresponding longer time (Koller, 1952).

When photons of light reach water, they are absorbed or scattered (Kirk,

1994). When absorbed, they react with pathogens DNA strings or suspended

or dissolved solids. If scattered, they could also be absorbed or returned to the

atmosphere.

Solar radiation is the main source of thermal, chemical and dynamic

processes on this planet. The radiant energy originated at the Sun that reaches

Earth’s surface is called solar radiation; its main characteristic is being an

10

electromagnetic field. The solar radiation’s magnitude is the amount of

radiant energy in a wavelength interval that crosses a unit of area

perpendicular to its direction, and per unit time (W m-2). Irradiation refers to

radiation arriving at a surface, whether or not the origin is the sun.

Radiance is the radiant flux emitted by a unit area of a source. When

radiance is known, the radiant flux density can be determined; which when

integrated over the whole spectrum represents the amount of radiant energy

that passes through a plane per unit time and per unit area, known as

irradiance. In other words, irradiance is the radiant flux incident on a

receiving surface from all directions, per unit area of surface, in W m-2 (Liou,

1980; Iqbal, 1983). Fluence, or dose, refers to the total amount of energy

applied per unit area (J m-2); it is the irradiance multiplied by the exposure

time.

Solar radiation varies in intensity and is unevenly distributed in our

planet, depending on geographical location, cloudiness, time of day and season

(Iqbal, 1983; Liou, 1980). According to Acra et al. (1984) solar disinfection

(SODIS) is a practical solution in the regions between latitudes 35oN and 35oS,

where the great majority of the developing countries are located; and the most

favorable region for SODIS is between 15o and 35o either latitude North or

South, and the second best is between 15oN and 15oS.

The most favorable region for SODIS has limited cloud coverage and

rainfall, and usually over 3,000 hours of sunshine per year. The second best

region has high humidity; cloud coverage is frequent provoking a high

11

proportion of scattered radiation. Besides, this region has an average of 2,500

hours of sunshine per year, with solar intensity almost uniform throughout the

year due to slightly seasonal variations.

BACKGROUND

Acra et al. (1984) compared the germicidal effects of different light

wavelengths in bacteria and concluded that the most bactericidal widths, that

reach the surface of the earth, are between 315 and 400 nm, which correspond

to the UV-A rays band. They also demonstrated that E. coli is the best

organism to be used as indicator of the presence of other populations of fecal

coliforms since it is more resistant to the lethal effects of sunlight. Studies

carried out by Acra et al. (1997) proved the bactericidal effect of sun’s UV

rays to disinfect water.

Wegelin et al. (1994), Joyce et al. (1996), Solarte et al. (1997), Saitoh et

al. (2002), and Caslake et al. (2004) evaluated the synergism between UV

exposition, temperatures achieved with the exposure to the sun and turbidity in

water samples to disinfect water for human consumption. Joyce et al. (1996)

working with samples of water contaminated with 20 x 105 CFU per mL of E.

coli and turbidity of 12 or 200 NTU (nephelometric turbidity units), in 2-liter

uncolored transparent plastic soft drink bottles, found that after seven hours of

exposition to solar UV rays in Kenya (1o29'S; 36o38'E), no E. coli organisms

were detected. Wegelin et al. (1994) verified that the bacteria logarithmic

inactivation curves are generally concave and they present an early delay.

12

This shoulder corresponds to the delay that light has in producing a lethal

effect in bacteria due to the DNA repair mechanisms. After this period has

elapsed, the curve drops rapidly.

McGuigan et al. (1998) and Oates et al. (2003) stated that it is possible

to have 100% E. coli inactivation with less than eight hours of solar

exposition. Kehoe et al. (2001) and Burgess et al. (2002) analyzed the effect

of dissolved oxygen and turbidity in water before its exposure to UV radiation

and the effect of aluminum foil reflectors; they found that the presence of

dissolved oxygen and a reflective surface improves the efficiency in removing

bacteria. On the other hand, as turbidity increases the bacterial inactivation

rates decreases.

Salih (2003) developed a mathematical model to predict the efficiency of

SODIS considering the exposure to solar UV and the initial contamination

load as independent variables. He used 6 by 9 mm wells and 3.54 mm water

depth samples prepared using sterilized stream raw water and a wild type of E.

coli and found out that around 8.88 x 103 kJ m-2 exposure was required to

reduce five log cycles.

Yoon et al. (2004) disinfected DWW effluent from a secondary level

wastewater treatment plant using UV lamps and found that the use of treated

DWW for agricultural purposes in Korea is an effective and feasible

alternative. The effluent presented an average concentration of 3.4 mg L-1

TSS (total suspended solids), 5.9 mg L-1 BOD (biochemical oxygen demand),

13

and turbidity of 1.1 NTU. The mean input concentration of total and fecal

coliforms was 16 x 103 and 10 x 103 MPN/100 mL, respectively.

For low income third world families some limitations of the studies that

have been carried out seeking DWW disinfection using UV light stand out

because: (a) they worked with UV lamps or with structures too complicated to

be built and maintained when sunlight is the energy source used to treat

DWW, (b) the objectives were mainly to disinfect water for human

consumption, (c) lack of power supply in the shacks.

This study seeks to develop a technology of DWW treatment that is

simple and allows for its subsequent use in agriculture. The objective was not

to produce sterile or potable water but to reduce the pathogen load to levels

suggested by WHO (1989) for irrigation water without restrictions (≤1000

MPN fecal coliforms per 100 mL), and to develop a model to simulate

pathogen mortality using the solar disinfection process.

MATERIAL AND METHODS

Pilot Study. A square cement block reactor was constructed at the

Experimental Station for Reclamation of Domestic Wastewater for Agriculture

Use (ESRDWW-AU) of the Department of Agricultural Engineering of the

Universidade Federal de Viçosa, State of Minas Gerais, Brazil (Fig. 1). The

reactor was located at 20o45’14’’S, 42o52’53’’W; and at an altitude of 648.74

meters above sea level. The ESRDWW-AU can handle 2 L s-1 of DWW from

a nearby located residential development. The DWW was pumped to a pre-

14

treatment unit and then passed through a concrete built septic tank (ABNT,

1993) with a residence time of approximately 14 hours and was designated as

treated domestic wastewater (TDWW). The septic tank’s effluent was

diverted to the square concrete block reactor (SODIS unit) using 115.6 m of 50

mm id PVC pipe.

Fig. 1. Experimental Station for Reclamation of Domestic

Wastewater for Agriculture Use of the Department of Agricultural Engineering at Universidade Federal de Viçosa scheme.

Solar disinfection unit. The solar disinfection unit (SODIS unit; also,

solar reactor) is a concrete block structure. Its base measures 1.5 by 1.5 m,

with a height of 0.4 m. It has vertical walls and a northern orientation. Walls

and bottom have raw concrete finish (Fig. 2).

15

Fig. 2. Solar disinfection unit used.

Sample collection. Samples were collected according to Standard

Method 1060B (APHA, 1995), and preserved according to Standard Method

1060C (APHA, 1995). TDWW was sampled on the southern part of the

disinfection unit (Fig. 3). The first collection was done just after the desired

water level was reached. Thereafter, samples were collected every two hours

up to the end of each trial.

Fig. 3. Sample collection.

16

A set of three samples were collected at each collection time, the first for

microbiological analysis, the second for dissolved oxygen (DO), and the third

for chemical oxygen demand (COD), total suspended solids (TSS), and

turbidity, for a total of 106 sets collected. Trials were conducted in November

2004, March 2005, April 2005, and May 2005 under different cloudiness

conditions, for a total of 20 days.

Sample treatment. The septic tank’s effluent was conveyed to the

disinfection unit at 0.35 m above the bottom of the solar reactor (Fig. 4).

Before each test, the inflow and the outflow valves were opened during 15

minutes to purge the solids that were deposited, during the night, at the bottom

of the pipeline connecting the septic tank and the solar unit, having after that a

representative effluent from the septic tank. Then, the valve at the bottom of

the solar reactor was closed and the required TDWW height was set for each

trial. Minimum and maximum air temperature ranged between 13.1oC and

30.4oC. Trials were performed starting at 8 a.m. and with eight, nine or ten

hours of sunlight exposure, guaranteeing around 90% of the sunlight

availability on every trial day.

17

Fig. 4. Treated domestic wastewater conveyed at the solar

disinfection unit.

Sample analysis. All trials analyses were performed according to

(APHA, 1995): for DO (Standard Method 4500-O C), for turbidity (the

instrument to measure turbidity was made by Companhia da Agua from Brazil,

model TB1000; Standard Method 2130B), for COD (Standard Method

5220B), and for TSS (the filter paper was made by Machenery-Nagel from

Germany, its characteristics are MN 85/70 BF Ø47mm, 0.6 µm; Standard

Method 2540D). Water temperature was measured using a mercury

thermometer (Standard Method 2550), with a range of -30oC to 250oC.

Wastewater samples from the solar disinfection unit were tested for total

coliforms and E. coli using the chromogenic substrate test (made by IDEXX,

Quanti-Tray/2000; USA; Standard Method 9223B). The limit of detection is

<1 coliform per 100 mL of water.

Solar radiation measurement. An automatic weather station was

installed by the experiment with a pyranometer sensor (LI-COR, LI-200SZ;

18

made in USA), with sensitivity of 80 µA per 1,000 W m-2. The spectral

response curve is between 395 and 1,105 nm. Data were stored in intervals of

half hour. The pyranometer was calibrated using a black & white pyranometer

(The Eppley Laboratory Inc., Model 8-48; made in USA).

Data analysis. Results from the water analysis were expressed

according to Standard Method 1050. The bacteria population reduction in the

TDWW exposed, due to SODIS, was analyzed using the Statistical Package R

(The R Foundation for Statistical Computing, Version 2.1.0).

Considering that the response variable is binary by nature, indicating the

surviving microorganisms as a proportion of their initial population after

exposition to SODIS, the logit regression model was considered during

modeling and to fit the data. Therefore, the predicted values for the dependent

variable will never be less than or equal to zero, nor greater than or equal to

one; despite the value of the independent variables. The model used to fit the

data is the S-shaped function, known as the two parameter logistic, as

recommended by Ratskowsky (1989) and Crawley (2002):

( )

( ))1( bxa

bxa

eey +

+

+= (1)

Then, the equation used is:

( )

( )141422110

141422110

...

...

1/ xbxbxba

xbxbxba

eeNoN ++++

++++

+= (2)

19

where N is the E. coli population present in the TDWW after exposed to solar

radiation (MPN/100 mL); No is the initial E. coli population present in the

TDWW before been exposed to solar radiation (MPN/100 mL); x[1…14] are

independent variables with their respective coefficients b[1…14]. These

independent variables and their interactions are described on Table 1.

Table 1. Variables and its interactions description used to fit the data

Variable Variable symbol Units Fluence Depth Temperature Turbidity Dissolved Oxygen Total Suspended Solid Chemical Oxygen Demand

x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7

MJ m-2 m oC

NTU mg L-1 mg L-1 mg L-1

Interaction of variables Fluence : Temperature x8 Fluence : Depth x9 Fluence : Turbidity x10 Depth : Temperature x11 Depth : Turbidity x12 Fluence : Depth : Temperature x13 Fluence : Depth : Turbidity x14

Data were analyzed using a linear mixed-effects model fit by maximum

likelihood, with energy as fixed effect and each trial as random effects. Ten

different statistical models have been built by combining the independent

variables described above in several ways. The model that best described the

data was the one presenting the lowest Akaike Information Criterion (AIC = -2

log Likelihood + 2 (number of parameters in the model + 1)) and the lowest

20

Bayesian Information Criterion (BIC = -2 log Likelihood + (number of

parameters in the model x log sample size)).

The Akaike Information Criterion, also named penalized log likelihood,

is useful when comparing models, because it explicitly penalizes any

superfluous parameters in the model. It is especially useful when non linear

mixed effects models are being compared. AIC can be used to compare two

models in the same way the analysis of variance does. According to Crawley

(2002) “the methods of model fitting and model simplification are exactly the

same in mixed effects and analysis of variance. All that has changed is that we

are interested in the variance explained by the random effects, rather than their

effects sizes.”

RESULTS AND DISCUSSION

The septic tank effluent contained as high as 96 x 106 and 15.65 x 106

MPN/100 mL for total coliform and E. coli, respectively. The mean septic

tank effluent values delivered to the SODIS unit were 13.6 x 106 and 3 x 106

MPN/100 mL for total coliform and E. coli, respectively.

