livro11 agua pague menos

Livro: Agua pague menos Introdução

Engenheiro Plinio Tomaz [email protected] 11/10/2008

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Água: pague menos Guia Profissional para a economia de água em prédio de apartamento, comércio e indústria.

• O livro contém os seguintes assuntos: • Reúso de água • Monitoramento do consumo de água • Conservação da água • Aproveitamento de água de chuva • Peças que economizam água • Água cinza • Sistema de Tanque séptico

Reservatório do Cabuçu em Guarulhos secou em maio de 1969

Engenheiro civil Plínio Tomaz setembro de 2006



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Titulo: Água: pague menos Livro eletrônico em A4, Word, Arial 10, 134p. setembro de 2006 Tamanho: 16x 23 Editor: Plínio Tomaz Autor: Plínio Tomaz Revisão: Fabiana Rehse Tomaz Composição e diagramação: Eng Plínio Tomaz ISBN: 85-905933-7-1 ISBN 978-85-905933-7-9



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Água: pague menos



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Apresentação

A idéia deste livro nasceu numa reunião da CEMA (Comissão Especial do Meio

Ambiente do CREA-SP). O objetivo é aumentar a oferta de água não potável em áreas urbanas através de

técnicas de reúso e de medidas não convencionais como o aproveitamento da água de chuva nas coberturas.

Deveremos também usar aparelhos sanitários que economizem água e implantar sistemas de monitoramento nas edificações.

O reúso de esgotos tratados, bem como das águas cinzas, dos tanques sépticos e dos Reatores de Membranas (MBR) deverão ser usados corretamente.

No estágio de desenvolvimento que o mundo está com respeito ao reúso, é a existência de parâmetros para monitoramento da qualidade da água não potável conforme o seu determinado uso. Nisto está bastante desenvolvido os Estados Unidos com as recomendações da USEPA (United States Environmental Protection Agency) que é o modelo pelo qual nos baseamos.

Recomendamos 4 atitudes básicas para a economia de água em prédio de apartamento, comércio e indústria.

1. Peças que economizam água 2. Monitoramento do consumo 3. Aproveitamento de água de chuva 4. Reúso

Agradeço a Deus, o Grande Arquiteto do Universo, a oportunidade de poder contribuir na procura do conhecimento com a publicação deste livro.

Guarulhos, outubro de 2008 Engenheiro civil Plínio Tomaz

Coordenador do Grupo de Trabalho Fiscalização em Bacias Hidrográficas

Guilherme de Occam argumentava, em todos os seus escritos, que “é perda de tempo empregar

vários princípios para explicar fenômenos, quando é possível empregar apenas alguns”. Fonte: História da Teologia Cristã - Roger Olson



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SUMÁRIO DOS CAPÍTULOS

Nº do capítulo

Capítulos

0 Introdução 1 Reúso de água 2 MBR 3 Tanque séptico e septo difusor 4 Águas cinzas 5 Aproveitamento de água de chuva 6 Conservação da água 7 Monitoramento do consumo de água em

instalações comerciais e indústrias

Livro: Água pague menos Capitulo 01- Reúso de água

Engenheiro Plínio Tomaz plí[email protected] 25/07/08

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Capítulo 01

Reúso de água

Promover a reciclagem e reutilização das águas residuais e dos resíduos sólidos. Agenda 21

Guilherme de Occam argumentava, em todos os seus escritos, que “é perda de tempo empregar

vários princípios para explicar fenômenos, quando é possível empregar apenas alguns”. Fonte: História da Teologia Cristã - Roger Olson



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SUMÁRIO

Ordem

Assunto

Capítulo 1 - Reúso de água

1.1 Introdução 1.2 Conservação da água 1.3 Medidas e incentivos 1.4 Mercado de água de reúso 1.5 Média de consumo de uma casa 1.6 Quanto podemos reaproveitar de águas cinzas numa casa? 1.7 Normas da ABNT 1.8 Reúso 1.9 Reúso de esgotos sanitários urbanos regionais

1.10 Onde usar a água de reúso dos esgotos sanitários? 1.11 Reúso para uso industrial 1.12 Reúso para uso agrícola 1.13 Reúso para o meio ambiente 1.14 Recarga dos aqüíferos subterrâneos 1.15 Reúso para uso Recreacional 1.16 Reúso urbano 1.17 Níveis de tratamento de esgotos sanitários municipais 1.18 Tratamento preliminar 1.19 Tratamento primário 1.20 Tratamento secundário 1.21 Tratamento terciário 1.22 Tecnologia de filtração em membranas 1.23 Riscos à saúde pública 1.24 Rede dual 1.25 Guia para reúso da água da USEPA 1.26 Estado de New Jersey 1.27 Estado da Geórgia 1.28 Estado da Flórida 1.29 Estado do Texas 1.30 Uso da água de reúso 1.31 Padrões de qualidade da água para reúso 1.32 Normas da ABNT 1.33 Custos 1.34 Bibliografia e livros consultados

21 páginas



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Capítulo 01- Reúso de água 1.1 Introdução

Asano, 2001 diz que o reúso é o desafio do século XXI em que haverá uma integração total dos recursos hídricos. Interpretando as afirmações de Asano os recursos hidricos no século XXI serâo:

• Recursos superficiais • Recursos de águas subterrâneas • Aproveitamento de água de chuva • Reúso de esgotos

No mundo moderno do seculo XXI o planejamento de recursos hídricos não poderá esquecer o aproveitamento de água de chuva e o reúso de esgotos, além dos tradicionais recursos superficiais e subterrâneos.

Segundo Asano, 1001 a água de reúso tem duas funções fundamentais: 1. O efluente tratado vai ser usado como um recurso hídrico produzindo os benefícios

esperados. 2. O efluente pode ser lançado em córregos, rios, lagos, praias, com objetivo de reduzir a poluição

das aguas de superfície e das águas subterraneas O fundamento da água de reúso é baseado em três principios segundo Asano, 2001:

1. A água de reúso deve obedecer a controle de qualidade para a sua aplicação, devendo haver confiabilidade na mesma.

2. A saúde deverá ser protegida sempre. 3. Deverá haver aceitação pública

Reúso é o aproveitamento de água previamente utilizada uma ou mais vezes, em alguma atividade humana, para suprir a necessidade de outros usos benéficos inclusive o original.

O objetivo deste estudo é mostrar as soluções para reúso de esgoto sanitário local e regional em áreas urbanas.

O reúso local destina-se a aqueles que se beneficiam na sua origem, como o águas cinzas de uma casa que pode ser usada no próprio local para irrigação subsuperficial de gramados.

O reúso regional são de grandes áreas e geralmente tem sua origem nas estações de tratamento de esgotos públicas que atingem o tratamento terciário e o distribuem até uma certa distância de onde é produzido através de redes especiais de água não potável (sistema dual de abastecimento: água potável + água não potável).

Não trataremos em nenhuma hipótese de reúso da água para fins potáveis. Mesmo os processos de infiltração de águas residuárias no solo não são recomendados até o presente

momento a não ser quando usado o processo de membranas. No Japão foram feitas pesquisas e chegaram a conclusão que para áreas construidas maiores que

30.000m2 e/ou consumo maior que 100m3/dia de água não potável o reúso é a melhor opção e é mais vantajoso do que se usar água pública conforme Figura (1.1).

Os custos no Japão são geralmente calculadas para pagamento da obra (amortização) em 15anos a um juros anuais de 6% e incluso os preços de manutenção e operação do sistema.

Figura 1.1- Custos comparativos para reúso usando águas cinzas, águas de chuva e água pública.

Fonte: Nações Unidas, 2007



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1.2 Conservação da água

A American Water Works Association - AWWA em 31 de janeiro de 1993 definiu a conservação da água como as práticas, tecnologias e incentivos que aperfeiçoam a eficiência do uso da água.

Um programa de conservação da água constitui-se de medidas e incentivos. 1.3 Medidas e incentivos

Medidas são as tecnologias e mudanças de comportamento, chamada de práticas, que resultam no uso mais eficiente da água.

Incentivos de conservação da água são: a educação pública, as campanhas, a estrutura tarifárias, os regulamentos que motivam o consumidor a adotar as medidas específicas conforme Vickers, 2001.

Como exemplo, o uso de uma bacia sanitária para 6 litros/descarga, trata-se de uma medida de tecnologia e a mudança de comportamento para que o usuário da bacia sanitária não jogue lixo na mesma, é uma medida prática.

Os incentivos na conservação da água são as informações nos jornais, rádios, televisões, panfletos, workshops, etc, mostrando como economizar água.

Uma tarifa crescente incentiva a conservação da água, um pagamento de uma parte do custo de uma bacia sanitária (rebate em inglês) é incentivo para o uso de nova tecnologia, como a bacia sanitária com 6 litros/descarga.

Os regulamentos de instalações prediais, códigos, leis são incentivos para que se pratique a conservação da água.

O aumento da eficiência do uso da água irá liberar os suprimentos de água para outros usos, tais como o crescimento da população, o estabelecimento de novas indústrias e a melhora do meio ambiente.

A conservação da água está sendo feita na América do Norte, Europa e Japão. As principais medidas são o uso de bacias sanitárias de baixo consumo, isto é, 6 litros por descarga; torneiras e chuveiros mais eficientes quanto a economia da água; diminuição das perdas de água nos sistemas públicos de maneira que o tolerável seja menor que 10%; reciclagem; reúso da água e informações públicas.

Porém, existem outras tecnologias não convencionais, tais como o reúso de águas cinzas, muito usado na Califórnia e o aproveitamento de água de chuva. 1.4. Mercado da água de reúso

McCormick, 1999 in Tsutiya et al, 2001, apresenta a proposta de divisão das águas de reúso em três categorias conforme a qualidade da mesma:

1. Efluentes secundários convencional: é a água de reúso restrito a aplicações agrícolas e comerciais onde não existe possibilidade de contato humano direto com a água de reúso.

2. Água de reúso não potável: é o efluente secundário de alta qualidade, tais como efluente de reatores de membranas, filtrado e desinfetado com UV, cloro, ozônio, ou outro processo.

3. Água de reúso quase potável: é a água de reúso não potável tratada com osmose reversa ou nanofiltração para remoção dos contaminantes químicos, orgânicos e inorgânicos. É o mesmo que reúso potável indireto.

McCormick, 1999 apresenta a seguinte Tabela (1.1) onde existem 4 categorias, sendo a categoria 4 para água potável.

A categoria 2 onde existe contato com pessoas é a mais usada em irrigação de jardins, parques e descargas em bacias sanitárias, observando-se que a turbidez deverá ser menor que 2 uT, ausência de coliformes fecais e DB05 < 10mg/L.

A Tabela (1.1) foi feita por dois grandes especialistas dos Estados Unidos que são Slawomir W. Hermanowicz e Takashi Asano.