It can be noted that water quality parameters such as COD and DO

improved during the wastewater treatment (Table 2); however no significant

differences were found.

21

Table 2. Mean, maximum, minimum and standard deviation values for the collected data

Parameter Units Mean Value

Maximum Value

Minimum Value

Standard Deviation

Depth = 0.05 m Dose MJ m-2 8.12 20.90 0.00 6.25TSS mg L-1 40.87 116.00 2.00 26.06Turbidity NTU 67.97 140.00 26.00 28.88TDWW Temperature oC 29.54 36.00 23.50 4.05DO mg L-1 1.78 6.13 0.00 2.28COD mg L-1 306.69 529.41 120.00 130.99




TSS – total suspended solids; TDWW – treated domestic wastewater; DO – dissolved oxygen; COD – chemical oxygen demand.

22

The energy required to reach low levels of N/No decreased as water

depth decreased (Fig. 5). It is also clear that a lag time is required before the

E. coli population starts to diminish creating the S-shaped behavior, showing a

presence of a shoulder and two stages of inactivation, which agrees with

Severin et al. (1983), Wegelin et al. (1994), Kehoe et al. (2001), Kowalski

(2001), and Salih (2003).

Fig. 5. Proportion of initial population of E. coli, as a function of fluence and treated domestic wastewater depth when solar disinfection (SODIS) was used.

The inactivation kinetics of microorganisms in its simplest form, the

classical single-exponential decay law curve, known as Chick’s law (Metcalf

& Eddy, 1979) does not describe the trend of the data collected in this study.

The multi-target survival model used by Salih (2003) takes into consideration

a b c

d e f

a

f

e c

b c

d

Fluence (MJ m-2)

23

the presence of a shoulder and two stages of inactivation, as happened in this

research. According to Wegelin et al. (1994), this survival model is common

when pure bacterial strains are used under laboratory and sunlight irradiation,

which is not the situation under evaluation. The two-stage survival model

represents two separate populations of microorganisms that have different

decay rates (Kowalski, 2001). The limitations of this model under the

circumstances of this research are that the depth of water is not taken into

consideration and the rates of population decay for each population are

unknown.

There was no great difference between model I, which uses dose and

depth as independent variables, and model II which uses dose and temperature

(Tables 3 and 4). According to the principle of parsimony, and since model I

(eq. 3) presented the lowest values for AIC (504.71) and BIC (523.35) and that

it is easier to work with water depth and energy received, it is recommended as

the model to be used.

Table 3. Measures of the fit of the models

Model AIC BIC Model AIC BIC

I II III IV V

504.71 507.49 518.46 518.83 519.51

523.35 528.79 550.42 550.79 546.15

VI VII VIII IX X

520.55 7871.79 525.20 531.12 532.32

533.87 7903.75 541.18 552.43 556.29

AIC – Akaike Information Criterion; BIC – Bayesian Information Criterion.

24

Table 4. Variables and coefficients for the models fitted Model Variables and

coefficients I II III IV V VI VII VIII IX X

ao 1.047 5.546 7.555 -0.857 1.383 -0.459 4.7x1015 7.743 2.903 3.496

a1x1 -0.321F -0.184F -2.106F -0.283F -0.517F -1.2x1013F -0.667F -0.646F

a2x2 6.304d 17.27d 14.17d -4.33d -6.9x1014d -7.33d -7.67d

a3x3 -0.16Tp -0.127Tp -2x1014Tp -0.311Tp -0.023Tp

a4x4 0.046tb 0.015tb 5.5x1012tb

a5x5 3.4x1013DO

a6x6 7.5x1012TSS

a7x7 6.8x1011COD

a8x8 -0.003F Tp 0.042F Tp

a9x9 2.07F d 0.04F d 1.91F d 2.272F d 2.19F d

a10x10 -0.004F tb -0.001F tb

a11x11 -1.42d Tp

a12x12 -0.27d tb

a13x13 0.096F d Tp

a14x14 0.028F d tb F – fluence (MJ m-2); d – depth of water (m); Tp – temperature (oC); tb – turbidity (NTU); DO – dissolved oxygen (mg L-1); TSS – total suspended solids (mg L-1); COD – chemical oxygen demand (mg L-1).

25

The statistical analysis of the data obtained during this research has

shown that three parameters are important in SODIS of TDWW: initial E. coli

population, depth of wastewater and fluence. DO, TSS, COD and turbidity

were not statistically significant when the E. coli survival was modeled,

neither were they when total coliform survival was modeled (Appendix). The

results for model I are shown in Table 5

Table 5. Statistical parameters for Model I

Linear mixed-effects model fit by maximum likelihood Data: NULL

AIC BIC logLik 504.7093 523.3534 -245.355

Random effects: Formula: ~DOSE | EXP Structure: General positive-definite, Log-Cholesky parametrization StdDev Corr (Intercept) 3.61E-07 (Intr) DOSE 2.18E-07 0 Residual 8.57E+02 Variance function: Structure: fixed weights Formula: ~invwt Fixed effects: (N/No) ~ DOSE + d Value Std.Error DF t-value p-value (Intercept) 1.047346 0.296717 85 3.529782 7.00E-04 DOSE -0.32121 0.0298 85 -10.7789 0.00E+00 d 6.304144 2.0236 18 3.115312 6.00E-03 Number of Observations: 106 Number of Groups: 20

The probability values for the coefficients of model I (eq. 3) are 7 x 10-4;

0; and 6 x 10-3 for the intercept, the variable Fluence (F), and the variable

26

Depth (d), respectively. The Standard deviation, when random effects were

analyzed, presented values of 3.6 x 10-7 and 2.1 x 10-7 for the intercept and the

variable Fluence, respectively.

Therefore, Model I is expressed as:

( )( )( )dF

dFNoN

304.6321.0047.1exp1304.6321.0047.1exp

+−++−

= (3)

where N is the E. coli population present in the TDWW after exposed to solar

radiation (MPN/100 mL); No is the initial E. coli population present in the

TDWW before been exposed to solar radiation (MPN/100 mL); F is the

fluence received by the TDWW (MJ m-2); and d is the TDWW depth in the

solar reactor (m).

0.00

0.25

0.50

0.75

1.00

0.0 5.0 10.0 15.0 20.0

Dose (MJ m-2)

Prop

ortio

n of

initi

al p

opul

atio

n (N

/No)

Experimental dataEstimated data (eq. 3)

Fig. 6: Experimental and estimated data with Model I (equation 3) for a 0.05 m depth of treated domestic wastewater.

27

Fig. 6 shows the experimental data collected during the research and

estimated data using Model I, as proposed on this paper, for 0.05 m depth of

TDWW. Fig. 7 shows eq. 3 as a continuous surface containing the four depths

studied, the range of fluence measured and the survival ratio of fecal coliform

(E. coli). It is clear that shallower TDWW depths required less energy than

deeper depths; not only because of the attenuation of light through the

wastewater, but also because of the expected proportional increment of

microorganisms that have to be hit by the same amount of photons of light to

be inactivated throughout the column of wastewater.

Fig. 7: Treated Domestic Wastewater disinfection using SODIS modeled with Equation 3.

Ways to improve the surface reflectance of the internal walls and bottom

of the reactor should be studied. In addition, vertical walls, which are simpler

to be built, are not as efficient as sloped ones, which allow a better incidence

of solar radiation. Improvements on these aspects should be studied. The

recommendation is to build the walls of the solar reactor with a slope equal to

28

the latitude value. This way, the incidence of radiation will increase since

shadows created by the solar reactor’s walls will be diminished. Consideration

should else be given to improve the reflectance of the walls to create an

environment where not only direct radiation, but also indirect radiation is used.

The amount of energy necessary to disinfect TDWW is not a value that

can be established in hours of exposure, but rather as a dose applied (fluence

accumulated). It depends mainly on the season of the year and the latitude.

Therefore, no recommendation should be made in terms of hours. As an

example, considering an initial E. coli population of 3.5 x 106 MPN/100 mL, a

domestic wastewater depth of 0.05 m and a desired final population of E. coli

equal to 1,000 MPN/100 mL, the total energy required will be of at least 29.65

MJ m-2. If the water depth is increased to 0.20 m, the total energy demanded

will be at least 32.59 MJ m-2 for the same conditions.

CONCLUSIONS

The study presented here demonstrated that solar radiation can be used to

disinfect TDWW to an adequate level to be used in fertigated agriculture.

Levels of disinfection were obtained that fulfill the WHO’s recommendations

for unrestricted irrigation (category A water: <1000 MPN/100 mL).

Reclamation of TDWW using solar radiation and a concrete structure

have proven to be effective when the exposure time is adequate to reduce the

microorganism population present in that effluent and the depth of treated

domestic wastewater is less than 0.20 m.

29

A model to simulate and to design TDWW solar disinfection units was

developed and presented. This model was developed to simulate the

disinfection of TDWW using as dependent variables the initial E. coli

population, the depth of wastewater and the dose accumulated; and it

represents well real data.

ACKNOWLEDGMENTS

The authors thank CNPq and the Agricultural Engineering Department

of the Universidade Federal de Viçosa for financial support of this work.

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33

APPENDIX

Table A: Print out of statistical analysis for the models studied.

MODEL I Linear mixed-effects model fit by maximum likelihood Data: NULL AIC BIC logLik 504.7093 523.3534 -245.3547 Random effects: Formula: ~DOSE | EXP Structure: General positive-definite, Log-Cholesky parametrization StdDev Corr (Intercept) 3.608379e-07 (Intr) DOSE 2.180710e-07 0 Residual 8.574439e+02 Variance function: Structure: fixed weights Formula: ~invwt Fixed effects: (N/No) ~ DOSE + d Value Std.Error DF t-value p-value (Intercept) 1.047346 0.2967170 85 3.529782 7e-04 DOSE -0.321212 0.0298002 85 -10.778877 0e+00 d 6.304144 2.0235997 18 3.115312 6e-03 Correlation: (Intr) DOSE DOSE -0.377 d -0.655 -0.325 Standardized Within-Group Residuals: Min Q1 Med Q3 Max -2.681676798 -0.379530662 0.001032800 0.601989229 5.666210425 Number of Observations: 106 Number of Groups: 20

34

MODEL II

Linear mixed-effects model fit by maximum likelihood Data: NULL AIC BIC logLik 507.4871 528.7946 -245.7435 Random effects: Formula: ~DOSE | EXP Structure: General positive-definite, Log-Cholesky parametrization StdDev Corr (Intercept) 3.341240e-07 (Intr) DOSE 2.409526e-07 0 Residual 8.230188e+02 Variance function: Structure: fixed weights Formula: ~invwt Fixed effects: (N/No) ~ DOSE + DOSE * TEMP Value Std.Error DF t-value p-value (Intercept) 5.546250 2.2594060 83 2.4547380 0.0162 DOSE -0.183563 0.2511317 83 -0.7309419 0.4669 TEMP -0.156563 0.0900702 83 -1.7382302 0.0859 DOSE:TEMP -0.002733 0.0098796 83 -0.2766029 0.7828 Correlation: (Intr) DOSE TEMP DOSE -0.854 TEMP -0.995 0.850 DOSE:TEMP 0.865 -0.994 -0.870 Standardized Within-Group Residuals: Min Q1 Med Q3 Max -2.53226780 -0.32176020 -0.00892402 0.63578415 5.06102890 Number of Observations: 106 Number of Groups: 20

35

MODEL III

Linear mixed-effects model fit by maximum likelihood Data: NULL AIC BIC logLik 518.4597 550.421 -247.2299 Random effects: Formula: ~DOSE | EXP Structure: General positive-definite, Log-Cholesky parametrization StdDev Corr (Intercept) 2.320257e-07 (Intr) DOSE 1.464216e-07 0 Residual 7.012194e+02 Variance function: Structure: fixed weights Formula: ~invwt Fixed effects: (N/No) ~ DOSE + TEMP + DOSE * TEMP * d Value Std.Error DF t-value p-value (Intercept) 7.555164 5.99452 80 1.2603448 0.2112 DOSE -2.105827 0.78157 80 -2.6943660 0.0086 TEMP -0.127088 0.22964 80 -0.5534230 0.5815 d 17.264718 40.93446 18 0.4217649 0.6782 DOSE:TEMP 0.042492 0.02635 80 1.6126435 0.1108 DOSE:d 2.067621 5.07543 80 0.4073788 0.6848 TEMP:d -1.423166 1.65566 80 -0.8595742 0.3926 DOSE:TEMP:d 0.096314 0.19082 80 0.5047299 0.6151 Correlation: (Intr) DOSE TEMP d DOSE:TEMP DOSE:d TEMP:d DOSE -0.659 TEMP -0.993 0.603 d -0.880 0.585 0.896 DOSE:TEMP 0.753 -0.982 -0.713 -0.688 DOSE:d 0.622 -0.861 -0.599 -0.749 0.891 TEMP:d 0.842 -0.524 -0.871 -0.993 0.638 0.721 DOSE:TEMP:d -0.647 0.778 0.644 0.808 -0.838 -0.983 -0.796 Standardized Within-Group Residuals: Min Q1 Med Q3 Max -2.89591440 -0.28485140 0.06816312 0.66495523 2.68021210 Number of Observations: 106 Number of Groups: 20