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Tabela 1.1- Principais mercados para água de reúso e níveis de qualidade de água estipulados para cada

mercado (Hermanowitcz e Asano, 1999) Padrão de qualidade da

água de reúso Mercado Exemplo de aplicação

Categoria 1 Filtração, desinfecção: DBO5 < 30mg/L TSS< 30mg/L Coliformes fecais <200mL/100mL Cloro residual livre: 1 mg/L pH entre 6 e 9

Irrigação de áreas com acesso restrito ou controlado ao público Produção agrícola de produtos não destinados ao consumo humano ou consumidos após processamento que elimine patógenos Uso recreacional sem contato direto com a água Uso industrial

Campo de golfe, cemitérios, reservas ecológicas pouco freqüentadas; Reflorestamento, pastos, produção de cereais e oleaginosas. Rios e lagos não utilizados para natação

Categoria 2 Filtração, desinfecção: DBO5 < 10mg/L Turbidez <2 uT Coliformes fecais ausentes em100mL Cloro residual livre: 1 mg/L pH entre 6 e 9

Uso urbano sem restrições Produção agrícola de alimentos Uso recreacional sem restrições Melhoramento ambiental

Irrigação de parques, playgrounds e jardins escolares. Água para sistemas de hidrantes, construção civil e fontes em praças publica. Usos residenciais: descarga de vasos sanitários, água para sistemas de ar condicionado. Produtos agrícolas cultivados para consumo humano na forma crua ou sem cozimento. Lagos e rios para uso recreacional sem limitação de contato com a água. Alagados artificiais, perenização de rios e córregos em áreas urbanas.

Categoria 3 Efluente de osmose reversa

Reúso potável indireto

Reúso potável indireto, barreiras contra intrusão de águas salinas em aqüíferos, maioria dos usos residenciais 0 banho, lavagem de roupa e utensílios de cozinhas, etc).

Categoria 4 Água potável

Reúso direto

Reúso potável

Fonte: Tsutiya, et al, 2001.

McCormick, 1999 mostra a Tabela (1.2) onde temos água potável, água não potável e água quase potável em uma residência. Observar que o termo “quase potável” não é muito usado no Brasil e nem aplicado. Poucas pessoas tomariam banho e lavariam os utensílios de cozinhas com uma água “quase potável”. Observar também que somente 7% da água é necessário em uma residência para que seja realmente potável. Tabela 1.2- Categorias de consumo de água doméstico e nível de qualidade de água para cada categoria

(Cieau, 2000) Uso Percentual Qualidade

Bebida 1% Potável Preparo de alimentos 6% potável Lavagem de utensílios de cozinha 10% Quase potável Lavagem de roupas 12% Quase potável Bacia sanitária 39% Não potável Banho 20% Quase potável Outros usos domésticos 6% Quase potável Lavagem de carro/rega de jardim, etc; 6% não potável

Fonte: Tsutiya, et al, 2001.



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1.5 Média de consumo de uma casa

Segundo Vickers, 2001 a média de consumo interno de uma casa está na Tabela (1.3) onde observamos que o ponto da casa de maior consumo é a bacia sanitária com 27%, seguido pela lavagem de roupa que é 22%.

As torneiras são no total 16% e são fundamentalmente duas: pia da cozinha e lavatório do banheiro. Não estão inclusos os consumos de água dos gramados, lavagens de carros, etc.

Tabela 1.3 - Média de consumo de água interno de uma casa nos Estados Unidos Tipos de usos da água

Porcentagem

Consumo residencial no Brasil supondo média

mensal de 160 litros/dia x habitante

(litros) Descargas na bacia sanitária 27% 43

Chuveiro 17% 27

Lavagem de roupa 22% 35

Vazamentos em geral 14% 22

Lavagem de pratos 2% 3

Consumo nas torneiras 16% 26

Outros 2% 3

Total 100% 160

Fonte: adaptado de Vickers, 2001

Pela Tabela (1.3) podemos verificar que os volumes internos de água não potável que pode ser usado é somente o água destinada para bacias sanitárias, que é 27% do consumo.

Concluímos então que para o consumo interno de uma casa podemos usar somente 27%, ou seja, 43 litros/dia x habitante.

Assim uma casa com 5 habitantes poderemos reaproveitar para reúso a quantia de 215litros/dia: 5hab x 43 litros/dia x hab= 215 litros/ dia

1.6 Quanto podemos reaproveitar de águas cinzas numa casa? É importante termos uma idéia da água que pode ser usada pelo reúso dentro de uma casa, conforme

Tabela (1.4).

Tabela 1.4 - Volume de esgotos sanitários que se pode aproveitar para as águas cinzas Tipos de usos da água

Porcentagem

Consumo residencial no Brasil supondo

média mensal de 160 litros/dia x habitante

(litros) Chuveiro 17% 27

Lavagem de roupa 22% 35

Consumo nas torneiras (consideramos somente a torneira do lavatório no banheiro)

8%

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Total 47% 75

Pela Tabela (1.4) podemos aproveitar somente 75 litros/dia por habitante para o águas cinzas, ou seja,

47%. Observar que podemos utilizar na bacia sanitária somente 43litros/dia x habitante, havendo, portanto um saldo que não sabemos o que fazer. Estudo de casa: casa maior que 300m2 com jardim Uma casa com área construída igual ou maior que 300m2 e 500m2 de área de gramado. Consumo interno= 3,5 pessoas/casa x 30 dias x 160 litros/dia x pessoa= 16.800 litros. Jardim: 2 litros/m2 x rega Rega de duas vezes por semana Consumo no jardim mensal= 2 litros/m2 x 8= 16 litros/m2 Área de jardim= 500m2 Consumo= 500m2 x 16 litros/m2= 8000 litros/mês Consumo por semana= 8000litros/4= 2000 litros/semana Para as águas cinzas vão 47% do consumo da casa, ou seja:

0,47 x 16800 litros= 7.896 litros/mês Por semana= 7.896litros/mês /4 = 1974 litros/semana



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GW= 1974 litros/semana Grama tipo bermuda com coeficiente de cultura Kc= 0,5 ETo= 35mm/semana

LA= GW / (ETo x Kc)= 1974/ (35 x 0,5)= 113m2 Portanto, usando as águas cinzas, somente será irrigado 113m2, necessitando outra fonte de

abastecimento para rega do restante para completar os 500m2 de jardim. 1.7 Normas da ABNT

A NBR 5626/ 1998 é de Instalação predial de água fria. Ela prevê no item 1.2 que pode ser usada para água potável e não potável.

Prevê ainda no item 5.2.1.3 que as instalações devem ser independentes e que a água não potável pode ser usada em descarga em bacias sanitárias, mictórios e combates a incêndio e para outros usos onde os requisitos de potabilidade não se faça necessário.

É necessário que as normas de Instalações de Água Fria sejam revisadas, devendo obrigatoriamente os edifícios terem dois reservatórios: um para água potável e outro para água não potável. 1.8 Reúso

Definição: reúso é o aproveitamento da água previamente utilizada uma ou mais vezes, em alguma atividade humana, para suprir a necessidade de outros usos benéficos, inclusive o original. Pode ser direto ou indireto, bem como decorre de ações planejadas ou não (Lavrador Filho, 1987 in Mancuso, 2003).

A Resolução nº 54 de 28 de novembro de 2005, publicado em 9 de março de 2006, estabelece diretrizes para reúso direto não potável de água e estabelece algumas definições importantes:

Água residuária: esgoto, água descartada, efluentes líquidos de edificações, industriais, agroindústrias e agropecuárias, tratadas ou não.

Reúso da água: utilização de água residuária. Água de reúso: água residuária, que se encontra dentro dos padrões exigidos para sua utilização nas

modalidades pretendidas. Reúso direto das águas: uso planejado de água de reúso, conduzida ao local de utilização, sem

lançamento ou diluição prévia em corpos hídricos superficiais ou subterrâneos. Reúso potável indireto: caso em que o esgoto, após tratamento é disposto na coleção de águas

superficiais ou subterrâneas para diluição, purificação natural e subsequente captação, tratamento e finalmente utilizado como água potável, conforme Mancuso et al, 2003.

O reúso direto pode ser para fins: urbanos, agrícolas, ambientais, industriais e aquicultura. A resolução prevê que a atividade de reúso de água deve ser informado ao orgão gestor dos recursos

hídricos: identificação, localização, finalidade do reúso, vazão, volume diário de água de reúso produzida, distribuída ou utilizada.

O reúso pode ser: urbano ou rural

Nos dedicaremos ao reúso urbano somente. O reúso urbano pode ser:

local ou regional

O reúso urbano local é feito no próprio local onde são gerados os esgotos. Assim, o uso do águas cinzas ou fossa séptica (tratamento biológico) é um reúso local. Reúso local Estudo de caso:

Empresa de ônibus de Guarulhos localizada no Bairro do Taboão reciclava a água após a lavagem dos ônibus em caixas de deposição de sedimentos e retirada de óleos. O reaproveitamento era de 80%. A água de make-up era introduzida, ou seja, os 20% restantes.

O óleo ficava na parte superior e semanalmente era retirado por uma empresa. Postos de gasolina e lava-rápidos podem também reciclar a água.

1.9 Reúso de esgotos sanitários urbanos regionais

O reúso dos esgotos sanitários urbanos que saem de uma Estação de Tratamento de Esgotos Esgotos Sanitários públicas não são destinados a serem transformados em água potável.

Geralmente são feitos em lugares onde há problemas de recursos hídricos e existência de indústrias para consumirem a água não potável.

Nos Estados Unidos os locais onde mais se faz o reúso dos esgotos sanitarios são: Texas, Flórida e Califórnia.



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1.10 Onde usar a água de reúso dos esgotos sanitários?

Os usos mais comuns estão na Figura (1.1) que mostram seis usos: Reúso para uso industrial Reúso para uso agrícola Reúso para o meio ambiente Recarga de aquíferos subterrâneos Reúso para uso recreacional Reúso urbano.

1.11 Reúso para uso industrial

A demanda do uso industrial situa-se em torno de 8% no Brasil Muitas indústrias não precisam de água potável, sendo que uma água de reúso pode ser usada sem

problemas. As indústrias deverão estar próximas das estações de tratamento de esgotos para diminuir os custos e

deve, logicamente, haver uma quantidade de indústrias onde compense fazer os investimentos necessários. Na Tabela (1.7) apresentamos algumas exigências nas indústrias em vários estados americanos,

segundo USEPA.

Tabela 1.5 - Reúso nas indústrias

Fonte: USEPA 1.12 Reúso para uso agrícola

A agricultura consome de 60% a 70% do consumo total da água doce. No Brasil não é costume usar a água de esgotos tratada para uso agrícola, o que não acontece com o México. 1.13 Reúso para o meio ambiente

As águas de esgoto tratado podem ser usadas em wetlands artificiais. 1.14 Recarga de aquíferos subterrâneos

Uma maneira é evitar a intrusão salina que é usado geralmente em litorais. As outras maneiras de recarga são para armazenar as águas de esgotos tratadas para futuro uso ou para controlar a subsidência, isto é, o abaixamento do solo.

Existem três modalidades, conforme Figura (1.2): Bacia de infiltração Poço de infiltração que fica na região não saturada Poço tubular que atinge a região saturada e de preferência um aqüífero confinado.



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Figura 1.2 - Infiltração de esgotos tratados em bacia de infiltração, poço tubular em zona aerada e em zona saturada.

Asano, 2001 que a água de reúso para ser usada nas águas subterrâneas apresenta 3 classes de constituintes que devem ser estudados:

1. Virus entéricos e outros patógenos emergentes. 2. Constituintes orgânicos que inclui produtos industriais e farmacêuticos. 3. Sais e metais pesados.

Asano, 2001 alerta ainda quando aos produtos químicos que produzem disruptores endócrinos e a existência

de antibióticos resistentes achados na água.

1.15 Reúso para uso Recreacional Os esgotos tratados podem ser usados em lagoas para uso de pesca, barcos, etc.

1.16 Reúso Urbano

O reúso urbano dos esgotos tratados podem ser usados em praças públicas, jardins, etc. Pode ser feito um sistema dual de distribuição como a cidade de São Petersburg, na Flórida, que usa a

água de esgotos tratada desde 1977 com sucesso, havendo uma diminuição no consumo de água potável. Pode ser usada para irrigar jardins de cemitérios, grandes parques, etc.

Na Tabela (1.6) temos algumas exigências de vários estados americanos para o tratamento avançado e se faz a diluição do efluente em um curso de água, onde haverá coleta de água para tratamento completo.



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Tabela 1.6 - Reúso indireto para água potável

Fonte: USEPA 1.17. Níveis de Tratamento de esgotos sanitários municipais

O tratamento dos esgotos é uma combinação de três processos conforme Nações Unidas, 2007: Processos físicos: as impurezas são removidas por peneiramento, sedimentação, filtraçao,

flotação, absorção ou adsorção ou ambas e centrifugação. Processos químicos: as impurezas sao removidas quimicamente através da coagulação,

absorção, oxido-redução, desinfeção e e troca iônica. Processos biológicos: os poluentes sao removidos usando mecanismos biologicos, como

tratamento aeróbico, tratamento anaer[obico e processo de fotossíntese, como nas lagoas.

Figura 1.3- Alternativas para reúso dos esgotos sanitarios de uma cidade Fonte: Borrows, 1997

O tratamento dos esgotos está assim dividido conforme Figura (1.3): tratamento preliminar, tratamento primário, tratamento secundário, tratamento terciário ( avançado).



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1.18 Tratamento preliminar

O tratamento preliminar consiste basicamente em remoção de sólidos de tamanho grande e partículas de detritos:

1. Gradeamento 2. Remoção de areia 3. Caixa de retenção de óleo e gordura 4. Peneiras

Nada mais é que o gradeamento para remover os objetos flutuantes de grandes dimensões, mas evitando que os sólidos se depositem. É feita também a remoção física da areia e partículas sólidas através de deposição, telas ou flotação. A remoção de DBO é desprezível no tratamento preliminar.

A velocidade do fluxo é, em geral, menor que 0,3m/s.

1.19 Tratamento primário O tratamento primário consiste basicamente remoção de sólidos em suspensos:

1. Decantação primária ou simples 2. Precipitação química com baixa eficiência 3. Sedimentação 4. Flotação por ar dissolvido 5. Coagulação e sedimentação

A redução da DBO no tratamento primário é muito baixa variando de 30% a 40%. O tratamento primário consiste também em digestores para tratamento do lodo removido e desidratação

do lodo. Os tanques sépticos são um tratamento primário.

1.20 Tratamento secundário

É tratamento biológico e remoção dos poluentes biodegradáveis. Remove matéria orgânica dissolvida e em suspensão. A DBO é removida quase totalmente. Dependendo

do sistema adotado, as eficiências de remoção são altas. Os processos de tratamento secundário, conforme Nunes, 1996 são:

Processo de lodos ativados Lagoas de estabilização Sistemas anaeróbicos com alta eficiência Lagoas aeradas Filtros biológicos Precipitação química com alta eficiência

É a fase do tratamento biológico. Há introdução de ar e se acelera o crescimento de bactérias e outros organismos para consumir o restante da matéria orgânica. Após o tratamento secundário, cerca de até 98% do DBO foi removida. Depois pode ser usado desinfecção com cloro ou ultravioleta.

1.21 Tratamento terciário e avançado

O tratamento terciário consiste basicamente na remoção de poluentes específicos como nitrogênio, fósforo, cor, odor:

1. Coagulação química e sedimentação 2. Filtros de areia 3. Adsorção em carvão ativado 4. Osmose reversa 5. Eletrodiálise 6. Troca iônica 7. Filtros de areia 8. Tratamento com ozônio 9. Remoção de organismos patogênicos 10. Reator com membranas

O tratamento terciário vai remover o que restou dos sólidos em suspensão, da matérias orgânica, do nitrogênio, do fósforo, metais pesados e bactérias.

É usado quando o tratamento secundário não consegue remover nitrogênio, fósforo, etc. Comumente faz-se coagulação e sedimentação seguido de desinfecção.

Geralmente é usado quando pode haver contato das águas de reúso com o seres humanos.



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Confiabilidade

A USEPA, 2004 salienta a importância de uma unidade de tratamento para reúso enfatizando oito regras gerais que são:

1. Duplicar as fontes de energia elétrica. 2. Quando houver queda de energia imediatamente deverá entrar a fonte alternativa. 3. Usar múltiplos unidades e equipamentos 4. Fazer um reservatorio de armazenamento de emergência 5. O sistema de tubulações e bombeamento deverá ser flexível para mudanças de emergência 6. Sistema de cloração duplo 7. Controle automático dos resíduos 8. Alarme automático Enfatiza ainda:

1. Qualificação de pessoal 2. Programa efetivo de monitoramento 3. Programa efetivo de manutenção e operação

Avaliações para escolha do tratamento adequado

City Hollister, 2005 para apreciaçao das alternativas para a escolha do tratamento de esgoto adequado montou os seguintes fatores:

Gerenciamento do efluente do tratamento de esgotos Força do tratamento, isto é, as varias variáveis que podem mudar no tratamento. Confiabilidade no processo de tratamento de esgotos O tratamento tem ser facil de ser operado O tratamento de esgoto tem que ser flexibilidade Temos que verificar o espaço disponível Temos que saber onde vamos dispor os resíduos do tratamento Temos que ver os problemas de odores Cuidar dos aspectos estéticos Verificar os custo de implantação e de manutenção e operação Verificar as leis existentes sobre a disposiçao do efluente Facilidade ou dificuldade de ser aprovado pelos orgãos ambientais.

Ainda segundo City Hollister, 2005 os critérios de um projeto de uma estaçao de tratamento de esgotos

são: O processo de tratamento deve minimizar os odores. O processo de tratamento deve minimizar os ruidos durante a construçao e durante a operaçao

dos equipamentos. A desidratação do lodo dos esgotos e as instalações que serao usadas não devem ser

esquecidas. Os processos devem ter um longo tempo de retenção para estabilizar o lodo. O nitrogênio é um fator importante para a remoção.

Standards dos efluentes

Vamos analisar alguns standards de alguns países para se ver eficiência do sistema MBR.

Tabela 1.10- Alguns standards de alguns países para tratamento municipal de esgotos Parâmetros Europa

EC-1998 Alemanha

(2002) China USA Austrália

DBO5,20 25mg/L 15 a 40 mg/L 30a 80mg/L < 1mg/L <5mg/L NT 10 a 15mg/L 13 a 18mg/L 1mg/L <3 PT 1 a 2 mg/L 1 a 2mg/L 0,1 <0,1mg/L

Fonte: Membrane bioreactor (MBR) treatment of contaminants



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1.23 Riscos à saúde pública

Um dos grandes perigos do reúso para a saúde pública é quando não se faz o tratamento e a desinfeção, podendo ocasionar doenças como: cólera, febre tifoide, disenteria, helmintos.

Infelizmente alguns pa[ises no mundo usam os esgotos sem tratamento na agricultura. Alguns dos patógenos que se podem encontrar num esgoto bruto são os seguintes:

Tabela 1.9- Exemplos de patógenos associados a esgotos municipais

Protozoário Giardia lamblia, Crysptosporidium sp Helmintos Ascaris, Toxocara, Taenia, ancylostoma Virus Hepatite A, Rotavirus, Enteroviroses Doenças causadas por bactérias

Salmonella sp, Vibrio cholerae, Legionellacease

Fonte: Nações Unidas, 2007 Desinfecção

O objetivo da desinfecção é matar ou inativar os microorganismos patogênicos, vírus e parasitas da água de esgotos tratadas. Comumente a desinfecção se utiliza de fortes oxidantes como o cloro, ozônio, bromo, mas todos eles não deixam inativo os ovos de helmintos, conforme Nações Unidas, 2007. Cloro: é o mais usado desinfetante, mas a presença de sólidos em suspensão, matérias orgânica ou amônia na água causam problemas para a sua eficiência. Os sólidos em suspensos agem como um escudo para os microorganismos que se protegem do cloro.

O cloro pode ter alguns efeitos negativos em certas irrigações de determinadas culturas e em ambiente aquático. A retirada do cloro, ou seja, a decloração é um processo muito caro para ser usado no reúso.

Ultravioleta: a radiação UV inativa o microorganismo para reprodução e não cria subproduto. Ozônio: é um ótimo desinfetante, mas é caro. Devemos ter um tempo correto de contato e uma concentração adequada de ozônio. Deve ser estudado para cada caso qual a melhor solução. Ovos de Helmintos: os ovos de helmintos possuem diâmetro que varia entre 20 μm a 80μm, densidade relativa entre 1,06 a 1,15 e altamente pegajoso.

Somente podem ser inativos com temperaturas acima de 40ºC. Os processos de coagulação, sedimentação, floculação removem os ovos de helmintos.



1-14

1.24 Rede dual

Na cidade de São Petersburgo, na Flórida, existem duas redes: água potável e água não potável, conforme Figuras (1.15) e (1.16).

Figura 1.15 - Sistema de rede dual na Flórida

Figura 1.16 - Sistema de rede dual

A água não potável provém do tratamento de esgotos sanitários e se destina somente a rega de jardins

públicos e gramados privados. Funciona desde 1977. O sistema dual diariamente supre mais de 75.600m3/dia (875 L/s). Na Califórnia 63% do volume de águas de esgotos tratados são usadas na agricultura. Na Tabela (1.8) estão os volumes de esgotos tratados e usados na agricultura nos estados da Califórnia

e Flórida. Tabela 1.10 - Volume de esgotos aproveitado na agricultura

Estados Volume anual de esgotos tratados que vão para a agricultura

Califórnia 6,6m3/s Flórida 3,9m3/s

Quando há tratamento e desinfecção das águas cinzas, pode ser feita irrigação com a mesma. A rede dual para transporte de água de reúso geralmente é de plástico classe 15 ou classe 20 com

coeficiente de rugosidade C=130, dependendo da pressão a que se destina. Nos Estados Unidos para irrigação de jardins, lavagem de carros e calçadas se usam pressão mínima de

35mca, entretanto as pressões geralmente atingem um mínimo de 21m conforme Asano, 1998 1.25 Guia para reúso da água da USEPA

A USEPA apresenta nas Tabelas (1.9) e (1.10) com orientações para as várias modalidades de reúso. Por exemplo, para reúso urbano necessitamos de tratamento secundário, filtração e desinfecção. Os

parâmetros como pH, DBO, uT, cloro e coliformes fecais devem ser monitorados com espaçamentos variados.



1-15

Tabela 1.9 - Orientações para reúso da água da USEPA

Tipo de reúso Tratamento Parâmetros Monitoramento pH de 6 a 9 Mensal Reúso Urbano Secundário DBO ≤ 10mg/L Semanal Jardins, lavagens de veículos

Filtração ≤ 2 uT Continuadamente

Descarga em bacias sanitárias

Desinfecção Coliformes fecais não detectáveis

Diariamente

Cloro residual mínimo de 1mg/L

Continuadamente

Área de acesso restrito para irrigação

Secundário Desinfecção

pH de 6 a 9 Semanal

Locais onde o público é proibido

DBO ≤ 30mg/L Semanal.

≤ 30mg/L TSS Diário ≤ 200 Coliformes

fecais coli Diário


Continuadamente

Fonte: adaptado da USEPA

Tabela 1.10- continuação- Orientações para reúso da água da USEPA Tipo de reúso Tratamento Parâmetros Monitoramento pH de 6 a 9 Semanalmente Recreacional Secundário DBO ≤ 10mg/L Semanal (contato acidental parcial ou total na pesca ou velejamento)



Diariamente


Continuadamente

Paisagismo Secundário

Desinfecção DBO ≤ 30mg/L Semanal.