36

MODEL IV

Linear mixed-effects model fit by maximum likelihood Data: NULL AIC BIC logLik 518.8285 550.7898 -247.4143 Random effects: Formula: ~DOSE | EXP Structure: General positive-definite, Log-Cholesky parametrization StdDev Corr (Intercept) 2.724953e-07 (Intr) DOSE 3.493295e-07 0 Residual 7.476771e+02 Variance function: Structure: fixed weights Formula: ~invwt Fixed effects: (N/No) ~ DOSE + DOSE * d * TURB Value Std.Error DF t-value p-value (Intercept) -0.856705 2.099763 80 -0.4080007 0.6844 DOSE -0.283448 0.291768 80 -0.9714868 0.3342 d 14.164770 14.382254 18 0.9848783 0.3377 TURB 0.046011 0.027100 80 1.6978201 0.0934 DOSE:d 0.034935 1.956242 80 0.0178581 0.9858 DOSE:TURB -0.004470 0.004257 80 -1.0498914 0.2969 d:TURB -0.272427 0.204907 80 -1.3295132 0.1875 DOSE:d:TURB 0.027516 0.030193 80 0.9113355 0.3649 Correlation: (Intr) DOSE d TURB DOSE:d DOSE:T d:TURB DOSE -0.835 d -0.907 0.742 TURB -0.961 0.832 0.905 DOSE:d 0.760 -0.914 -0.814 -0.784 DOSE:TURB 0.721 -0.943 -0.664 -0.795 0.885 d:TURB 0.826 -0.698 -0.964 -0.891 0.807 0.686 DOSE:d:TURB -0.649 0.842 0.735 0.734 -0.961 -0.903 -0.790 Standardized Within-Group Residuals: Min Q1 Med Q3 Max -3.3897705 -0.1748009 0.0519547 0.6350256 3.8890032 Number of Observations: 106 Number of Groups: 20

37

MODEL V

Linear mixed-effects model fit by maximum likelihood Data: NULL AIC BIC logLik 519.5135 546.1479 -249.7567 Random effects: Formula: ~DOSE | EXP Structure: General positive-definite, Log-Cholesky parametrization StdDev Corr (Intercept) 2.511352e-07 (Intr) DOSE 4.044500e-07 0 Residual 7.565496e+02 Variance function: Structure: fixed weights Formula: ~invwt Fixed effects: (N/No) ~ DOSE + DOSE * d + DOSE * TURB Value Std.Error DF t-value p-value (Intercept) 1.383203 1.186114 82 1.166163 0.2469 DOSE -0.516543 0.161015 82 -3.208041 0.0019 d -4.329151 3.909107 18 -1.107453 0.2827 TURB 0.015401 0.011495 82 1.339763 0.1840 DOSE:d 1.905476 0.544917 82 3.496815 0.0008 DOSE:TURB -0.001305 0.001755 82 -0.743463 0.4593 Correlation: (Intr) DOSE d TURB DOSE:d DOSE -0.866 d -0.798 0.688 TURB -0.891 0.775 0.492 DOSE:d 0.702 -0.759 -0.851 -0.409 DOSE:TURB 0.651 -0.805 -0.327 -0.787 0.262 Standardized Within-Group Residuals: Min Q1 Med Q3 Max -2.95424986 -0.14124268 0.09259247 0.65060316 3.89507640 Number of Observations: 106 Number of Groups: 20

38

MODEL VI

Linear mixed-effects model fit by maximum likelihood Data: NULL AIC BIC logLik 520.5553 533.8725 -255.2776 Random effects: Formula: ~DOSE | EXP Structure: General positive-definite, Log-Cholesky parametrization StdDev Corr (Intercept) 6.110073e-07 (Intr) DOSE 8.553622e-07 0 Residual 1.310391e+03 Variance function: Structure: fixed weights Formula: ~invwt Fixed effects: (N/No) ~ 1 Value Std.Error DF t-value p-value (Intercept) -0.4597795 0.1483385 86 -3.099528 0.0026 Standardized Within-Group Residuals: Min Q1 Med Q3 Max -1.5961326 -0.5911932 -0.1030642 0.3453471 3.7992144 Number of Observations: 106 Number of Groups: 20

39

MODEL VII

Linear mixed-effects model fit by maximum likelihood Data: NULL AIC BIC logLik 7871.785 7903.746 -3923.893 Random effects: Formula: ~DOSE | EXP Structure: General positive-definite, Log-Cholesky parametrization StdDev Corr (Intercept) 8952515189 (Intr) DOSE 937678824 -0.452 Residual 43030107987 Variance function: Structure: fixed weights Formula: ~invwt Fixed effects: (N/No) ~ DOSE + SS + TURB + TEMP + OD + DQO + d Value Std.Error DF t-value p-value (Intercept) 4.719726e+15 3.315381e+15 80 1.4235845 0.1585 DOSE -1.166528e+13 5.483342e+13 80 -0.2127403 0.8321 SS 7.517546e+12 6.141125e+12 80 1.2241316 0.2245 TURB 5.474488e+12 9.698474e+12 80 0.5644690 0.5740 TEMP -1.994859e+14 9.831520e+13 80 -2.0290446 0.0458 OD 3.384392e+13 1.410905e+14 80 0.2398738 0.8110 DQO 6.811227e+11 1.897975e+12 80 0.3588680 0.7206 d -6.927372e+15 5.371955e+15 18 -1.2895441 0.2135 Correlation: (Intr) DOSE SS TURB TEMP OD DQO DOSE 0.448 SS 0.504 0.311 TURB -0.501 0.163 -0.301 TEMP -0.941 -0.629 -0.436 0.232 OD 0.016 -0.258 0.035 0.183 -0.093 DQO -0.547 -0.038 -0.790 0.384 0.396 -0.151 d -0.849 -0.609 -0.536 0.345 0.802 0.244 0.407 Standardized Within-Group Residuals: Min Q1 Med Q3 Max -3.1362789 -0.3481847 0.0718552 0.5791201 3.5002711 Number of Observations: 106 Number of Groups: 20

40

MODEL VIII

Linear mixed-effects model fit by maximum likelihood Data: NULL AIC BIC logLik 525.1961 541.1767 -256.5981 Random effects: Formula: ~DOSE | EXP Structure: General positive-definite, Log-Cholesky parametrization StdDev Corr (Intercept) 7.958995e-07 (Intr) DOSE 4.766972e-07 0 Residual 1.108194e+03 Variance function: Structure: fixed weights Formula: ~invwt Fixed effects: (N/No) ~ TEMP Value Std.Error DF t-value p-value (Intercept) 7.742752 1.2694620 85 6.099239 0 TEMP -0.310608 0.0487963 85 -6.365403 0 Correlation: (Intr) TEMP -0.994 Standardized Within-Group Residuals: Min Q1 Med Q3 Max -2.4594544 -0.4494804 -0.1120323 0.4424518 2.6461914 Number of Observations: 106 Number of Groups: 20

41

MODEL IX

Linear mixed-effects model fit by maximum likelihood Data: NULL AIC BIC logLik 531.1183 552.4258 -257.5591 Random effects: Formula: ~DOSE | EXP Structure: General positive-definite, Log-Cholesky parametrization StdDev Corr (Intercept) 2.348061e-07 (Intr) DOSE 4.329004e-07 0 Residual 7.796223e+02 Variance function: Structure: fixed weights Formula: ~invwt Fixed effects: (N/No) ~ DOSE + DOSE * d Value Std.Error DF t-value p-value (Intercept) 2.903092 0.533669 84 5.439872 0.0000 DOSE -0.666994 0.091400 84 -7.297565 0.0000 d -7.329994 3.427308 18 -2.138703 0.0464 DOSE:d 2.272343 0.511498 84 4.442524 0.0000 Correlation: (Intr) DOSE d DOSE -0.821 d -0.908 0.707 DOSE:d 0.814 -0.953 -0.811 Standardized Within-Group Residuals: Min Q1 Med Q3 Max -2.6212036 -0.1362703 0.0890974 0.6161079 3.7379689 Number of Observations: 106 Number of Groups: 20

42

MODEL X

Linear mixed-effects model fit by maximum likelihood Data: NULL AIC BIC logLik 532.3214 556.2924 -257.1607 Random effects: Formula: ~DOSE | EXP Structure: General positive-definite, Log-Cholesky parametrization StdDev Corr (Intercept) 2.731458e-07 (Intr) DOSE 4.284741e-07 0 Residual 7.787942e+02 Variance function: Structure: fixed weights Formula: ~invwt Fixed effects: (N/No) ~ DOSE + TEMP + DOSE * d Value Std.Error DF t-value p-value (Intercept) 3.495505 1.883060 83 1.856290 0.0670 DOSE -0.645730 0.111970 83 -5.766982 0.0000 TEMP -0.023255 0.070838 83 -0.328283 0.7435 d -7.669267 3.596308 18 -2.132539 0.0470 DOSE:d 2.189452 0.571463 83 3.831312 0.0002 Correlation: (Intr) DOSE TEMP d DOSE 0.360 TEMP -0.959 -0.575 d -0.521 0.390 0.285 DOSE:d -0.215 -0.953 0.441 -0.572 Standardized Within-Group Residuals: Min Q1 Med Q3 Max -2.60290888 -0.13755367 0.08512218 0.62504277 3.74330080 Number of Observations: 106 Number of Groups: 20

43

POTENCIAL DO USO DA DESINFECÇÃO SOLAR DE ESGOTO DOMÉSTICO NO BRASIL

Rodrigo M. Sánchez-Román, Antonio A. Soares, Gilberto C. Sediyama, Antonio T. de Matos

Os autores são: Rodrigo Máximo Sánchez-Román, Candidato a Doutor Scientiae em

Engenharia Agrícola no Departamento de Engenharia Agrícola (DEA) da Universidade Federal de Viçosa (UFV), Minas Gerais (MG), Brasil, bolsista do CNPq, Antonio Alves Soares, Professor Titular, DEA, UFV, MG, Brasil, Gilberto Chohaku Sediyama, Professor Titular, DEA, UFV, MG, Brasil, Antonio Teixeira de Matos, Professor Assistente, DEA, UFV, MG, Brasil. Autor correspondente: Rodrigo M. Sánchez-Román, Universidade Federal de Viçosa, Depto. de Engenharia Agrícola, Av. P. H. Rolfs s/n, Viçosa, MG 36570-000, Brasil; tel.: 55-31-9766-1269; e-mail: [email protected]

RESUMO

O crescimento da população mundial tem proporcionado aumento na demanda de energia e

de água limpa. O Brasil está localizado, principalmente, na região tropical e, assim, possui potencial

de aproveitamento da energia solar durante o ano todo. A radiação solar é uma opção promissora,

tendo em vista sua natureza não-poluente, permanente disponibilidade e custo zero. Uma alternativa

de uso da radiação solar é na desinfecção das águas residuárias domésticas, para reduzir a

contaminação ambiental e aumentar a quantidade de água disponível para a fertirrigação de culturas

irrigadas para a produção de alimentos básicos. Foram determinados os valores de radiação solar

para 202 estações meteorológicas espalhadas por todo o Brasil. Com esses dados e o modelo

proposto no capitulo anterior foi determinado o tempo de exposição necessário para desinfetar a

água residuária doméstica que recebe tratamento primário (ARDT), objetivando o seu

aproveitamento posterior na agricultura familiar. Foram desenvolvidos 48 mapas da distribuição dos

tempos de exposição para quatro profundidades de ARDT no reator solar a serem tratadas no Brasil.

Observou-se que a tecnologia de desinfecção solar é aplicável em quase todo o País, e durante quase

todo o ano; e em algumas regiões, pelo menos durante oito meses.

Palavras-chave: águas residuárias domésticas, SODIS, radiação solar.