(locais onde o público tem contato)

≤ 30mg/L TSS Diário

≤ 200 Coliformes fecais coli

Diário


Continuadamente

Uso na construção civil



(compactação de solo, lavagem de agregados, execução de concreto)



Diário


Continuadamente

Uso Industrial Secundário


(once through cooling)



Diário



1-16


Continuadamente

pH de 6 a 9 Uso Industrial Secundário

Desinfecção Coagulação química e filtração


(recirculationg cooling towers)



Diário


Diário

pH de 6 a 9 semanal Uso ambiental DBO ≤ 30mg/L Semanal. Secundário ≤ 30mg/L TSS Diário (uso em wetlands, alagados, várzeas e despejos em córregos

Desinfecção ≤ 200 Coliformes fecais coli

Diário


Continuadamente

Fonte: adaptado da USEPA

1.26 Estado de New Jersey O Estado de New Jersey, 2005 recomenda se utilizar do esgoto sanitário tratado somente a partir da

vazão > 4,4 L/s (380m3/dia) Recomenda ainda que se o reúso for usado em áreas públicas Tipo I, isto é, aquelas em que o público

pode ter contato com a água, deve seguir o seguinte: Desinfecção com 1,0mg/l de cloro com tempo de contato mínimo de >15mim; Se usar desinfeçcão coml Ultravioileta a dosagem mínima deve ser de 100 mJ/cm2 e neste caso uT<2; Pode também ser usado ozônio; Os coliformes fecais < 14 /100mL O sólido total em suspensão TSS < 5mg/L O nitrogênio total (NO3 + NH3) ≤ 10mg/L Não pode ser irrigado mais de ≤ 50mm/semana.

1.27 Estado da Geórgia O Estado da Geórgia recomenda que o uso das águas de esgotos tratadas (reúso) deve obedecer no mínimo:

Turbidez ≤ 3 uT DBO5 ≤ 5 mg/L TSS ≤ 5mg/L Coliformes fecais ≤ 23/100mL pH entre 6 a 9 O desinfetante deve ser detectável em qualquer ponto.

1.28 Estado da Flórida

Em lugares onde será usada a água de reúso para descargas em vasos sanitários, se recomenda que; Aplicado a hotéis, motéis, prédios de apartamentos e locais onde o usuário não tem acesso ao sistema

predial de instalações para reparos e modificações. Não pode ser usado em residências onde o usuário pode ter interferência nas instalações prediais. A água de reúso deverá ter cor azul. As tubulações deverão ter cor vermelha.



1-17

1.29 Estado do Texas

A água de reúso para descarga em bacias sanitárias deve ter segundo NRRI 97-15 do Estado do Texas: DBO5 ≤ 5 mg/L Coliformes fecais ≤ 75/100mL Cor azul da água Análise uma vez por semana Caso a água fique armazenada mais de 24h deverá ser desinfetada.

Para irrigação de gramado, isto é, paisagismo é exigido:

DBO5 ≤ 10 mg/L Turbidez ≤ 3uT Coliformes fecais ≤ 75/100mL Análise uma vez por mês Caso a água fique armazenada mais de 24h deverá ser desinfetada.

No Estado do Texas é proibida a irrigação com água de esgotos bruta, isto é, sem tratamento. É necessário

autorização dos órgãos de saúde quando as águas cinzas tem vazão maior ou igual 0,2 L/s (17m3/dia) 1.30 Uso da água de reúso

A água de reúso pode ser usada em; Fontes decorativas Lagos para enfeite Incêndio Lavagem de ruas

1.31 Padrões de qualidade da água para Reúso

Não existe legislação brasileira quanto ao reúso, entretanto o Sinduscon- São Paulo, 2005 definiu 4 classes de água para reúso. Água de Reúso Classe 1

São para águas tratadas, destinadas a edifícios em descargas de bacias sanitárias, lavagem de pisos, chafarizes, espelhos de água, lavagem de roupas, lavagem de veículos, etc conforme Tabela (1.12).

Tabela 1.11- Água de reúso classe 1



1-18

Água de Reúso Classe 2 São para águas tratadas destinadas a construção de edifícios como lavagem de agregados, preparação de

concreto, compactação de solo, controle de poeira, conforme Tabela (1.12).

Tabela 1.12 - Água de reúso classe 2

Água de Reúso Classe 3

São para águas tratadas destinadas a irrigação de áreas verdes e rega de jardins, conforme Tabela (1.13).


Água de Reúso Classe 4

São para águas tratadas destinadas a resfriamento de equipamentos de ar condicionado e com água a ser usada em torres de resfriamento com recirculação e sem recirculação, conforme Tabela (1.15).



1-19


1.32 Normas da ABNT A norma NB-570 de março de 1990 trata sobre o Projeto de Estações de Tratamento de Esgotos Sanitários,

porém desconhecemos normas para estações de tratamento físico-químico de efluentes industriais. 1.33 Custos

O custo de água de reúso para março de 2005 segundo Hespanhol e Mierzwa, 2005 é R$ 1,80/m3. Os custos das estações de tratamento de esgotos estão na Tabela (1.15).

Tabela 1.15 - Custos de Estações de Tratamento em dólares americanos por habitante.

Estação de Tratamento de Esgotos Custo (US$ /habitante)

Lodo ativado 68 Lagoa de estabilização 29 Reatores UASB com pós-tratamento 23

1US$= R$ 2,20 setembro de 2006

Segundo Asano, 2001 os custos variam numa faixa muito grande. Por exemplo, na Califórnia o custo da água de reúso provindo dos esgotos sanitários é de US$ 0,50/m3 que é muito grande para ser usado na agricultura, mas entretanto pode ser usado em rega de gramados e campos de golfe e praças públicas.

Há uma idéia errada de que a água de reúso é sempre mais barata que a água potável. A Califórnia usa para amortização de capital o prazo de 20anos. Na cidade de Fukuoka no Japão sempre citada nestes assuntos de reuso o custo da água de reúso é de

US$ 2,00/m3 enquanto que a água potável é US$ 1,9/m3. O custo para o consumidor na mesma cidade é US$ 3,0/m3 para a água de reúso e US$ 3,7/m3 para a água potável. No Japão é usado 20anos como tempo de amortização de capital.



1-20

1.34 Sewer Mining

Sewer Mining é o processo de extrair esgotos de um sistema de esgotos podendo ser antes ou depois da estação de tratamento e depois tratá-lo com processos físicos, químicos ou biológico, para produzir esgoto de reúso reciclável para um fim especifico.

O rejeito do esgotos do sewer mining são em geral descartados introduzindo-os novamente na rede pública.

Trata-se de reúso de esgotos para uso não potável. Tem sido muito aplicado na Austrália na cidade de Sydnei efetivamente desde o ano 2006. O objetivo do sewer mining é a reciclagem do esgotos, possibilitando que mais usuários possam usar a

água potável dos serviços públicos.



1-21

1.35 Bibliografia e livros consultados. -ABNT NB- 570/1990 - Projeto de estações de tratamento de esgoto sanitário. 11páginas. -ABNT NBR 5626/1998 - Instalações prediais de água fria, 41páginas. -ASANO, TAKASHI. Water from (wastewater- the dependable water resource). Lido em Stockholm Water Prize Laureate Lecture em 2001, Sweden. Professor do Departamento de Engenharia Civil da Universidade de Davis na Califórnia. -ASANO, TAKASHI. Watewater reclamation and reuse. Technomic, 1998, 1528 p. ISBN 1-56676-620-6 (Volume 10). -BORROWS, JOHN. Water Reuse: considerations for commissions. The National Regulatory Research Institute. Ohio, june, 1997, acessado em 15 de junho de 2006. -CICEK N. A review of membrane bioreactors and their potencial application in the treatment of agricultural waster. University of Manitoba, Winnipeg, Canada, 2003. -CIEAU: http://www.cieau.com/ . Página francesa de informação com dados sobre consumo de água. -CITY OF HOLLISTER. Long-Term Wastewater Management Program for the dWTP and WTP. December, 2005 -ESTADO DA CALIFORNIA. California Code of Regulation (CCR) chapter 62-610 Title 22, 1978 e 2004. Reuse of Reclaimed water and land applications. -ESTADO DA GEORGIA. Guidelines for Water Reclamation and Urban Water Reuse. 20 de fevereiro de 2002. -ESTADO DE NEW JERSEY. Reclaimed Water for beneficial Reuse- A NJDEP Techical Manual. Janeiro de 2005. -FETTER, C.W. Applied Hydrologeology. 3a ed. Prentice Hall, 1994, ISBN 0-02-336490-4, 691páginas. -JORDÃO, EDUARDO PACHECO e PESSÔA, CONSTANTINO ARRUDA. Tratamento de Esgotos Sanitários. 4ª ed. 2005, 906páginas. -MANCUSO, PEDRO CAETANO SANCHES et al. Reúso de água. USP, 2003, 579páginas, ISBN 85-204-1450-8. -MIERZWA, JOSE CARLOS e HESPANHOL, IVANILDO. Água na indústria- uso racional e reúso. ISBN 85-86238-41-4 Oficina de Textos, 143páginas. -MIERZWA, JOSÉ CARLOS. O uso racional e o reúso como ferramentas para o gerenciamento de águas e efluentes na indústria. São Paulo, EPUSP, 2002, Tese de Doutoramento, 399páginas. -NATIONAL REGULATORY RESERCH INSTITUTE (NRRI). Water Reuse.- considerations for commissions, junho de 1997, Ohio University.- Johhn D., Borrows e Todd Simpson. NRRI 97-15, 127páginas. -NUNES, JOSÉ ALVES. Tratamento físico-químico de águas residuárias Industriais. 1996, 277páginas. -SINDUSCON-SP. Conservação e Reúso da água em edificações. São Paulo, 2005, 151páginas. -TOMAZ, PLÍNIO. Conservação da água. Editora Parma, Guarulhos, 1999, 294 p. -TOMAZ, PLÍNIO. Economia de água. São Paulo, Navegar, 2001, 112p. ISBN 85-87678-09-4. -TOMAZ, PLÍNIO. Previsão de consumo de água. São Paulo, Navegar, 2000, 250 p. ISBN: 85-87678-02-07. -TSUTIYA, MILTON TOMOYAUKI e SCHNEIDER, RENÉ PETER. Membranas filtrantes; para o tratamento de agua, esgoto e água de reúso. ABES, 200’1, 234p. -UNEP (UNITED NATIONS ENVIRONMENT PROGRAME). Water and wastewater reuse- a environmentally sound approach for sustainable urban water management. In Colaboration with Japan, 2007. -USEPA (U.S. ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY). Guidelines for Water Reuse. EPA/625/R-04/108 setembro de 2004 acessado em 15 de junho de 2006 http://www.epa.gov/ -VICKERS, AMY. Handbook of Water use and conservation. Waterflowpress, 2001,446páginas, ISBN 1-931579-07-5 www.nrri.ohio-state.edu -YAMAGATA, HIROKI E OGOSHI, MASASHI. On-site insight into reuse in Japan. Jornal Water21. IWA (International Water Association)

Livro: Água pague menos

Capitulo 02- Membrane Bioreators (MBR) Engenheiro Plínio Tomaz plí[email protected] 01/06/08

2-1

Capítulo 02 Membrane Bioreator

(MBR)



2-2

Capitulo 02- Membrane Bioreator (MBR)

Combinando a tecnologia de membranas com tratamento de esgotos foi desenvolvido nos últimos 10 anos os bioreatores com membranas que é conhecido como o sistema MBR (membrane bioreator) conforme Figura (2.4).

Assim num sistema de lodo ativado podemos introduzir as membranas e se obter melhores resultados e sistema mais compactado conforme Figura (2.5).

Figura 2.4- Esquema simplista do MBR

Figura 2.5- Acima temos o tratamento convencional de lodo ativado e abaixo a introdução de membranas como bioreator denominado de MBR.

Fonte: Roger Babcock, 2005 WaterReuse Conference Até o presente o tratamento por lodo ativado era considerado o melhor de todos, mas as membranas

introduzidas no processo melhoraram ainda mais a qualidade do efluente tendo sido criado o sistema MBR que é o verdadeiro State of Art do tratamento de esgotos. Observar que o sistema MBR pode ser introduzido em reatores anaerobios de fluxo ascendente também com sucesso. É o que se chama de retrofit.

Basicamente num tratamento de esgotos queremos três fatores fundamentais conforme City of Hollister, 2005:

1. O tratamento deve ser feito para o reúso ou reciclagem da água. 2. O tratamento deve obedecer aos limites impostos pelo nitrato. 3. O tratamento deve ser compatível com o futuro para remover os sólidos dissolvidos.

Conforme as Nações Unidas, 2007 com as membranas de filtração podemos obter uma alta qualidade da água de esgoto ou da dessalinizaçao das águas do mar e das águas salobras.O objetivo do nosso estudo é somente do reúso de Águas de esgotos domésticos municipaIS que pode estar incluso um pouco de esgoto industrial.

O esquema geral de um tratamento com MBR está na Figura (2.6) e as membranas podem estar submersas dentro do reator ou externas, isto é, separadas do reator:

Sistema MBR Submerso -Figura (2.6) esquerda Sistema MBR Externo - Figura (2.6) direita



2-3

Figura 2.6- Reator submerso a esquerda e externo a direita

As membranas possuem tamanho dos poros entre 0,035μm e 0,4μm estando entre microfiltração e e

ultrafiltração.

Figura 2.7- Esquema simplificado de um MBR

Fonte: TSG- making every drop count, dezembro 2005

Figura 2.8- Mostra as membranas com fibras ocas a esquerda e membranas planas a direita. Fonte: TSG- making every drop count, dezembro 2005

Existem dois processos básicos no mundo: o de fibras ocas usado pela firma Zenon e membranas planas

usado pela Kubota conforme Figuras (2.8) e (2.9). Ambos são bons, mas existem algumas particularidades. A firma Zenon tem poro de 0,1μm (porosidade efetiva de 0,035μm e a firma Kubota têm poros de 0,4μm

(0,1μm de porosidade efetiva). Na Zenon temos pulsação automática e a Kubota não. Na Zenon a pulsação faz o



2-4

fluxo inverter todo 10min a 15mim para evitar entupimentos. A Kubota não tem fluxo invertido e mecanismo é mais simples.

Figura 2.9- Esquemas básicos do uso do MBR. Acima é o esquema da firma Zenon (Canadense) e abaixo da firma Kubota

(japonesa). Fonte: TSG- making every drop count, dezembro 2005

A Figura (2.10) mostra duas estações compactas de tratamento de esgotos sendo uma da firma Kubota e outra Zenon.



2-5

Figura 2.10- Reatores de Membrana da Kubota(acima) e da Zenon( abaixo).

Fonte: TSG- making every drop count, dezembro 2005 Na Europa o uso do Reator de Membrana (MBR) começou em 1999 sendo que as instalações existentes

variam de 25 L/s a 210 L/s. Nos Estados Unidos praticamente o primeiro processo de Reator de Membranas foi feito em 1975 na Califórnia no Condado de Orange com uma instalação de 219 L/s usando membranas de acetato de celulose. Com o passar dos anos as membranas de acetato de celulose foram substituídas por membranas de poliamidas. As membranas de fibras ocas começaram a ser feitas nos anos 1980 e foram testadas em 1992 no Condado de Orange com sucesso.

Nos Estados Unidos as instalações de MBR variam de 41L/s a 440 L/s. O MBR não só elimina a necessidade do clarificador secundário numa estação de tratamento por lodo ativado, como produz um efluente de alta qualidade, chegando-se a um verdadeiro State of Art dos MBR.

As aplicações de reúso por MBR tem sido em: • descargas de bacias sanitárias, • indústrias têxteis, • uso não potável, etc.

As membrans são um processo em que a separação das partículas é por meio determinada pressão em uma dada concentração conforme Figura (2.11). Os processos de filtração em membranas podem ser classificados de acordo com a remoção das partículas conforme Figura (2.12):

1. Microfiltraçao (MF): a membrana tem poros que variam de 0,1μm a 1μm de diâmetro. Pode remover partículas como bactérias, cistos e oocistos.

2. Ultrafiltração (UF): variam de 0,01 a 0,1 μm e pode remover partículas e moléculas grandes, incluso bactérias e virus.

3. Nanofiltraçao (NF): neste caso as membranas são similares ao RO e a taxa de rejeição é baixa. Entre 0,01 μm a 0,001 μm

4. Osmose Reversa (RO): neste caso as membranas podem rejeitar até pequenos solutos iônicos tais como sais como o que estão livres na água mineral. <0,001μm



2-6

Figura 2.11-Membranas de osmose reversa

Fonte: Naçoes Unidas, 2007

Figura 2.12- Processos de filtração em membranas e os materiais que podem ser retidos. Fonte: Nações Unidas, 2007

A Alemanha e Austrália usam o tratamento de lodos ativados com membranas que se chama (MBR-membrane bioreactors) para reúso de esgotos.

As pressões aumentam na seguinte ordem: MF<UF<NF<RO

Assim a pressão para Osmose Reversa é maior que a nanofiltração, que por sua vez é maior que a ultrafiltração que é maior que a microfiltração.

Na Tabela (2.7) estão as características de vários tipos de membranas. Por exemplo, uma membrana UF a pressão varia de 0,7atm a 2,0 atm ou seja, 7mca a 20mca sendo que o diâmetro do poro chega até 0,1μm sendo usado material polisulfona e fibras ocas com fluxo é de 26 L/m2 x h a 44 L/m2xh.

Tabela 2.7-Caracteristicas importantes de membranas para aplicações municipais.

Caracteristicas MF UF MBR submersa

NF RO

Pressão (atm) 0,32 a 1,4 0,7 a 2,0 -0,7 a -0,3 4,8 a 8,2 8,5 a 20,4 Diâmetro poro(μm)

0,1 a 0,2 0,01 a 0,1 0,0035 a 0,40 0,001 a 0,01 1 xc 10-4 a 1 x 10-3

Material Polipropileno. Polisulfona, Polivinillidene Fluiride (PVDF)

Polipropileno Polisulfona, PVDF

Polietileno, PVDF

Acetato de celulosed, poliamida aromática

Acetato de celulose e poliamida aromática

Fluxo (L/m2 x h)

35 a 52 26 a 44 10 a 35 17 a 21 17 a 21

Modelos de configuração

Fibra oca Fibra oca, espiral

Fibra oca, membrana

plana

Espiral Espiral

Operação

Entrada/Saida Dentro para fora Fluxo transversal Fim de linha

Entrada/Saida Dentro para fora Fluxo transversal Fim de linha

Entrada/Saida Fluxo transversal hibrido Fim de linha

Entrada e saida Fluxo transversal

Entrada e saida Fluxo transversa



2-7

Firmas fornecedors

Osmonics, Dow, Pall, Koch, USfilter

]Dow, Hydranautics. Koch, Norit, Pall e Zenon

Zenon, Kubota, Mitsubishi, USfilter, Hubedr and Segher-Keppel

Dow, Filme Tec, Hydranautics, Tripsep, Osmonics, Toyobo

Dow, Filme Tec, Hydranautics, Tripsep, Osmonics, Koch, Trisep, Toray

Fonte: Werf

Facilmente se consegue que o efluente tenha turbidez <0,2 uT e que a remoção de virus seja de 4log (99,99%) dependendo do diâmetro nominal dos poros da membrana. Estas membranas seguramente removem os patogênicos como Cryptosporidium e Giardia.

Foram usados em tratamento de esgotos até 50 L/s a 116 L/s; As membranas são usadas no tratamento de lodos ativados em lugar dos clarificadores secundários.É

um processo de tratamento terciário. Deverão ser estudados os custos de manutenção e operação para o bom funcionamento do sistema de

tratamento de membranas devendo observar os seguintes parâmetros operacionais (Tsutiya, 2001 et al). Pressão de operação das membranas Perda de carga nos módulos Fluxo do permeado e de concentrado Condutividade elétrica do permeado

As Figuras (2.10) a (2.12) mostram os módulos do chamado sistema MBR (reator em membranas).

Temos a apresentação de um módulo, a superposiçao de outro módulo e a composição com três módulos. A Figura (2.13) e (2.14) mostra o corte longitudinal e transversal de um sistema de lodo ativado com

membranas, conhecido como MBR (reator com membranas). Trata-se de ultrafiltração com diâmetros de poros menor que 0,1μm. Para uma simples casa a membrana terá área de 6,25m2 pode tratar em média 0,17m3/h e no maximo

2,73 m3/dia para as horas de pico. Normalmente as membranas podem tratar até 98,28 m3/dia (1,14 L/s) com área de 225m2, sendo que

acima de 3000m2 de membranas são introduzidos discos rotativos. A manutenção das membranas é feita somente uma vez por ano, onde faz-se uma limpeza com jato de

ar das membranas e se retira o lodo acumulado, que deverá ser desidratado e encaminhado a um aterro sanitário.

Durante a operação é introduzido sulfato férrico para diminuir a quantidade de nitrogênio nos esgotos. Pode ser feito em concreto ou material plástico. A qualidade do efluente de esgotos usando reatores de membrana conforme Nocachhis et al conforme

Tsutyia,2001conforme Tabela (2.8).



2-8

Tabela 2.8- Qualidade dos efluentes de reatores de membranas

Parâmetro Valor Remoção em %

DBO < 2mg/L > 99% TSS Abaixo do limite de detecção >99% TKN < 2mg/L > 96% NH3 <0,3mg/L >97% PT <0,1mg/L >96% Turbidez (uT) < 1 uT >99% Coliformes totais Abaixo do limite de detecção 100% Coliformes fecais Abaixo do limite de detecção 100% Virus Redução acima de 4log e na maioria dos

casos abaixo do limite de detecção >99%

Fonte: Novachis et al, 1998 in Tsutiya, 2002.

A pressão de bombeamento é baixo, ou seja, somente 2mca que significa baixo custo de energia elétrica na bomba.