44

INTRODUÇÃO

O aumento da população mundial, inevitavelmente, proporciona

aumento na demanda de energia e de água limpa, acarretando conseqüências

ambientais no planeta, como um todo.

A fonte principal dos processos térmicos, químicos e dinâmicos, no

planeta é a radiação solar. Essa energia radiante proveniente do Sol, à qual

denomina-se de radiação solar, atinge a superfície da Terra, com a

característica principal de ser um campo de radiação eletromagnética. A

grandeza da radiação representa a quantidade de energia radiante num

intervalo unitário de comprimento de onda que atravessa uma unidade de área,

tomada perpendicularmente à direção considerada, na unidade de tempo.

Irradiação é a radiação que chega numa superfície, seja sua origem o Sol ou

não.

Radiância é o fluxo radiante emitido na unidade de tempo por uma fonte.

Quando a radiância é conhecida, pode-se determinar a densidade do fluxo

radiante e, se integrado em todo o espectro, representa a quantidade de energia

radiante que atravessa um plano, na unidade de tempo e de área, sendo

denominada irradiância. Em outras palavras, irradiância é o fluxo radiante

incidente de todas as direções numa superfície unitária. Irradiância refere-se à

potência incidente por unidade de área, suas unidades são W m-2 (Liou, 1980;

Iqbal, 1983). Fluência, ou dose, refere-se à quantidade total de energia

aplicada por unidade de área (J m-2). Fluência é a irradiância vezes o tempo de

exposição.

45

A radiação solar que incide na superfície da Terra é função de fatores

astronômicos e próprios do Sol, mas também de outros fatores associados à

interação da radiação eletromagnética com os constituintes da atmosfera de

nosso planeta. As propriedades físicas da nossa atmosfera fazem com que o

processo de transmissão da radiação solar seja de difícil descrição e de grande

complexidade (Liou, 1980; Iqbal, 1983).

O uso de radiômetros colocados em pontos de interesse na superfície da

Terra é a forma mais simples de medir a disponibilidade da energia solar. No

entanto, esses instrumentos, que oferecem medidas pontuais muito acuradas,

têm custo elevado e pouca praticidade quando se pretende avaliar grandes

extensões. Por isso, uma rede actinométrica densa no Brasil não é viável

economicamente (Nunes et al., 1979). Os esforços realizados no

desenvolvimento do modelo de transferência radiativa BRASIL-SR,

desenvolvido pelo INPE e pelo LABSOLAR/UFSC, justificam o que está

acima descrito.

Usando o modelo BRASIL-SR, diversas bases de dados e satélites, tais

como o GOES-8 e GOES-12, Martins et al. (2005) encontraram, como média

no território brasileiro, 5 kW h m-2 dia-1 (18 MJ m-2 dia-1), embora os autores

ressaltem que esse modelo não esteja plenamente calibrado. Na ausência de

um modelo que esteja totalmente calibrado, o uso da metodologia de

determinação da radiação solar proposto no Manual 56 da FAO (Allen et al.,

1998) torna-se de utilidade na avaliação de alternativas de uso da energia

solar.

46

O Brasil está localizado principalmente na região tropical do nosso

planeta, e possui grande potencial de energia solar durante o ano todo. A

radiação solar é uma opção promissora, tendo em vista a sua natureza não-

poluente, sua permanente disponibilidade e seu custo zero. Uma aplicação da

radiação solar é na desinfecção das águas residuárias domésticas tratadas

(ARDT), para reduzir a contaminação ambiental e aumentar a disponibilidade

de água e nutrientes para a fertirrigação.

Neste trabalho, no primeiro capitulo, foi desenvolvido um modelo para

simular a desinfecção de água residuária doméstica que recebeu tratamento

primário (ARDT) em função da dose acumulada e da profundidade da ARDT

num reator desenvolvido para desinfetar esta água. Considerando que a

radiação solar varia ao longo do ano e regionalmente, o tempo de exposição

necessário para garantir a desinfecção desejada também varia. No capitulo

anterior se afirma que para diminuir a população de E. coli de 3,5 x 106

NMP/100 mL para 1.000 NMP/100 mL, quando a profundidade da ARDT é de

0,20 m, são necessários 32,59 MJ m-2, o que corresponde a menos de dois dias,

em média, considerando todo o território nacional.

O objetivo deste trabalho foi o de determinar o potencial do uso da

radiação solar na desinfecção de água residuária de origem doméstica que

recebeu tratamento primário no Brasil usando o modelo proposto neste

trabalho, no primeiro capitulo, e a metodologia para determinar a radiação

solar proposta por Allen et al. (1998) e espacialisar temporalmente os

resultados, de forma a obter informações regionais.

47

MATERIAL E MÉTODOS

Determinação da Radiação Solar Global. O método usado é o

recomendado por Allen et al. (1998) para a determinação da radiação solar

global incidente quando conhecidas a constante solar, a latitude e o dia de

interesse para o qual o cálculo é feito. O procedimento é o seguinte:

a) A radiação solar extraterrestre foi estimada em períodos diários,

ao longo do ano, para latitudes específicas no Brasil, conhecida a constante

solar, a declinação solar e o dia do ano:

[ ])()cos()cos()()()60(24ss sensensendrGscRa ωδϕδϕω

π+= (1)

em que, Ra é a radiação solar extraterrestre (MJ m-2 dia-1); Gsc é a constante

solar (0,0820 MJ m-2 dia-1); dr é a distância relativa inversa Terra-Sol; sω é o

ângulo horário do pôr-do-sol (radianos); δ é a declinação solar (ângulo do Sol

em relação ao Equador, em radianos). A latitude φ é expressa em radiano

positivo, no caso do Hemisfério Norte, e negativo, no caso do Hemisfério Sul.

b) A distância relativa inversa Terra-Sol (dr) e a declinação solar

(δ) foram determinadas para cada dia Juliano (J), utilizando-se:

+= Jdr

3652cos033,01 π (2)

−= 39,1

3652409,0 Jsen πδ (3)

48

O ângulo do pôr-do-sol ( sω ) e o número de horas de insolação

(Ni) foram obtidos por:

[ ])tan()tan(arccos δϕω −=s (4)

sωπ24Ni = (5)

c) A radiação solar (Rs) foi calculada utilizando-se a equação,

proposta por Ångström, que relaciona a radiação solar com a radiação solar

extraterrestre e a duração relativa da insolação.

RaNnbaRs

iss

+= (6)

em que, Ra é a radiação solar extraterrestre (MJ m-2 dia-1); n é a duração real

de luz solar no dia de interesse (hora); Ni é a duração máxima de luz solar no

dia de interesse (hora); as é a constante de regressão, expressa como a fração

da radiação solar extraterrestre que atinge a Terra em dias nublados (n=0); as +

bs é a fração da radiação solar extraterrestre que atinge a Terra em dias claros

(n= Ni) e Ra é a radiação solar extraterrestre (MJ m-2 dia-1). Pode-se notar que

n/Ni é a razão de insolação no dia de interesse.

d) Para as localidades em que não se tinham determinado as e bs

foram utilizados, respectivamente, os valores de 0,25 e 0,50, recomendados

por Allen et al. (1998).

Neste trabalho, os valores usados no cálculo da radiação solar estão

apresentados no Quadro 1.

49

Quadro 1 - Valores de as e bs da equação de Ångström utilizados para cálculo da radiação solar

Viçosa* Demais localidades do

Brasil Mês as bs as bs

Janeiro 0,233 0,363 0,25 0,50 Fevereiro 0,256 0,361 0,25 0,50 Março 0,275 0,321 0,25 0,50 Abril 0,235 0,373 0,25 0,50 Maio 0,220 0,396 0,25 0,50 Junho 0,239 0,346 0,25 0,50 Julho 0,251 0,359 0,25 0,50 Agosto 0,220 0,369 0,25 0,50 Setembro 0,203 0,417 0,25 0,50 Outubro 0,186 0,448 0,25 0,50 Novembro 0,202 0,427 0,25 0,50 Dezembro 0,236 0,334 0,25 0,50

*Fonte: Vianello e Alves (1991)

Dados climatológicos usados. Os dados usados neste trabalho têm

origem nas Normais Climatológicas (1992). A partir dessa referência, foram

tomados os dados de 202 estações meteorológicas (Apêndice: Quadro A), com

dados médios disponíveis de insolação total (horas e décimos), para um

período de 30 anos.

Determinação da dose necessária. A equação (7), proposta no

primeiro capitulo deste trabalho, foi usada para determinar a quantidade

necessária de energia para garantir uma redução da população de E. coli de 3,5

x 106 NMP/100 mL para 1.000 NMP/100 mL, em água residuária doméstica

tratada, ARDT (efluente de tanque séptico):

50

( )( )( )dF

dFNoN

304,6321,0047,1exp1304,6321,0047,1exp

+−++−

= (7)

em que, N representa a população de E. coli presente na ARDT, depois de ser

exposta à radiação solar (NMP/100 mL); No é a população inicial de E. coli

presente na ARDT, antes de ser exposta à radiação solar (NMP/100 mL); F é a

dose (fluência) recebida pela ARDT (MJ m-2) e d é a lâmina de ARDT

presente no reator (m).

Elaboração de Mapas. Determinada a distribuição da radiação solar

global no Brasil ao longo do ano, a localização das estações reportadas nas

Normais Climatológicas (1992) (Apêndice: Quadro A) e um mapa geo-

referenciado do Brasil, elaboraram-se mapas de dias de exposição do efluente

do tanque séptico para redução da população de E. coli de 3,5 x 106 NMP/100

mL para 1.000 NMP/100 mL. Conhecida a energia disponível para o dia 15 de

cada mês e a dose necessária para reduzir a população de E. coli para cada

lâmina de ARDT, uma simples divisão proporciona o dias de exposição

necessários.

Isto foi feito para as quatro profundidades estudadas no primeiro capitulo

deste trabalho, e para cada mês do ano, com o intuito de facilitar o uso da

tecnologia, transformando a dose requerida em dias equivalentes de exposição

necessários para acumular a dose requerida, para cada uma das profundidades.

No total, foram elaborados 48 mapas.

Neste trabalho, estão apresentados quatro mapas traçados com base na

necessidade de dias de exposição solar para cada uma das profundidades,

51

considerando-se condições climáticas representativas de cada estação do ano

(Figuras 1, 2, 3 e 4). Usou-se o software ArcMap 8.3 para processar as

informações. Todos os mapas estão disponíveis, bastando que os mesmos

sejam solicitados.

Os valores de insolação total apresentados nas Normais Climatológicas

são valores totais mensais. Esses valores foram divididos pela quantidade de

dias correspondentes em cada mês para encontrar o valor médio diário a ser

usado na eq. (6). Os resultados apresentados nos mapas representam assim

valores médios esperados no mês em questão.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Pode-se observar, nas Figuras 1, 2, 3 e 4, que as melhores condições para

realizar a desinfecção das ARDT usando-se a radiação solar, foram

encontrados na região nordeste do País, onde é possível de ser realizada

durante o ano todo. Os Estados do Rio Grande do Norte, Paraíba,

Pernambuco, Alagoas e Sergipe apresentam grande potencial com qualquer

uma das profundidades de ARDT e em qualquer mês do ano. Na Região Sul

do Brasil, durante os meses de inverno (maio a agosto), os tempos de

exposição aumentam em até quatro dias. Portanto, nestes Estados e nessa

época do ano, a alternativa de desinfecção solar se tornaria menos prática do

que nas outras regiões do Brasil.

O verão e a primavera estão representados por janeiro e outubro,

respectivamente (Figuras 1, 2, 3 e 4), mostrando o uso potencial da tecnologia

52

em todo o Brasil. A Região Nordeste do Brasil apresentou áreas onde o tempo

de exposição da ARDT, é superior a dois dias, no período das chuvas. Em

quase todo o País, o tempo de exposição é inferior a dois dias ou menos.

O inverno está representado nas Figuras 1, 2, 3 e 4 pelo mês de julho.

Nesta estação, a Região Sul do Brasil apresenta valores maiores do que 2,5

dias de exposição da ARDT à radiação solar. Tomando-se em consideração a

disponibilidade de energia solar no Brasil nesta estação, a parte sul de Mato

Grosso do Sul, a Região Sudeste, e o litoral, desde o Rio Grande do Sul até a

Paraíba, requerem 2,5 dias de exposição solar.

O início do outono está representado pelo mês de março nas Figuras 1, 2,

3 e 4. As condições durante essa estação do ano são muito similares às

apresentadas durante o verão. O tempo de exposição da ARDT a ser

desinfetada com SODIS é menor que dois dias.