As membranas de ultrafiltração são de material plástico denominado polisulfona (PSO). Existem outros materiais como: acetato de celuluse, polietersulfona, polipropileno, poliamida, poliacrilamida e outros

Nao nos interessa os grandes tratamento de esgotos com o uso de membranas como os reatores

tradicionais produzidos pela Zenon e pela Kubota. O interesse que temos é para pequenas estações de tratamento para uma casa ou centenas de casas

usando reatores de membranas submersos novos. O representante das membranas fabricadas na Alemanha (Martin System do Brasil é a firma

Geasanevita- engenharia e meio ambiente. http://www.geasanevita.com.br localizada na av. Faria Lima, 2894 11ºandar conjunto 113 São Paulo Telefone 3071-1680.

t

de Figura 2.13- Um módulo do MBR (reator em membranas) fornecido pela firma alemã SiClaro Fonte:http://www.martin-systems.de/en/produkte/downloads/Membran/siClaro-Membranfilter.pdf



2-9

Figura 2.14- Dois modulos do MBR (reator em membranas) fornecido pela firma alemã SiClaro Fonte:http://www.martin-systems.de/en/produkte/downloads/Membran/siClaro-Membranfilter.pdf

Figura 2.15- Três módulos do MBR (reator em membranas) fornecido pela firma alemã SiClaro



2-10

Figura 2.16- Corte longitudinal de um sistema de lodo ativado residencial com as membranas da siClaro Fonte:http://www.martin-systems.de/en/produkte/downloads/Membran/siClaro-Membranfilter.pdf



2-11

Figura 2.17- Corte transversal de um sistema de lodo ativado residencial com as membranas da siClaro Fonte:http://www.martin-systems.de/en/produkte/downloads/Membran/siClaro-Membranfilter.pdf

Em instalações acima de 139 L/s é importante o uso de peneiras e tratamento primário antes do tratamento propriamente dito. Em plantas abaixo de 22 L/s o peneiramente é limpo automaticamente.

Salientamos a importância da desifecção com cloro do efluente devido a facilidade de monitoramento. O lodo estabilizado deve ser compactado antes de ir para o aterro sanitário existindo equipamentos para

isto. Vantagens do MBR

O tratamento com MBR cada vez mais está diminuindo os custos das membranas e já está provado que é mais eficiente que os tratamentos biológicos.

As vantagens são: Alta qualidade do efluente podendo o mesmo ser usado para resfriamento, descarga em bacias

sanitárias, rega de jardins ou outro processo qualquer. Precisa de menos espaço, pois, substitui o clarificador secundário do tratamento dos lodos

ativados O tempo de retenção do lodo pode ser completamente controlado. Tempo de 30 a 45h são

possiveis de serem atingidos e isto aumentará a biiodegradação dos compostos resistentes e melhorar a performance da nitrificaçao conforme EPA, 2004.

A biomassa pode ser bem concentrada atingindo 30g/L no MBR. Há uma redução drástica do lodo. A remoção de bactérias e virus é feita sem adição de produtos químicos. O sistema MBR submerso permite que se faça um upgrade em instalações existentes.

Geralmente são MF ou UF e composta de membranas ôcas ou planas. A turbulência n o exterior é mantido por difusão de ar para evitar a deposição.O vácuo é introduzido ao lado das membranas

Desvantagens do MBR

As desvantagens do MBR são: Custo alto de capital e de operação São técnicas novas de uso de membranas para tratamento de esgotos sanitários ainda não conhecidas,

prevalecendo então as técnicas de conhecimento geral. Os sistemas convencionais atendem a legislação vigente. O processo MBR produz um efluente de

melhor qualidade, mas em geral está acima dos padrões legais.



2-12

Figura 2.18- Diferença de cor do líquido apos o MBR (a direita) Fonte: Clean Water from Wastewater

Figura 2.19- Esquema de lodo ativado com MBR em Hollister, USA Fonte: City of Hollister, 2005

Custos Conforme Tsutiya, et al 2001, os reatores em membranas (MBR) são competitivos com o sistema de

lodos ativados convencionais até a vazão de 579 L/s. Nos Estados Unidos os custos estimados possuem uma contingência de 20%. Existe uma associação

internacional de custos- American Association of Cost Engineers (AACE) e normalmente se espera que o custo de uma estação de tratamento de esgotos variem de -30% a + 50% que são os limites de confiabilidade achado nos Estados Unidos e isto não deve ser confundido com a reserva de contingência (City of Hollister, 2005).

A Tabela (2.9) mostra uma adaptação em números das curvas do autor citado.



2-13

Tabela 2.9- Estimativa de custos em dólares por m3 dos reatores em membranas (MBR) e o tratamento

convencional por lodo ativado. Vazão MBR Lodo ativado

convencional (L/s) US$/m3 US$/m3

0 0,10 0,05 58 0,08 0,04

116 0,07 0,04 174 0,06 0,03 232 0,04 0,03 290 0,03 0,02

Fonte: adaptado de Tsutiya, et al 2001.

Asano, 1998 apresenta ainda que para vazão em torno de 43 L/s o custo do metro cúbico com amortização de capital em 20anos e juros de 10% anuais é de US$ 0,75/m3 e a manutenção e operação do sistema é US$ 0,72/m3.

O custo global será US$ 1,47/m3 Aplicações do MBR

Sao inúmeras as aplicações do MBR nestes 30 anos. A reciclagem da água em edificios e o tratamento de esgotos de pequenas comunidades é feito cada vez mais no Japão. Também é facilmente aceito que os MBR podem ser usados no tratamento das águas cinzas.

A tecnologia do MBR pode ser aplicada em tratamento de chorume de aterros sanitários, que possuem uma alta taxa de DBO. Existem tratamento de chorume na França com 50m3/dia; na Alemanha 264m3/dia e 250m3/dia. Na cidade de Zagreb usando ultrafiltração chegou-se a remoção de 90% da carga orgânica do chorume e se tivessem usado membranas com poros menores a remoçao seria maior. Obteve-se remoçao de 87% de COD e 93,5% de TOC com nanofiltração.

Existem no mundo mais de 1.200 MBR sendo que 1.000 estão no Japão e o resto na Europa e Estados Unidos.

De todas estas instalações do Japão, 55% são de membranas submersas da firma Kubota e o restante 45% quando as membranas externas.

Confome N. Cisek da Universidade de Manitoba em Winnipeg, Canadá no ano 2003, pesquisas feitas nos Estados Unidos acharam 95 substâncias orgânicas contaminantes em 139 rios de 30 estados. Entre estes os mais frequentes achados são esteróides, hormonios, detergentes sintéticos e inseticidas que possibilitam os disruptores endócrinos.

Conforme José Santamarta os disruptores endócrinos interferem no funcionamento do sistema hormonal mediante algum dos três mecanismos seguintes: substituindo os hormônios naturais: bloqueando a ação hormonal: aumentado ou diminuindo os níveis de hormônios naturais. O livro Nosso futuro roubado de Theo Colborn et al que trata do assunto é uma espécie de continuação do livro Primavera Silenciosa de Rachel Carson que falou sobre o DDT.

No Canadá o Departamento da Justiça definiu como disruptor endócrino a substância que tem a habilidade de alterar a síntese, secreção, transporte, ação ou eliminação de hormônios em um organismo e que é responsável pela manutenção da homeostase, reprodução desenvolvimento e comportamento de um organismo.

Nos Grandes Lagos no Canadá se acharam disruptores endócrinos que geralmente provem dos esgotos municipais, de pesticidas e herbicidas da agricultura. A boa noticia é que o MBR pode propiciar a eliminação dos disruptores endócrinos, bem como os pesticidas e herbicidas.



2-14

Confiabilidade

A USEPA, 2004 salienta a importância de uma unidade de tratamento para reúso enfatizando oito regras gerais que são:

1. Duplicar as fontes de energia elétrica. 2. Quando houver queda de energia imediatamente deverá entrar a fonte alternativa. 3. Usar múltiplos unidades e equipamentos 4. Fazer um reservatorio de armazenamento de emergência 5. O sistema de tubulações e bombeamento deverá ser flexível para mudanças de emergencia 6. Sistema de cloração duplo 7. Controle automático dos resíduos 8. Alarme automático Enfatiza ainda:

1. Qualificação de pessoal 2. Programa efetivo de monitoramento 3. Programa efetivo de manutenção e operação

Avaliações para escolha do tratamento adequado

City Hollister, 2005 para apreciaçao das alternativas para a escolha do tratamento de esgoto adequado montou os seguintes fatores:

Gerenciamento do efluente do tratamento de esgotos Força do tratamento, isto é, as varias variaveis que podem mudar no tratamento. Confiabilidade no processo de tratamento de esgotos O tratamento tem ser facil de ser operado O tratamento de esgoto tem que ser flexibilidade Temos que verificar o espaço disponivel Temos que saber onde vamos dispor os residuos do tratamento Temos que ver os problemas de odores Cuidar dos aspectos estéticos Verificar os custo de implantação e de manutençao e operaçao Verificar as leis existentes sobre a disposiçao do efluente Facilidae ou dificuldade de ser aprovado pelos orgaos ambientais.

Ainda segundo City Hollister, 2005 os critérios de um projeto de uma estaçao de tratamento de esgotos

sao: O processo de tratamento deve minimizar os odores. O processo de tratamento deve minimizar os ruidos durante a construçao e durante a operaçao

dos equipamentos. A desidratação do lodo dos esgotos e as instalações que serao usadas nao devem ser

esquecidas. Os processos devem ter um longo tempo de retençao para estabilizar o lodo. O nitrogenio é um fator importante para a remoção.

Standards dos efluentes

Vamos analisar alguns standards de alguns paises para se ver eficiencia do sistema MBR.

Tabela 2.10- Alguns standards de alguns países para tratamento municipal de esgotos Parâmetros Europa

EC-1998 Alemanha

(2002) China USA Austrália

DBO5,20 25mg/L 15 a 40 mg/L 30a 80mg/L < 1mg/L <5mg/L NT 10 a 15mg/L 13 a 18mg/L 1mg/L <3 PT 1 a 2 mg/L 1 a 2mg/L 0,1 <0,1mg/L

Fonte: Membrane bioreactor (MBR) treatment of emergin contaminants



2-15

2.23 Riscos à saúde pública

Um dos grandes perigos do reúso para a saúde pública é quando não se faz o tratamento e a desinfeção, podendo ocasionar doenças como: colera, febre tifoide, disenteria, helmintos.

Infelizmente alguns paises no mundo usam os esgotos sem tratamento na agricultura. Alguns dos patógenos que se podem encontrar num esgoto bruto são os seguintes:

Tabela 2.9- Exemplos de patógenos associados a esgotos municipais

Protozoário Giardia lamblia, Crysptosporidium sp Helmintos Ascaris, Toxocara, Taenia, ancylostoma Virus Hepatite A, Rotavirus, Enteroviroses Doenças causadas por bactérias Salmonella sp, Vibrio cholerae, Legionellacease

Fonte: Nações Unidas, 2007 Desinfecção

O objetivo da desinfecção é matar ou inativar os microorganismos patogênicos, vírus e parasitas da água de esgotos tratadas. Comumente a desinfecção se utiliza de fortes oxidantes como o cloro, ozônio, bromo, mas todos eles na deixam inativo os ovos de helmintos, conforme Nações Unidas, 2007. Cloro: é o mais usado desinfetante, mas a presença de sólidos em suspensão, matérias orgânica ou amônia na água causam problemas para a sua eficiência. Os sólidos em suspensos agem como um escudo para os microorganismos que se protegem do cloro.

O cloro pode ter alguns efeitos negativos em certas irrigações de determinadas culturas e em ambiente aquático. A retirada do cloro, ou seja, a decloração é um processo muito caro para ser usado no reúso.

Ultravioleta: a radiação UV inativa o microorganismo para reprodução e não cria subproduto. Ozônio: é um ótimo desinfetante, mas é caro. Devemos ter um tempo correto de contato e uma concentração adequada de ozônio. Deve ser estudado para cada caso qual a melhor solução. Ovos de Helmintos: os ovos de helmintos possuem diâmetro que varia entre 20μm a 80μm, densidade relativa entre 1,06 a 1,15 e altamente pegajoso.

Somente podem ser inativos com temperaturas acima de 40ºC. Os processos de coagulação, sedimentação, floculação removem os ovos de helmintos.



2-16

2.35 Bibliografia e livros consultados. -ABNT NB- 570/1990 - Projeto de estações de tratamento de esgoto sanitário. 11páginas. -ABNT NBR 5626/1998 - Instalações prediais de água fria, 41páginas. -ASANO, TAKASHI. Water from (wastewater- the dependable water resource). Lido em Stockholm Water Prize Laureate Lecture em 2001, Sweden. Professor do Departamento de Engenharia Civil da Universidade de Davis na Califórnia. -ASANO, TAKASHI. Watewater reclamation and reuse. Technomic, 1998, 1528 p. ISBN 1-56676-620-6 (Volume 10). -BORROWS, JOHN. Water Reuse: considerations for commissions. The National Regulatory Research Institute. Ohio, june, 1997, acessado em 15 de junho de 2006. -CICEK N. A review of membrane bioreactors and their potencial application in the treatment of agricultural waster. University of Manitoba, Winnipeg, Canada, 2003. -CIEAU: http://www.cieau.com/ . Página francesa de informação com dados sobre consumo de água. -CITY OF HOLLISTER. Long-Term Wastewater Management Program for the dWTP and WTP. December, 2005 -ESTADO DA CALIFORNIA. California Code of Regulation (CCR) chapter 62-610 Title 22, 1978 e 2004. Reuse of Reclaimed water and land applications. -ESTADO DA GEORGIA. Guidelines for Water Reclamation and Urban Water Reuse. 20 de fevereiro de 2002. -ESTADO DE NEW JERSEY. Reclaimed Water for beneficial Reuse- A NJDEP Techical Manual. Janeiro de 2005. -FETTER, C.W. Applied Hydrologeology. 3a ed. Prentice Hall, 1994, ISBN 0-02-336490-4, 691páginas. -JORDÃO, EDUARDO PACHECO e PESSÔA, CONSTANTINO ARRUDA. Tratamento de Esgotos Sanitários. 4ª ed. 2005, 906páginas. -MANCUSO, PEDRO CAETANO SANCHES et al. Reúso de água. USP, 2003, 579páginas, ISBN 85-204-1450-8. -MIERZWA, JOSE CARLOS e HESPANHOL, IVANILDO. Água na indústria- uso racional e reúso. ISBN 85-86238-41-4 Oficina de Textos, 143páginas. -MIERZWA, JOSÉ CARLOS. O uso racional e o reúso como ferramentas para o gerenciamento de águas e efluentes na indústria. São Paulo, EPUSP, 2002, Tese de Doutoramento, 399páginas. -NATIONAL REGULATORY RESERCH INSTITUTE (NRRI). Water Reuse.- considerations for commissions, junho de 1997, Ohio University.- Johhn D., Borrows e Todd Simpson. NRRI 97-15, 127páginas. -NUNES, JOSÉ ALVES. Tratamento físico-químico de águas residuárias Industriais. 1996, 277páginas. -SINDUSCON-SP. Conservação e Reúso da água em edificações. São Paulo, 2005, 151páginas. -TOMAZ, PLÍNIO. Conservação da água. Editora Parma, Guarulhos, 1999, 294 p. -TOMAZ, PLÍNIO. Economia de água. São Paulo, Navegar, 2001, 112p. ISBN 85-87678-09-4. -TOMAZ, PLÍNIO. Previsão de consumo de água. São Paulo, Navegar, 2000, 250 p. ISBN: 85-87678-02-07. -TSUTIYA, MILTON TOMOYAUKI e SCHNEIDER, RENÉ PETER. Membranas filtrantes; para o tratamento de agua, esgoto e água de reúso. ABES, 200’1, 234p. -UNEP (UNITED NATIONS ENVIRONMENT PROGRAME). Water and wastewater reuse- a environmentally sound approach for sustainable urban water management. In Colaboration with Japan, 2007. -USEPA (U.S. ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY). Guidelines for Water Reuse. EPA/625/R-04/108 setembro de 2004 acessado em 15 de junho de 2006 http://www.epa.gov/ -VICKERS, AMY. Handbook of Water use and conservation. Waterflowpress, 2001,446páginas, ISBN 1-931579-07-5 www.nrri.ohio-state.edu -YAMAGATA, HIROKI E OGOSHI, MASASHI. On-site insight into reuse in Japan. Jornal Water21. IWA (International Water Association)

Livro: Água pague menos Capitulo 03- Tanque séptico e septo difusor

engenheiro Plínio Tomaz [email protected] 11/10/08

3-1

Capítulo 03

Tanque séptico e sépto difusor



3-2

SUMÁRIO

Ordem

Assunto

Capítulo 3 –Tanque séptico e sépto difusor

3.1 Introdução 3.2 Normas brasileiras 3.3 Sistemas de tanques sépticos 3.4 Septo difusor 3.5 Efluente do sistema de Tanque séptico + septos difusores3.6 Remoção do lodo 3.7 Custo 3.8 Reúso 3.9 Estudo de caso 3.10 Adsorção em carvão ativado 3.11 Bibliografia e livros consultados



3-3

Capítulo 3- Tanque séptico e septo difusor 3.1. Introdução Os tanques sépticos eram antigamente chamado de fossas sépticas. O tanque séptico pode atender uma residência ou até 300 unidades (1500pessoas). É muito usado na França e no Japão, pois conseguem de uma maneira bem econômica e baixíssima manutenção, redução de DB0 de 96%. A Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) varia de >200mg/L a >750mg/L sendo a média de 350 mg/L. O chamado sistema tanque séptico tem um tratamento complementar e adotamos o tratamento aeróbio com septo difusores devido ao baixo custo de implantação, manutenção e operação. Devido a isto, a escolha que fizemos foi sobre sistema de tanque séptico existente no Brasil, onde o tanque séptico faz a redução anaeróbica e os septos difusores (tecnologia francesa) a redução aeróbica. Devido a altíssima redução de DBO o efluente dos Tanques Sépticos podem ser usados como água de reúso. 3.2 Normas brasileiras

As normas brasileiras da ABNT sobre Tanque sépticos são duas: NBR 7229/93 sobre Projeto, Construção e operação de sistemas de tanques sépticos. NBR 13969/97 sobre Tanques sépticos-unidades de tratamento complementar e disposição de efluentes

líquidos. Construção e Operação. Tivemos a oportunidade de conversamos com o industrial e pesquisador francês sr. François Neveux que

fabrica 25% dos tanques sépticos na França. Na França não se separa o graywater (água cinza) do blackwater (esgoto sanitário), sendo o todo o

tratamento feito junto. Informou ainda que para o dimensionamento da caixa de gordura seguem as normas alemãs da DIN. 3.3 Sistemas de tanques sépticos

Os sistemas de tanques sépticos são basicamente o seguinte: Caixa de gordura que deve ser bem maior que a das normas brasileiras no caso de sistema de

tratamento isolado. Tanque séptico propriamente dito, que é um tratamento primário anaeróbico que atinge a redução de

DBO de 60%. Septo difusor que é tratamento secundário aeróbico que juntamente com o tratamento primário atinge

redução de DBO de 96%. 3.3A População equivalente

Vamos usar os conceitos de população equivalente conforme Dacah, 1984. Primeiramente temos que transformar a DBO medida em laboratório em quilograma de oxigênio necessário a estabilização do volume diário de esgoto, seja em grama de oxigênio necessário à estabilização da matéria orgânica do esgoto produzido em média de um habitante em um dia. Usamos a formula:

Dt= 0,001 x Q x DBO Sendo: Dt= demanda diária de oxigênio em kg Q= produção diária de esgoto em m3 DBO demanda em mg/L Sendo Dh= demanda de oxigênio por habitante em grama Pe= população equivalente

Pe= Dt (gramas)/ Dh Considerando Dh= 55 gramas diário de oxigênio por habitante de esgoto domestico. Exemplo 3.1 Achar a população equivalente a 30 porcos que possui DBO5 variando de 4500mg/L a 12000mg/L. Sendo o consumo de água de cada porco de 12 L/porco teremos: Q= 30 porcos x 12 L/porco= 360 L/dia= 0,36m3/dia

Dt= 0,001 x Q x DBO Dt= 0,001 x 0,36m3 x 12000mg/L=4,32kg de oxigênio consumido pela DBO por dia

Pe= Dt (gramas)/ Dh Pe= 4320g/ 55g/hab=80 hab



3-4

Portanto, a população equivalente de 30 porcos será de 80 habitantes. Na prática se usa comumente 1 porco= 4 pessoas. Consumo de animais O consumo de água para rebanhos BEDA é um consumo médio igual a equação:

BEDA= BOVINOS + EQUI NOS+ 1/5 (OVINOS/CAPRINOS) + ¼ SUINOS Observar que o consumo de suinos é ¼ de 50 litros= 12,5 L/dia x cabeça Consumo de ovino ou caprino= 50/ 5= 10 L/dia x cabeça Consumo de bovino ou eqüino= 50 L/dia x cabeça 3.4 Tanque séptico

A NBR 7229/1993 trata de Projeto, construção e operação de sistemas de tanques sépticos e a NBR 13969/97 que trata de Tanques sépticos- unidade de tratamento complementar e disposição final dos efluentes líquidos- Projeto, construção e operação.

Nas Figuras (3.5) a (3.7) podemos ver um tanque séptico feito em polietileno, sendo que o volume varia de 1.000litros até 8.000 litros. 3.5 Tabelas básicas da NBR 7229/03

Vamos apresentar as três tabelas básicas da NBR 7229/93 que serão utilizadas na equação para achar o volume do tanque séptico que são: Tabela (3.1) que fornece o período de detenção T, Tabela (3.2) que fornece a taxa de acumulação de lodo K e Tabela (3.3) que fornece as contribuições unitárias e o valor do lodo fresco Lf.

Tabela 3.1 Período de detenção T em função da vazão afluente (N x C)

Contribuição (N x C) Período de detençãoT

(Litros/dia) (horas) (dias) Até 1500 24 1,00

De 1501 a 3000 22 0,92 De 3001 a 4500 20 0,83 De 4501 a 6000 18 0,75 De 6001 a 7500 16 0,67 De 7501 a 9000 14 0,58 Mais que 9000 12 0,50

Fonte: NBR 7229/93 N= numero de pessoas ou unidades de contribuição C= contribuição unitária de esgoto L/pessoa x dia ou L/unidadexdia

Tabela 3.2- Taxa de acumulação total de lodos K (dias)

Temperatura ºC

Intervalos entre limpezas(anos)

<10 10<T<20 >20 1 94 65 57 2 134 105 97 3 174 145 137 4 214 185 177 5 254 225 217

Fonte: NBR 7229/93



3-5

Tabela 3.3 Contribuições unitárias de esgotos (C) e de lodo fresco (Lf) por tipo de prédios e de

ocupantes (L/dia) Prédio Unidade Contribuição de esgotos

C Lodo fresco

Lf 1- Ocupantes permanentes - residência padrão alto pessoa 160 1,00 -residência padrão médio pessoa 130 1,00 -residência padrão baixo pessoa 100 1,00 -hotel sem lavanderia e cozinha pessoa 100 1,00 -alojamento provisório pessoa 80 1,00 2-Ocupantes temporários -fábricas em geral operário 70 0,30 -escritórios pessoa 50 0,20 -edifícios públicos/comerciais pessoa 50 0,20 -escolas (externatos) e locais de longa permanência pessoa 50 0,20 -bares pessoa 6 0,10 -restaurante e similares refeição 25 0,10 -cinemas, teatros, locais de curta permanência Lugar 2 0,02 -sanitários públicos bacia sanitária 480 4,00 Fonte: NBR 7229/93 3.6 Formas do tanque séptico

As dimensões mais comuns são as de seção retangular e as de seção circular conforme Azevedo Neto, 1988.Quando de seção retangular recomenda-se que o comprimento seja pelo menos o dobro da largura para assegurar boas condições de escoamento.