A Região Norte do Brasil está localizada principalmente na região

equatorial do planeta; criando condições climáticas para a aplicação de

SODIS. Independentemente da estação do ano, os tempos requeridos para

desinfetar a ARDT são dois dias (Figuras 1, 2, 3 e 4) e no sul do Amapá, leste

de Pará, e norte de Tocantins os valores diminuem para 1,5 dias de exposição.

Serão necessários até 2,5 dias de exposição durante a época das chuvas e

quando as lâminas de água residuária a ser tratada estão aumentadas em até

0,20 m. Nesta região, de modo geral o tempo de exposição é igual ou menor

que dois dias, ao longo do ano.

53

janeiro

março

julho

outubro

Figura 1 - Dias de exposição necessários para reduzir a população de E. coli de

3,5 x 106 NMP/100 mL para1.000 NMP/100 mL usando SODIS com lâmina de 0,05 m de água residuária doméstica com tratamento primário.

54

janeiro

março

julho

outubro

Figura 2 - Dias de exposição necessários para reduzir a população de E. coli de

3,5 x 106 NMP/100 mL para1.000 NMP/100 mL usando SODIS com lâmina de 0,10 m de água residuária doméstica com tratamento primário.

55

janeiro

março

julho

outubro

Figura 3 - Dias de exposição necessários para reduzir a população de E. coli de 3,5 x 106 NMP/100 mL para1.000 NMP/100 mL usando SODIS com lâmina de 0,15 m de água residuária doméstica com tratamento primário.

56

janeiro

março

julho

outubro

Figura 4 - Dias de exposição necessários para reduzir a população de E. coli de 3,5 x 106 NMP/100 mL para1.000 NMP/100 mL usando SODIS com lâmina de 0,20 m de água residuária doméstica com tratamento primário.

57

A Região Nordeste do Brasil é a mais promissora para a aplicação desta

tecnologia. Nos Estados de Piauí e Maranhão, são necessários menos de dois

dias de exposição, independentemente da profundidade da ARDT estudada a

ser desinfetada. Entretanto, nos meses de inverno, representado pelo mês de

julho, na zona litorânea da região, são necessários 2,5 dias de exposição.

Nas Regiões Sudeste e Centro Oeste, durante o inverno, na zona mais ao

sul (Estados de Mato Grosso do Sul, São Paulo, Rio de Janeiro, Espírito Santo

e sul de Minas Gerais), necessita-se de pelo menos 2,5 dias de exposição; no

caso do Triângulo Mineiro e o Estado de Goiás, o tempo é de dois dias.

Durante o resto do ano, são necessários dois dias de exposição, apresentando-

se valores de 1,5 dias de exposição, de outubro a março, no Estado de Mato

Grosso de Sul e o Triângulo Mineiro.

Na Região Sul, que é a parte menos favorecida do País para o uso desta

tecnologia, durante o inverno são precisos pelo menos 3,5 dias de exposição

com a lâmina de 0,05 m de ARDT, e de até quatro dias para a lâmina de 0,20

m de ARDT. No verão (janeiro), apresentado nas Figuras 1 a 4, mostra-se que

a desinfecção solar pode ser usada no Estado do Rio Grande do Sul, com até

1,5 dias de exposição solar. De outubro a março, a região se apresenta

adequada, com dois dias de exposição. Existe uma área na divisa dos Estados

de Paraná e Santa Catarina em que o valor mínimo é de 2,5 dias,

caracterizando um microclima.

Baseando-se na proposta apresentada no capítulo anterior de este

trabalho, foi projetado um reator solar para tratamento de ARDT efluente de

58

um tanque séptico, com dois reservatórios, para expor em batelada essa ARDT

por dois dias; garantindo, assim, um tempo de exposição solar suficiente para

proporcionar a desinfecção do esgoto, a valores recomendados pela WHO

(1989) para água de irrigação sem restrições.

CONCLUSÕES

Foi demonstrado que a SODIS pode ser usada para desinfetar água

residuária de origem doméstica tratada, no Brasil, até atingir os níveis

recomendados pela Organização Mundial da Saúde (WHO, 1989) para águas

de irrigação de uso irrestrito (<1.000 NMP/ 100 mL), durante quase todo o

ano, com dois dias ou menos de exposição solar.

Em geral, o tempo de exposição no Brasil está entre 1,5 e 2,5 dias,

exceto no inverno. Durante o inverno, a Região Sul apresenta valores entre

2,5 e 4,2 dias de exposição solar, e na Região Sudeste entre 1,4 e 3 dias, o

resto do País tem tempo de exposição menor que 2,5 dias. No caso da Região

Sul, como o tempo de exposição chega a 4,2 dias no inverno, deve-se fazer

uma análise criteriosa sob a viabilidade técnica e econômica de se desenvolver

a tecnologia proposta neste trabalho. A Região Nordeste apresenta valores de

exposição de 1,2 dias no verão a 2,5 dias no inverno.

RECOMENDAÇÕES

Recomenda-se: a) instalar unidades piloto de tratamento de águas

residuárias domésticas, utilizando radiação solar, nas diversas regiões do

59

Brasil; b) que as culturas a serem cultivadas aproveitando-se a ARDT

desinfetadas na fertirrigação sejam plantas de alta capacidade de absorção dos

nutrientes presentes, de forma a não proporcionarem seu acúmulo e, ou, danos

ao solo.

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem ao CNPq e ao Departamento de Engenharia

Agrícola da Universidade Federal de Viçosa pelo apoio financeiro na

realização desta pesquisa.


Allen, R.G., Pereira, L.S., Raes, D., Smith, M. 1998. Crop evapotranspiration – Guidelines for computing crop water requirements. FAO Irrigation and drainage paper 56. Food and Agriculture Organization of the United Nations, Roma, 308 pp.

Iqbal, M. 1983. An Introduction to Solar Radiation. Academic Press,

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Califórnia, EUA, 392 pp. Martins, F. R., Pereira, E. B., de Abreu, S. L., Colle, S. 16-21 abril 2005.

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Nunes, G. S., André, R. G. B., Vianello, R. L., Marque, V. S. 1979. Estudo

da Distribuição de Radiação Solar Incidente sobre o Brasil. Revista Brasileira de Armazenamento, 4(2): 5-30.

60

Vianello, R. L., Alves, A. R. 1991. Meteorologia Básica e Aplicações. 2da

Edição. Viçosa, Editorial Universidade Federal de Viçosa, 449 pp. World Health Organization (WHO). 1989. Health guidelines for the use of

wastewater in agriculture and aquaculture. Report of a WHO Scientific Group. (WHO Technical Report Series, No. 778). Geneva: World Health Organization, 76 pp.

61

APÊNDICE

Quadro A - Relação de Estações Meteorológicas cujos dados foram usados neste trabalho

LATITUDE LONGITUDE (W)ESTADO

grau minuto grau Minuto AMAZONAS

Barcelos 0 -59 62 55Itacoatiara -3 8 58 26Manaus -3 8 60 1Parintins -2 38 56 44Tefé -3 22 64 42

ACRE Rio Branco -9 58 67 48Tarauacá -8 10 70 46

RONDÔNIA Porto Velho -8 46 63 5

PARA Altamira -3 12 51 12Belém -1 27 48 28Belterra -2 38 54 57Breves -1 40 50 29Conceição Araguaia -8 15 49 17Itaituba -4 16 55 35Marabá -5 21 49 9Monte Alegre -2 0 54 5Obidos -1 55 55 31Porto de Moz -1 44 52 14São Felix Xingu -6 38 51 59Tiriós 2 29 55 59Tucuruí -3 43 49 43Tracuateua -1 5 47 10

AMAPÁ 0 Macapá 0 2 50 3

TOCATINS 0 Peixe -12 3 48 32Porto Nacional -10 43 48 25Taguatinga -12 24 46 26

MARANHÃO 0 Barra do Corda -5 30 45 16

62

Quadro A - continuação Carolina -7 20 47 28Caxias -4 52 43 21Grajaú -5 48 46 27Imperatriz -5 32 47 30São Luis -2 32 44 18Turiaçu -1 43 45 24

PIAUÍ 0 Bom J. do Piauí -9 6 44 7Floriano -6 46 43 1Parnaíba -2 55 41 36Paulistana -8 8 41 8Picos -7 4 41 29Teresina -5 5 42 49

CEARÁ 0 Barbalha -7 19 39 18Campos Sales -7 0 40 23Crateús -5 10 40 40Fortaleza -3 46 38 36Guaramiranga -4 17 39 0Iguatu -6 22 39 18Jaguaruana -4 47 37 36Morada Nova -6 5 39 23Quixeramobim -5 12 39 18Sobral -3 42 40 21Tauá -6 0 40 25

RIO G. DO NORTE 0 Apodí -5 39 37 48Cerá Mirim -5 39 35 25Cruzeta -6 26 36 35Florania -6 7 36 49Macau -5 7 36 38Mossoró -5 11 37 20PARAÍBA 0 0 0 0Campina Grande -7 13 35 53João Pessoa -7 6 34 52Monteiro -7 53 37 4São Gonçalo -6 45 38 13

PERNAMBUCO Arco Verde -8 25 37 5Cabrobó -8 31 39 20

63

Quadro A - continuação Fernando de Noronha -3 51 32 25Floresta -8 36 38 34Garanhuns -8 53 36 31Petrolina -9 23 40 29Recife -8 3 34 55Surubim -7 50 35 43Triunfo -7 51 38 8

ALAGOAS Maceió -9 40 35 42Palmeira dos Índios -9 27 36 42

SERGIPE Aracaju -10 55 37 3

BAHIA Alagoinhas -12 17 38 35Barra -11 5 43 10Barreiras -12 9 45 0Bom J. da Lapa -13 16 43 25Caetité -14 3 42 37Camaçari -12 40 38 19Canavieiras -15 40 38 57Caravelas -17 44 39 15Carinhanha -14 10 43 55Cipó -11 5 38 31Correntina -13 28 44 46Guaratinga -16 44 39 44Ilhéus -14 48 39 4Irecê -11 18 41 52Itaberaba -12 33 40 26Itiruçu -13 22 39 57Ituaçu -13 49 41 18Jacobina -11 11 40 28Lençóis -12 34 41 23Monte Santo -10 26 39 18Morro do Chapéu -11 13 41 13Paulo Afonso -9 24 38 13Remanso -9 38 42 6Salvador -13 1 38 31Sta. Rita de Cássia -11 1 44 31Senhor de Bonfim -10 28 40 11Serrinha -11 38 38 58

64

Quadro A - continuação Vitória da Conquista -15 57 40 53

MINAS GERAIS Aimorés -19 29 41 4Araçuaí -16 52 42 4Araxá -19 34 46 56Bambuí -20 0 45 59Barbacena -21 15 43 46Belo Horizonte -19 56 43 56Caparaó -20 31 41 52Capinópolis -18 41 49 34Caratinga -19 48 42 9Cataguases -21 23 42 41Cel. Pacheco -21 35 43 15C. Mato Dentro -19 2 43 26Diamantina -18 15 43 36Espinosa -14 55 42 51Gov. Valadares -18 51 41 56Ibirité -20 1 44 3Itamarandiba -17 51 42 51João Pinheiro -17 42 46 10Juiz de Fora -21 46 43 21Lavras -21 14 45 0Machado -21 40 45 55Monte Azul -15 5 42 45Montes Claros -16 43 43 52Paracatu -17 13 46 52Patos de Minas -18 36 46 31Pedra Azul -16 0 41 17Pompeu -19 13 45 0São Lourenço -22 6 45 1Sete Lagoas -19 28 44 15Teófilo Otoni -17 51 41 31Uberaba -19 45 47 55Viçosa -20 45 42 51

ESPÍRITO SANTO C. Itapemirim -20 51 41 6Linhares -19 24 40 4São Mateus -18 42 39 51

RIO DE JANEIRO Angra dos Reis -23 1 44 19

65

Quadro A - continuação Cordeiro -22 2 42 22Ecol. Agrícola -22 48 43 41Ilha Guaíba -23 0 44 2Itaperuna -21 12 41 53Nova Friburgo -22 17 42 32Piraí -22 38 43 54Rio de Janeiro -22 55 43 10Vassouras -22 20 43 40

SÃO PAULO Campos de Jordão -22 44 45 35Catanduva -21 8 48 58Franca -20 33 47 26Itapeva -23 57 48 53São Carlos -22 1 47 53Santos -23 56 45 20São Paulo -23 30 46 37São Simão -21 29 47 33Ubatuba -24 26 45 6

PARANÁ Campo Mourão -24 3 52 22Castro -24 47 50 0Curitiba -25 25 49 16Foz de Iguaçu -25 33 54 34Guaíra -24 5 54 15Jacarezinho -23 9 49 58Londrina -23 23 51 11Maringá -23 25 51 57Paranaguá -25 31 48 31Rio Negro -26 6 49 48

SANTA CATARINA Chapecó -27 7 52 37Florianópolis -27 35 48 34Indaial -26 54 49 13Porto União -26 14 51 4São Joaquim -28 17 49 55

RIO G. DO SUL Bagé -31 20 54 6Bom Jesus -28 40 50 26Caxias do Sul -29 10 51 12Encruz. do Sul -30 32 52 31

66

Quadro A - continuação Iraí -27 11 53 14Passo Fundo -28 15 52 24Santa Maria -29 42 53 42Porto Alegre -30 1 51 13Sta. Vit. Palmar -33 31 53 21São L. Gonzaga -28 24 55 1Torres -29 20 49 44

MATO G. DO SUL Campo Grande -20 27 54 37Corumbá -19 5 57 30Coxim -18 30 54 46Dourados -22 14 54 59Ivinhema -22 19 53 56Paranaíba -19 42 51 11Ponta Porã -22 32 55 32Três Lagoas -20 47 51 42

MATO GROSSO Cáceres -16 3 57 41Cidade Vera -12 12 56 30Cuiabá -15 33 56 7Diamantino -14 24 56 27

DISTRITO FEDERAL Brasília -15 47 47 56

GOIÁS Aragarças -15 54 52 14Catalão -18 11 47 57Formosa -15 32 47 20Ipameri -17 43 48 10Goiânia -16 40 49 15Goiás -15 55 50 8Paranã -12 33 47 50Pirenópolis -15 51 48 58Posse -14 6 46 22Rio Verde -17 48 50 55

67

AVALIAÇÃO FINANCEIRA DA IMPLANTAÇÃO DE UM SISTEMA DE TRATAMENTO DE DESINFECÇÃO SOLAR DE ESGOTO DOMÉSTICO COM APROVEITAMENTO NA

AGRICULTURA FAMILIAR

Rodrigo M. Sánchez-Román, Antonio A. Soares, Gilberto C. Sediyama, Antonio T. de Matos

Os autores são: Rodrigo Máximo Sánchez-Román, Candidato a Doutor Scientiae em

Engenharia Agrícola no Departamento de Engenharia Agrícola (DEA) da Universidade Federal de Viçosa (UFV), Minas Gerais (MG), Brasil, bolsista do CNPq, Antonio Alves Soares, Professor Titular, DEA, UFV, MG, Brasil, Gilberto Chohaku Sediyama, Professor Titular, DEA, UFV, MG, Brasil, Antonio Teixeira de Matos, Professor Assistente, DEA, UFV, MG, Brasil. Autor correspondente: Rodrigo M. Sánchez-Román, Universidade Federal de Viçosa, Depto. de Engenharia Agrícola, Av. P. H. Rolfs s/n, Viçosa, MG 36570-000, Brasil; tel.: 55-31-9766-1269; e-mail: [email protected]

RESUMO

O objetivo deste trabalho foi o de realizar uma avaliação financeira do tratamento de esgoto

doméstico com tratamento primário usando radiação solar proposto nos capítulos anteriores. A

propriedade tomada para efeito de análise do custo é de uma residência familiar rural, formada por

quatro membros, cada um deles gerando um volume de 70 L dia-1 de esgoto. O Valor Presente

Líquido (VPL) dos nutrientes (NPK) na água residuária de origem doméstica é equivalente a uma

economia de R$ 95,42 do montante a ser investido em fertilizante, para um período de oito anos e

taxa de juros de 4% ao ano. Num horizonte de análise de oito anos e financiamento do Programa

Nacional de Fortalecimento da Agricultura Familiar-Mulher (PRONAF-Mulher), o método de

avaliação financeira apresenta uma visão mais ampla para o agricultor. Os resultados desta

avaliação permitem concluir que o projeto é viável sob o ponto de vista financeiro. Foram obtidos

resultados que oferecem boas perspectivas de VPL, todos eles positivos, Taxa Interna de Retorno

entre 124 e 161%, Tempo de Retorno do Capital menor que dois anos e relação Custo - Beneficio

entre 1,66 e 1,74.

Palavras-chave: avaliação financeira, reuso de águas residuárias domésticas, SODIS.

INTRODUÇÃO

Na América Latina, a alta incidência de doenças de veiculação hídrica

devido à falta de saneamento é realidade permanente, especialmente em

68

localidades pobres, periféricas, e em zonas rurais. Nestes locais, a carência de

sistemas de tratamento de esgoto traz como conseqüência o despejo das águas

residuárias com alta carga orgânica e de patógenos em corpos de água.

Geralmente a jusante dos pontos de descarga, os corpos de água servem de

fonte de abastecimento sem nenhum tratamento para outros consumidores.

Estima-se que 80% das doenças ocorridas nos países da América Latina estão

associadas a problemas de falta de qualidade da água (Galal-Gorchev, 1996).

Segundo Reiff e Witt (1995) a OPAS (Organização Pan-Americana da

Saúde) verificou, em estudo realizado em 1984, que a desinfecção era feita de

forma inadequada ou era inexistente em 75% dos sistemas de abastecimento

de água em América Latina. Neste estudo, verificou-se que, nas cidades

pequenas e médias, a confiabilidade dos sistemas de tratamento de água para

abastecimento de água à população era consideravelmente inferior à de

grandes cidades.

A Agência Nacional de Águas (ANA), no “O Estado das Águas no

Brasil 2001-2002” afirmou que 77,8% dos domicílios do Brasil são atendidos

com água potável e 47,2% com coleta de esgoto doméstico. O déficit de

atendimento é maior na zona rural, onde apenas 1,35 milhões de domicílios

(18% do total) estão ligados às redes de abastecimento de água e somente 960

mil (12,9% do total) estão ligados a redes coletoras de esgoto ou dispõem de

fossas sépticas. Pelo menos 4,3 milhões de domicílios rurais dependem da

água de nascentes ou de poços localizados na propriedade, sem garantias de

que seja uma água potável segura; e segundo Biswas et al. (2005), menos de

69

5% da população brasileira tinha, no ano 2000, as suas águas residuárias

tratadas.

Segundo Contador (1980), a importância da avaliação de projetos

agrícolas reside no fato da escassez de recursos ser mais uma norma do que

uma exceção, a despeito do nível de riqueza, do sistema econômico e do

regime político. A escassez pressupõe a eficiência econômica no uso dos

recursos, envolvendo problemas de seleção e combinação dos mesmos e de

técnicas a ser empregadas no processo produtivo. Em geral, os projetos de

investimento são propostas que implicam em comprometimento de parte dos

recursos de uma empresa e de uma nação, no presente, com ou sem a

participação de alguns recursos externos, tendo em vista produzir outros bens

(produtos ou serviços) por um período definido. Desta forma, o objetivo do

investimento é a produção, que deverá ser o mais eficiente que puder, isto é, o

mais barato possível, independentemente do volume de produção.

A divergência no modo de avaliar projetos conduz os economistas a

utilizarem dois processos metodológicos: (a) um econômico, ou social, que é

quando se avalia o projeto sob o ponto de vista da sociedade, como um todo, e

(b) um financeiro, que possui uma visão mais ampla, efetuada tomando-se por

base o agricultor.

O custo total de produção de um produto é definido como a soma de

todos os pagamentos diretos e indiretos, feitos pelo uso de fatores de produção

(ou seus serviços), no processo que leva à obtenção do produto final. Em

teoria econômica, o custo total de produção é dividido em dois grupos: custos

70

fixos e custos variáveis. Os custos variáveis dependem da quantidade

produzida. Pode existir uma quantia mínima que o produtor está obrigado a

pagar, independentemente do que faça; ou seja, são os custos que não

dependem da quantidade produzida, são os custos fixos.

O PRONAF/Planta Brasil foi criado pelo Decreto Presidencial no 1.946

de 28/06/96, com recursos oriundos do Fundo de Amparo ao Trabalhador

(FAT), dos fundos constitucionais de financiamento (do Norte: FNO, do

Nordeste: FNE e do Centro – Oeste: FCO) e da exigibilidade bancária

(Fernandes, 2004). No âmbito do Programa são financiadas operações de

custeio e investimentos de agricultores familiares, extrativistas, aqüicultores e

pescadores artesanais. O PRONAF/Planta Brasil foi transferido para a esfera

de ações do Ministério de Política Fundiária por meio da Medida Provisória no

1.911-8, de 29/07/99.

A Confederação Nacional dos Trabalhadores na Agricultura

(CONTAG) há muito vinha reivindicando um programa com políticas

diferenciadas, exclusivo para os pequenos produtores do País. Para atender às

demandas, foi criado o Programa Nacional de Fortalecimento da Agricultura

Familiar (PRONAF), no segundo semestre de 1995, com a linha de

financiamento de produção voltada para os agricultores familiares (custeio

agrícola). O Programa foi institucionalizado por meio de Decreto

Presidencial, no dia 28/06/96, como um programa de apoio técnico e

financeiro ao desenvolvimento rural para o fortalecimento da agricultura

familiar.

71

Na Resolução 3.206 do Banco Central do Brasil, no artigo XXXII, foi

instituída a Linha de Crédito de Investimento para Mulheres–PRONAF

Mulher, com as principais características: a) são beneficiárias as esposas ou

companheiras de agricultores familiares; b) os créditos estarão relacionados

com projetos específicos de interesse da mulher sempre que o projeto

contemplar atividades agregadoras de renda e, ou, novas atividades exploradas

pela unidade familiar; c) para agricultores que pertençam ao Grupo “C” se

garante um financiamento, em quantia mínima de um mil quinhentos reais, e

um máximo de seis mil reais; d) os encargos financeiros para os Grupos “C” e

“D” será uma taxa efetiva de juros de 4% ao ano; e) como benefícios para as

agricultoras do Grupo “C” têm-se um bônus de adimplência de 25% na taxa de

juros e de setecentos reais por beneficiária, distribuídos de forma proporcional

sobre cada parcela do financiamento paga até a data de seu respectivo

vencimento, e um prazo de reembolso de até oito anos, incluindo-se até cinco

anos de carência quando, assim, a atividade requerer, ou três anos de carência

nos demais casos.

O uso do sistema de tratamento das águas residuárias de origem

domésticas tratadas (ARDT) usando radiação solar, proposto no primeiro

capitulo deste trabalho, é interessante do ponto de vista social e ambiental,

pelo fato de se conseguir diminuir a carga poluente orgânica e microbiológica

da ARDT, com baixo custo de investimento no tratamento. Além, disso, usá-

las na produção de alimentos, ao invés de lançá-las nos corpos de água, terá

um impacto ambiental importante nas bacias hidrográficas. Adicionalmente, a

72

ARDT será fonte permanente de nutrientes e água para a produção de

hortaliças em hortas familiares, possibilitando que, sem maiores

investimentos, se possam cultivar plantas fornecedoras de alimentos de

consumo básico, proporcionando, assim, um impacto social e ambiental

positivo.

Neste trabalho, tomou-se por base a avaliação financeira para a

implantação de um sistema de tratamento de esgoto doméstico, usando

radiação solar para seu uso numa horta familiar de uma residência rural.

Objetivou-se analisar a viabilidade financeira de um projeto de uso de esgoto

doméstico tratado e desinfetado com radiação solar na agricultura familiar.

MÉTODOLOGIA

A propriedade agrícola tomada para efeito de análise de custo do

sistema é a de uma residência familiar rural, composta de quatro membros

(IBGE, 2005). Cada um deles gera um volume médio de 70 L dia-1 de esgoto,

considerando um coeficiente de retorno esgoto/água de 70% e uma quota per

capita de água de 100 L dia-1 (von Sperling, 1996). Estas águas residuárias são

tratadas em tanque séptico e reator solar, tal como proposto anteriormente

neste trabalho.

Em termos de mão-de-obra permanente, a propriedade utilizada como

referência duas horas-homem. Considera-se, também, que a demanda por

mão-de-obra para a colheita possa ser suprida pelos próprios membros da

família. A agricultura familiar seria uma atividade realizada no quintal da

73

residência familiar, com o cultivo de uma horta, o que caracteriza a atividade

como de produção em baixa escala. O objetivo da atividade é a produção de

alimentos para o consumo residencial visando–se a obtenção de melhorias na

dieta da família, bem como a venda dos excedentes.

Segundo Drangert (1998), um ser humano gera, aproximadamente, ao

longo de um ano, 500 L de urina e 50 L de fezes, correspondentes a 4,5 kg de

nitrogênio, 0,6 kg de fósforo e 1,2 kg de potássio. Em análises realizadas

mensalmente, de Novembro de 2003 a Abril de 2005, nas águas residuárias

domésticas brutas filtradas para uso em irrigação por gotejamento, na Estação

Experimental para Tratamento da Água Residuária Doméstica para Uso na

Agricultura, do Departamento de Engenharia Agrícola da Universidade

Federal de Viçosa, estado de Minas Gerais, Brasil, encontraram-se valores

médios de 34,22 mg L-1, 7,38 mg L-1 e 39,05 mg L-1, para nitrogênio total,

fósforo e potássio, respectivamente (Alves, 2005). Esta disponibilidade de

nutrientes, nas águas residuárias foi considerada para abatimento nas

necessidades de adubo para a produção das hortaliças. Qualquer demanda a

mais de NPK ou de micronutrientes foi considerada dentro do item

Fertilizantes, no processo da análise de viabilidade financeira da atividade

(Apêndice).

A geração de custos de produção está ligada, principalmente, a aquelas

que têm a haver com insumos básicos, tais como sementes, ferramentas

agrícolas, adubos adicionais, se forem requeridos, e com o pagamento do

financiamento da infra-estrutura necessária para levar adiante o projeto.

74

O vegetal considerado para cultivo na horta é o tomate, sendo este uma

das hortaliças mais exigentes em adubação. Foi analisado considerando-se as

necessidades de adubação e espaçamento entre fileiras de plantas, tal como

recomendado pela EMBRAPA (2006). Quando consideradas a densidade de

plantio, os rendimentos agrícolas e o preço de venda da produção agrícola do

cultivo do tomate, estimou-se uma renda mensal de R$ 140 para os produtores.

Baseando-se nas propostas apresentadas nos capítulos anteriores de este

trabalho, foi projetado um reator solar para tratamento de esgoto doméstico

efluente de um tanque séptico, com dois reservatórios para essa água

residuária em batelada, com objetivo de expor o líquido, por dois dias, em

cada um destes reservatórios garantindo, assim, um tempo de exposição solar

suficiente para proporcionar a desinfecção do esgoto, a valores recomendados

pela WHO (1989) para água de irrigação sem restrições.

O tanque séptico proposto no sistema de tratamento foi projetado

segundo as normas da ABNT (1993), sendo de câmara simples e com tempos

de limpeza dos lodos de três, quatro e cinco anos, criando-se, com isto, três

cenários de investimento inicial na construção do tanque séptico (Apêndice).

Um quarto cenário baseia-se em comprar o tanque séptico pré-fabricado, que

pode ser fornecido no mercado brasileiro com dimensões tais que o período de

limpeza dos lodos será cinco anos (Tabela 1). O somatório de cada um dos

custos das quatro possibilidades de investimento na construção do tanque

séptico com o custo do reator solar dará os quatro cenários analisados. O

75

custo do reator solar será igual nos quatro cenários já que o volume diário de

ARDT a ser tratado é o mesmo para todos eles.

Tabela 1 - Resumo dos custos por cenário analisado

Limpeza do Tanque Séptico Tanque Séptico 5 anos 4 anos 3 anos

In-situ R$1.322,21 R$1.308,31 R$1.296,26 Pré-fabricado R$1.400,98 Reator Solar R$ 375,19 R$ 375,19 R$ 375,19

Limpeza do Tanque Séptico Cenário 5 anos 4 anos 3 anos

1 R$1.697,40 2 R$1.683,50 3 R$1.671,45 4 R$1.776,17

O valor anual dos custos variáveis será de R$ 71,66; correspondente á

manutenção e renovação das ferramentas a ser usadas na horta familiar

(Apêndice).

As despesas devidas à manutenção de instalações, cercas e limpeza do

tanque séptico estão direta ou indiretamente ligadas à produção de alimentos.

Nesse item, foi considerado um custo de manutenção do tanque séptico e do

reator solar equivalente a R$ 30 e de R$ 9,73 anuais para manutenção das

outras instalações e cercas.

Os gastos com insumos referem-se aos gastos com fertilizantes

adicionais, caso sejam necessários, defensivos, sementes etc. Quando

considerados os valores médios, já citados, de concentração de nitrogênio

total, fósforo e potássio, nas águas residuárias com que foi realizada a

76

pesquisa, 280 L dia-1 como volume de ARDT disponível, e o número de dias

do ano, chega-se a um valor estimado de 3,5 kg ano-1 de nitrogênio total, 0,74

kg ano-1 de fósforo e 3,99 kg ano-1 de potássio disponibilizado nos resíduos.

Isto representa, considerando os valores atuais de mercado do adubo a uma

economia em fertilizantes no valor anual de R$ 14,17 que, levados a Valor

Presente Líquido (VPL), num período de oito anos e taxa de 4% ao ano,

corresponde a R$ 95,42. Este montante foi descontado do valor inicial do

investimento na construção do tanque séptico e do reator solar no fluxo de

caixa em cada cenário (Apêndice).

Quando se contrasta estes valores com os requerimentos de adubação,

recomendados pela EMBRAPA (2006), para os cultivos propostos, tanto para

área de horta de 50 m2 (quando 5,6 mm dia-1 de lâmina de irrigação são

considerados) ou 70 m2 de área de horta (quando 4 mm dia-1 de lâmina de

irrigação é considerada), os valores de nutrientes disponíveis na água

residuária são suficientes para os cultivos indicados. Nesta avaliação, foi

utilizado o cultivar tomate considerando espaçamento entre plantas de 0,4 x

0,6 m, e entre canteiros de 2 m, em 100 m2 de horta ter-se-iam 125 plantas.

Com uma produção esperada de 3 kg por planta, corresponde 375 kg como

produção total com um valor total de R$ 560, equivalentes a R$ 140 mensais.

O abastecimento de água estaria garantido em 2,24 L dia-1 para cada planta de

tomateiro.

É importante salientar que as águas residuárias de origem doméstica

têm relativamente alta concentração de sódio, em quantidades tais que torna

77

necessária precaução quando do estabelecimento de lâminas para fertirrigação

com esgoto doméstico (Alves, 2005; Matos, 2004; Garnett, 2000). Existem

alternativas para evitar danos ambientais tais como: (a) aumentar a área a ser

cultivada para 273 m2, com isto permitindo a aplicação máxima de 150 kg ha-1

ano-1 de sódio, uma vez que é essa a capacidade máxima de absorção pelas

plantas (Larcher, 2000); (b) aplicando uma lâmina de lixiviação de 20% da

lâmina de irrigação usando ARDT tem-se uma redução na área a ser cultivada

para 40 m2; entretanto, nesta situação há possibilidade de contaminação das

águas subterrâneas com sódio.

Foi considerado, no item Fertilizantes, um valor de R$ 20,00 anuais no

caso do solo precisar calagem ou micronutrientes, para melhorar as condições

do cultivo, caso assim o demandarem. Foram considerados R$ 10,00 anuais

para defensivos, caso preciso.

As despesas gerais são todas as despesas não contempladas nos demais

itens do custo. Considerou-se uma alíquota de 1% sobre o somatório dos

seguintes itens do custo variável: manutenção da infra-estrutura e dos

implementos e insumos. Este valor é de R$ 1,41 ao ano.

Mão-de-obra requerida na horta é proporcionada pela própria família

beneficiada, sendo equivalente a duas horas-homem dedicadas à horta

diariamente, tendo sido considerado que isto implica um custo de

oportunidade de ser emprego fora da residência familiar. Nesse caso,

considera-se um valor de R$ 2,20 por hora trabalhada, sendo que a

remuneração mensal estimada será de R$ 132,00.

78

Considerando-se que esse projeto possa ser de interesse nacional, os

gastos com a elaboração técnica do projeto e a assistência técnica deverão ser

fornecidos pelo governo federal no início do programa e não formarão parte da

estrutura de custos do projeto.

Foi considerado que o empréstimo será pago em dia baseado nas

condições do PRONAF-Mulher, com tempo de amortização de oito anos e

taxa de juros de 3% ao ano, com direito a um bônus de R$ 700 em 96 parcelas

mensais. Logo, os valores mensais dos pagamentos do empréstimo e os juros

serão de R$ 43,76; R$ 43,31; R$ 42,93; e R$ 46,27 para os cenários 1, 2, 3 e 4,

respectivamente.

Parte integrante dos custos fixos é a depreciação, que é uma reserva

contábil destinada a gerar fundos para a substituição do capital investido em

bens e produtos de longa duração. É uma forma que uma empresa possui de

recuperar o bem de capital, repondo-o, quando tornado economicamente inútil.

No caso deste projeto, não se considerará o item depreciação.

Taxas e contribuições efetivamente pagas, tais como Imposto sobre a

propriedade territorial rural (ITR), Instituto Nacional de Colonização e

Reforma Agrária (INCRA), contribuições sindicais, registros e averbações em

cartório, etc., não deverão ter influência nos custos da horta familiar.

Os Outros Custos englobam as despesas com transporte até o mercado,

no caso de existirem excedentes na produção, armazenagem, taxa de

comercialização, demais taxas e fundos utilizados pelas cooperativas e outros

79

agentes de mercado. No início do projeto, essas despesas não serão

consideradas parte integrante da estrutura de custos.

O Valor Presente Líquido (VPL) reflete a riqueza, em valores absolutos

do investimento, e que é medido pela diferença entre o valor presente das

entradas de caixa e o valor presente das saídas de caixa (Collier e Ledbetter,

1988). O método VPL exige a definição prévia da taxa para descontar os

fluxos. O critério de aceitação-rejeição do método é simples: é considerado

atraente todo investimento que apresente um VPL maior ou igual à zero.

A Taxa Interna de Retorno (TIR) representa a taxa de desconto (taxa de

juros) que iguala, num único momento, os fluxos de entradas com os de saída

de caixa. Em outras palavras, é a taxa de juros que produz um VPL igual à

zero (Collier e Ledbetter, 1988). Para o cálculo da TIR, é necessário o

conhecimento do dispêndio de capital e dos fluxos de caixa gerados

exclusivamente pela decisão. A TIR reflete a rentabilidade relativa

(percentual) de um projeto de investimento expresso em termos de uma taxa

de juros equivalente periódica. A aceitação ou rejeição do investimento é

definida pela comparação que se faz entre a TIR encontrada e a taxa de

atratividade exigida ao projeto. Se a TIR exceder à taxa mínima de

atratividade, o investimento é classificado como economicamente atraente.

Caso contrário há recomendação teórica de rejeição.

O Período de Payback ou o Tempo de Retorno do Capital (TRC) é o

prazo de amortização do capital. Conceituado assim por Gittinger (1982), o

lapso de tempo decorrente entre o início de um projeto e o momento em que o

80

valor líquido do fluxo de produção diferencial atinge o total do investimento

de capital. Desse modo, o projeto que apresentar o menor TRC será o

escolhido, principalmente quando a escolha envolver riscos.

A relação custo/benefício, segundo Contador (1997), consiste na

relação entre o valor presente dos benefícios e o valor presente dos custos. O

projeto que apresentar a relação C/B menor que 1, será descartado. A relação

C/B é conhecida também, como Índice de Lucratividade (IL).

Para realizar a avaliação financeira, o fluxo de saídas e entradas foi

extraído diretamente do projeto e o cálculo do VPL, TIR, TRC e da relação

C/B a partir deste fluxo. Para se iniciar a avaliação financeira, foi necessária a

elaboração de um fluxo de caixa (Apêndice). Tendo em vista que os valores

de receita e despesas são provenientes de uma abstração da realidade, algumas

alterações nestes valores poderão acontecer na realidade. Trabalha-se,

também, com valores constantes, já que a inflação foi desconsiderada na

análise.

O custo global por ano do projeto foi decomposto, proporcionalmente,

entre os itens de custos constantes da planilha. A partir do fluxo de custos

desagregados, foi analisado o comportamento dos preços dos fatores de

produção que mais oneram o projeto, ou seja: fertilizantes e defensivos

agrícolas. Criaram-se outros fatores, como a parte de equipamentos de

trabalho (sacas, ferramentas em geral, etc.), os quais foram considerados

constantes, para efeito de análise.

81

Os itens de despesa tidos como não negociadas são a construção civil e

a terra; esta última, sendo de origem ociosa, foi considerada como custo de

oportunidade igual a zero.

RESULTADOS

Analisando-se os resultados obtidos sob o critério financeiro da

implantação de uma horta familiar, utilizando-se o esgoto doméstico tratado

em tanque séptico e radiação solar para desinfecção, com financiamento do

PRONAF - Mulher (Tabela 2), observa-se que a Taxa Interna de Retorno

(TIR) variou entre 124% e 161%, portanto, bem superior à taxa mínima

estabelecida, que é de 3%, mesmo descontando a taxa de juros de 16,54% a.a.

Tabela 2 - Resumo da análise financeira para os quatro cenários estudados

CENÁRIO VPL (R$) TIR (%) TRC (anos) C/B 1 5.201,90 150 1,4 1,72 2 5.252,71 156 1,3 1,73 3 5.296,75 161 1,2 1,74 4 4.913,98 124 1,5 1,66

VPL: Valor Presente Líquido; TIR: Taxa Interna de Retorno; TRC: Tempo de Retorno do Capital (Tempo de Payback); C/B: Relação Custo/Beneficio.

O Valor Presente Líquido (VPL) variou entre R$ 4.913,98 e R$

5.296,75 (Tabela 2), representando um enriquecimento neste montante aos

valores atuais, além da taxa mínima estabelecida. O Tempo de Retorno do

Capital (TRC) está sendo menor que dois anos para todos os cenários. A

82

Relação Custo/Benefício variou entre 1,66 e 1,74, superior ao mínimo

necessário, que é 1,00.

Por meio dessa análise financeira, observa-se que o projeto é viável e,

com isso, recomenda-se a sua aceitação.

Pode-se afirmar, ao fazer uma comparação entre os cenários estudados

(Tabela 2), que o cenário 3 apresenta-se mais atrativo. Analisados pelos

critérios do VPL, da TIR e da relação C/B, este cenário apresenta os melhores

valores nestes três itens. Isto pode ser influenciado pelo fato de que o valor do

tanque séptico pré-fabricado ser relativamente mais caro do que é construí-lo

in-situ (Apêndice, Tabela E).

Os dados referentes à análise estão apresentados nas Tabelas A, B, C e

D no Apêndice.

Os dados resultantes da avaliação permitem concluir que o projeto é

viável do ponto de vista financeiro para os quatro cenários. Os resultados

obtidos de VPL positivos e a TIR acima de 150% são satisfatórios, se

comparado com as taxas de desconto adotadas. Os valores de C/B, nos quatro

cenários analisados, foram superiores a 66%, valor que, em avaliação de

projetos, é considerado satisfatório, indicando viabilidade financeira. A Taxa

Interna de Retorno apresenta alta rentabilidade, mesmo quando descontada a

taxa de juros existente no Brasil. Em relação ao Tempo de Retorno do Capital

pode-se verificar que o cenário 4 apresentou o TRC mais demorado, mas, no

final do ano 2, o capital já havia retornado completamente; fazendo de todos

os cenários um investimento atrativo.

83

CONCLUSÕES

Entre todos os cenários analisados, destaca se o cenário 3, que é aquele

que considera construir um tanque séptico in situ com o maior tempo para

limpeza dos lodos. Neste cenário foram encontrados os maiores VPL, TIR e

C/B; e o menor TRC.

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem ao CNPq e ao Departamento de Engenharia

Agrícola da Universidade Federal de Viçosa pelo apoio financeiro na

realização desta pesquisa.


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86

APÊNDICE Tabela A - Estrutura de Custos e Fluxo de Caixa para a implantação de uma horta familiar usando esgoto doméstico tratado em tanque

séptico e desinfetado com radiação solar e financiamento do PRONAF-Mulher, sob critério financeiro para o Cenário 1

Períodos 1 2 3 4 5 6 7 8Investimentos

Tanque Séptico + Reator Solar 1,601.98 Sementes 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00

CusteioImplementos 71.66 71.66 71.66 71.66 71.66 71.66 71.66 71.66 Manutenção Tanque Séptico e Reator Solar 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00Manutenção cercas, etc. 9.73 9.73 9.73 9.73 9.73 9.73 9.73 9.73 Fertilizantes 20.00 20.00 20.00 20.00 20.00 20.00 20.00 20.00 Defensivos Agrícolas 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 Despensas Gerais (1% CV) 1.41 1.41 1.41 1.41 1.41 1.41 1.41 1.41 Mâo de Obra 132.00 132.00 132.00 132.00 132.00 132.00 132.00 132.00 Juros - Pago da Dívida 525.09 525.09 525.09 525.09 525.09 525.09 525.09 525.09Saídas 2,406.87 804.89 804.89 804.89 804.89 804.89 804.89 804.89 Periodos do ano 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 Premio mensal por pago em tempo 7.29 7.29 7.29 7.29 7.29 7.29 7.29 7.29 Produção mensal (R$) 140.00 140.00 140.00 140.00 140.00 140.00 140.00 140.00 Entradas 1,767.50 1,767.50 1,767.50 1,767.50 1,767.50 1,767.50 1,767.50 1,767.50 Fluxo Líquido (639.37) 962.61 962.61 962.61 962.61 962.61 962.61 962.61VPL por período (620.75) 907.35 880.92 855.27 830.36 806.17 782.69 759.89Payback (620.75) 286.60 1,167.53 2,022.79 2,853.15 3,659.32 4,442.01 5,201.90

87

Tabela B - Estrutura de Custos e Fluxo de Caixa para a implantação de uma horta familiar usando esgoto doméstico tratado em tanque




CusteioImplementos 71.66 71.66 71.66 71.66 71.66 71.66 71.66 71.66 Manutenção Tanque Séptico e Reator Solar 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00 30.00Manutenção cercas, etc. 9.73 9.73 9.73 9.73 9.73 9.73 9.73 9.73Fertilizantes 20.00 20.00 20.00 20.00 20.00 20.00 20.00 20.00 Defensivos Agrícolas 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 Despensas Gerais (1% CV) 1.41 1.41 1.41 1.41 1.41 1.41 1.41 1.41 Mâo de Obra 132.00 132.00 132.00 132.00 132.00 132.00 132.00 132.00 Juros - Pago da Dívida 519.77 519.77 519.77 519.77 519.77 519.77 519.77 519.77Saídas 2,387.66 799.58 799.58 799.58 799.58 799.58 799.58 799.58 Periodos do ano 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 12.00 Premio mensal por pago em tempo 7.29 7.29 7.29 7.29 7.29 7.29 7.29 7.29 Produção mensal (R$) 140.00 140.00 140.00 140.00 140.00 140.00 140.00 140.00 Entradas 1,767.50 1,767.50 1,767.50 1,767.50 1,767.50 1,767.50 1,767.50 1,767.50 Fluxo Líquido (620.16) 967.92 967.92 967.92 967.92 967.92 967.92 967.92VPL por período (602.09) 912.36 885.79 859.99 834.94 810.62 787.01 764.09Payback (602.09) 310.27 1,196.06 2,056.05 2,890.99 3,701.61 4,488.62 5,252.71

88

Tabela C - Estrutura de Custos e Fluxo de Caixa para a implantação de uma horta familiar usando esgoto doméstico tratado em tanque





89

Tabela D - Estrutura de Custos e Fluxo de Caixa para a implantação de uma horta familiar usando esgoto doméstico tratado em tanque





90

Tabela E - Estrutura de Custos para construir in situ um tanque séptico e um reator solar

PREÇO (R$) Período de limpeza do tanque séptico: 5 anos 4 anos 3 anos

TANQUE SÉPTICO Materiais Necessários

Blocos de cimento 13 x 40 x 18 cm 69,19 66,72 65,48 Cimento 61,26 59,22 57,11 Material Inerte 46,43 44,90 43,16 Ferragens 323,35 316,80 310,84 Pregos 25,11 25,11 25,11 Madeira 108,00 108,00 108,00 PVC e Válvulas 468,50 469,50 470,50 CUSTO DOS MATERIAIS 1.101,84 1.090,26 1.080,21 Mão de obra (20% custo dos materiais) 220,37 218,05 216,04 CUSTO TOTAL DOS MATERIAIS 1.322,21 1.308,31 1.296,26

REATOR SOLAR Materiais Necessários

Blocos de cimento 13 x 40 x 18 cm 14,68 14,68 14,68 Cimento 51,07 51,07 51,07 Material Inerte 43,77 43,77 43,77 Pregos 13,34 13,34 13,34 Madeira 35,00 35,00 35,00 PVC e Válvulas 154,80 154,80 154,80 COSTOS DE MATERIALES 312,66 312,66 312,66 Mão de obra (20% custo dos materiais) 62,53 62,53 62,53 CUSTO TOTAL DOS MATERIAIS 375,19 375,19 375,19

91

Tabela F - Custos das ferramentas e alguns materiais necessários para desenvolver a horta familiar

Materiais Necessários Preço

Unitário (R$)

Vida Útil

Quanti-dade

Uso anual

Custo Anual (R$)

Cavadeira Reta N. 9 10,20 3,0 1 3,40 3,40 Sacho 2 pontas s/cabo 8,50 3,0 1 2,83 2,83 Machado 21,00 4,0 1 5,25 5,25 Enxada estreita 12,90 2,0 1 6,45 6,45 Martelo 11,50 4,0 1 2,88 2,88 Fação N. 16 8,60 0,5 1 17,20 17,20 Arame farpado 400 m 124,30 10,0 1 12,43 12,43 Pedra de afiar 2,10 0,5 2 4,20 8,40 Arame liso N. 18 9,75 3,0 2 3,25 6,50 Grampo de cerca 5,40 6,0 3 0,90 2,70 Cabo de madeira 12,50 2,0 3 6,25 18,75

TOTAL (R$) 226,75 86,79

92

CONCLUSÕES GERAIS

Verificou-se que as águas residuárias domésticas com um pré-

tratamento (caixa de sedimentação e grade) e, posteriormente, permanecendo

durante 14 horas em tanque séptico, passando a serem denominadas águas

residuárias domésticas tratadas (ARDT), podem ser desinfetadas quando são

expostas à radiação solar direta. Variáveis tais como dose acumulada e lâmina

de ARDT tratada foram estatisticamente significativas no tratamento das

ARDT com radiação solar.

O modelo desenvolvido, neste trabalho, para simular a desinfecção das

ARDT tem como variáveis independentes a população inicial de E. coli, a

lâmina de ARDT no reator solar e a dose acumulada. O modelo proposto

representa bem os dados reais estudados.

93

Os níveis de desinfecção foram tais que a recomendação da

Organização Mundial da Saúde (OMS) para águas de irrigação de uso

irrestrito (<1000 CF NMP por 100 mL) foi atingida.

Na Região Norte, existe potencialidade de uso da radiação solar para

desinfetar as ARDT durante o ano todo. A Região Nordeste do Brasil se

apresenta como a mais promissora para a aplicação desta tecnologia durante o

ano todo. Nos Estados de Piauí e Maranhão, no ano todo, é preciso de dois

dias de exposição solar, independentemente da profundidade (até 0,20 m) da

ARDT a ser tratada.

Nas Regiões Sudeste e Centro Oeste, durante o inverno, são necessários

menos de 2,5 dias; enquanto, no resto do ano serão necessários dois dias de

exposição solar; e no Estado de Mato Grosso de Sul e o Triângulo Mineiro, 1,5

dias de exposição solar, no período de Outubro a Março.

Na Região Sul, a menos favorecida do País para o uso desta tecnologia,

no inverno serão necessários pelo menos 3,5 dias de exposição solar com

lâmina de 0,05 m de ARDT, e quatro dias com lâmina de 0,20 m. De Outubro

a Março, a região se apresenta adequada para uso desta tecnologia de

desinfecção, necessitando de dois dias de exposição solar.

Em qualquer um dos cenários analisados, o projeto mostrou-se viável,

sob o ponto de vista financeiro. Os resultados obtidos de VPL positivos e a

TIR acima de 124% são valores satisfatórios, quando comparados com as

taxas de desconto de 3%. Os valores de C/B, nos quatro cenários analisados,

foram superiores a 66%.

94

Conclui-se, com base na avaliação financeira, que o projeto é viável,

em qualquer um dos cenários analisados. Além de diminuir a contaminação

ambiental já que a água residuária doméstica é utilizada na produção de

vegetais.

Os cenários analisados utilizando-se os critérios do VPL, da TIR e a

relação C/B indicaram que o projeto mais atrativo é o cenário 3, que é aquele

que considera construir um tanque séptico in situ com 5 anos como tempo para

limpeza dos lodos.

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