3-6

Figura 3.1- Esquema de tanque séptico de seção circular Fonte: Jordão, 2005



3-7

3.7 Compartimentação

Os tanques sépticos podem ser de três tipos principais conforme Azevedo Neto, 1988: • Simples não compartimentados • Compartimentados com câmaras em série • Com câmaras sobrepostas

Figura 3.2 - Esquema de tanque séptico prismático retangular de câmara única.

Fonte: Jordão et al, 2005. Os tanques sépticos de câmara única são os mais usuais e econômicos. Os tanques com dois compartimentos em série são um pouco mais caros, mas oferecem maior proteção

contra o arrastamento de sólidos suspensos para o efluente, melhorando dessa forma, a remoção de sólidos em suspensão conforme Azevedo Neto, 1988.

O primeiro compartimento mede ½ a 2/3 e o segundo 1/3 a ½ do comprimento total L. A relação comprimento total sobre a largura (L/B) não deve ser inferior a 1,5 : 1. Os tanques sépticos sobrepostos conforme Azevedo Neto, 1988 são basicamente os tanques Imohoff

que são econômicos somente a partir de 25 pessoas.



3-8

Figura 3.3- Tanque séptico de forma prismática retangular de câmaras em série Fonte: Jordão, 2005



3-9

Figura 3.4- Tanque séptico cilíndrico de câmaras sobrepostas Fonte: Jordão, 2005



3-10

3.8 Equação básica do tanque séptico

O volume do tanque séptico deve ser obtido pela equação: V= 1000 + N (C x T + K x Lf)

Sendo: V= volume do tanque séptico (litros) N= número de contribuintes ou população equivalente C= contribuição de esgotos em litros por pessoa por dia (Tabela 3.3) T= período de detenção em dias (Tabela 3.1) K= taxa de acumulação de lodo em dias de acordo com o intervalo entre limpezas no tanque séptico e a temperatura do mês mais fria (Tabela 3.2) Lf= contribuição do lodo fresco em litros por pessoa (Tabela 3.3)

[email protected]

Fossa séptica (tanque séptico) de polietileno (1000L a 8000L)

Figura 3.5 - Tanque séptico de polietileno de 1.000 litros a 8.000 litros

Fonte:http://www.rotogine.com.br/

[email protected]

Corte do tanque séptico

s/ escalaCorte - Tanque Séptico

nº 3 ou 4Cesto com brita

da caixa de gordura

Tubo PVC Ø100mmAfluente vem

PVC com siliconeVedação nos tubos

para Filtro Anaeróbio/

Ø externo

h1

h2

Tampa removível

Tubo PVC Ø100mm efluente vai

Sépto Difusor

Figura 3.6 - Corte esquemático do Tanque séptico

Fonte:http://www.rotogine.com.br/ Exemplo 3.2 Dimensionar um tanque séptico para escritório com 70 pessoas N= 70 C= 50 litros/dia T= 1dia K= 225 para limpeza de 5 em 5 anos. Lf= 0,20 litros/pessoa

V= 1000 + N (C x T + K x Lf) V= 1000 + 70 (50 x 1 + 225 x 0,20)= 7.650 litros

Portanto, usaremos um tanque séptico de polietileno com 8.000 litros de capacidade. Os tanques sépticos podem atingir até 1500 casas, conforme se pode ver na Figura (3.7), com a

vantagem da manutenção ser feita de 5 em 5 anos e de não haver fornecimento de energia elétrica ou peças girantes.



3-11

[email protected]

Fossas sépticas e tanques anaeróbios: 1.500 casas

Figura 3.7 - Bateria de tanques sépticos para 1500casas Exemplo 3.3- Extraído de Jordão, 2005 Seja um prédio onde moram 26 pessoas com nível socioeconômico médio. Dimensionar um tanque séptico prismático de câmara única. Volume útil da fossa V= 1000 + N(CxT + K x Lf) Numero de pessoas contribuintes N=26 Contribuição per capita= 130 litros/habitante x dia (Tabela 3.3) Vazão diária= Q= N x C= 26 x 130= 3.380 L/dia Tempo de detenção T=20h=0,83dia (Tabela 3.1) Taxa de acumulação de lodo para intervalo de 1ano K=57 (Tabela 3.2) Contribuição do lodo fresco Lf= 1,00 L/hab x dia (Tabela 3.3) Dimensões:

V= 1000 + N(CxT + K x Lf) V= 1000 + 26(130x0,83 + 57 x 1,0)= 5287 L= 5,28 m3 Profundidade fixada h= 1,5m Área superficial = A= 5,28m3/1,50= 3,5m2 Dimensões em planta= 2,0m x 1,20m Verificação da relação L/B= 2,9/1,2=2,4

3.9 Septo difusor (tratamento secundário)

O septo difusor é o tratamento secundário aeróbico e que faz com que todo o sistema tenha redução de 96% de DBO, conforme Figura (3.8) e (3.9).

[email protected]

Septo difusor-(aeróbio)

Figura 3.8 - Septo difusor

Fonte:http://www.rotogine.com.br/



3-12

[email protected]

Septo difusores: tratamento Aeróbio

Figura 3.9 - Vários septos difusores

Fonte:http://www.rotogine.com.br/ Os septos difusores é tecnologia francesa e possuem dois modelos (Tipo I e Tipo II) e são feitos em

polietileno e bidim. O modelo antigo tinha 250litros/dia de capacidade de tratamento e com dimensões de 1,22m x 0,65m x

0,20m. O novo septo difusor (Tipo II) é mais usado é para capacidade de 1000 litros /dia e possui as dimensões

de 1,20m x 1,00m x0,40m. Tabela 3.4 - Dimensões e capacidade dos septos difusores

Dimensões Tipo Capacidade de tratamento 1,22 x 0,65 x 0,20 I 250 l/dia 1,20 x 1,00 x 0,40 (melhor) II (mais usado) 1000 l/dia

Exemplo 3.4 Dimensionar a quantidade de septo difusor tipo II para cozinha com 120 empregados. Considerando consumo de 70 litros/dia x empregado Consumo médio diário=70 x 120= 8.400 litros/dia Como o septo-difusor Tipo II é para 1000 litros/dia,

N= 8.400 / 1000= 8,4 septos-difusores Como são em pares, adotamos 10 septo-difusores Tipo II. 3.10 Efluente do sistema do Tanque séptico + septos difusores

As normas brasileiras sobre Tanque sépticos prevêem o uso do efluente em: Rega de jardim Lavagem de pátio Irrigação subsuperficial de jardins Uso em descarga em bacias sanitárias. Poço absorvente Vala de infiltração Rede Pública Corpo de água

Jordão et al, 2005 recomenda que a disposição do efluente de um sistema de tanque séptico seja destinado ao sumidouro, vala de infiltração, vala de filtração ou filtro de areia.



3-13

3.11 Lançamento em curso de água Para o lançamento do efluente num curso de água o mesmo deverá obedecer a Conama-Resolução nº 357 de 17 de março de 2005, onde os corpos de água são classificados em águas doces e águas salinas.

As águas doces são classificadas em:

Classe especial Classe 1 Classe 2 Classe 3 Classe 4

Na Tabela (3.5) estão as exigências para as águas doces das Classe 1 a Classe 3.

Tabela 3.5 - Padrões da Resolução Conama 357/2005 para águas doces Águas doces

DBO (Demanda Bioquímica de Oxigênio)

(mg/L)

OD (Oxigênio Dissolvido)

(mg/L)

CF (Coliformes Fecais)

( NMP/100mL)

Classe 1 3 6 200 Classe 2 5 5 1000 Classe 3 10 4

Classe Especial -são as águas destinadas abastecimento humano com desinfecção -preservação do equilíbrio natural das comunidades aquáticas -preservação dos ambientes aquáticos. Classe 1 - são as águas doces para abastecimento humano após tratamento simplificado; - preservação das comunidades aquáticas; - recreação de contato primário, tais como natação, esqui aquático e mergulho.

Classe 2 - são as destinadas ao abastecimento humano após tratamento; - proteção das comunidades aquáticas; - recreação de contato primário, tais como natação, esqui aquático e mergulho; - irrigação de hortaliças, plantas frutíferas e de parques, jardins, campos de esporte e lazer, com os quais o público possa vir a ter contato direto.



3-14

Classe 3 - são as destinadas ao abastecimento humano após tratamento convencional ou avançado; - irrigação de culturas arbóreas, cerealíferas e forrageiras; - pesca amadora; - recreação de contato secundário; - dessedentação de animais.

Classe 4 - são as águas destinadas da navegação; - harmonia paisagística.

O efluente poderá ser desinfetado com hipoclorito de sódio, havendo possibilidade de a dosagem ser

automática. Exemplo 3.5- Extraído de Nunes, 1996 Um rio apresenta DBO média de 1,0mg/L e vazão crítica de 10m3/s= 36.000m3/h. Após o lançamento industrial de 24m3/h de DBO de 85mg/L, pede-se calcular a DBO em que ficará o rio após o lançamento.

DBO= (Qrio x DBOrio + Qind x DBO ind) / (Qrio + Qind) DBO= (36.000 x 1,0 + 24 x 85) / (36.000+24)= 1,056 mg/L

Exemplo 3.6- Extraído de Nunes, 1996 Um rio apresenta OD média de 7,0mg/L e vazão crítica de 10m3/s= 36.000m3/h. Após o lançamento industrial de 24m3/h de OD de 0mg/L, pede-se calcular a OD em que ficará o rio após o lançamento.

OD= (Qrio x ODrio + Qind x OD ind) / (Qrio + Qind) OD= (36.000 x 7,0 + 24 x 0) / (36.000+24) = 6,99 mg/L

3.12 Remoção do lodo

De cada 5 em 5 anos ou conforme o intervalo escolhido será retirado por caminhão tanque o lodo digerido no tanque séptico e encaminhado para uma Estação de Tratamento de Esgoto Pública.

O artigo 19B informa que o lodo proveniente de sistemas como fossa séptica deverão ser encaminhado a ETE.



3-15

3.13 Custo

Os custos de materiais dos produtos da Rotogine estão nas Tabelas (3.6) a (3.8) em dólares americanos do dia 9 de setembro de 2006 (1US$= R$2,33). Tabela 3.6 - Custos dos tanques sépticos em polietileno

Capacidade

Custo do Tanque séptico

(litros) US$ 1000 227 2000 370 3000 601 4000 858 5000 990 6000 1247 7000 1449 8000 1549

Fonte: 1US$= R$ 2,33 de 8/9/06 Tabela 3.7 - Custos dos septos difusores em polietileno e bidim

Septor difusor Capacidade de tratamento US$ 1,22m x 0,65m x 0,20m (Tipo I) 250 l/dia 123 1,20m x 1,00m x 0,40m (Tipo II) 1000 l/dia 549

Fonte: 1US$= R$ 2,33 de 8/9/06

Tabela 3.8 - Custos das caixas de gorduras em polietileno Capacidade

Dimensões e diâmetro

Área superfície

Altura

Custo da caixa de gordura

Litros (m) (m2) (m) US$ 100 0,80x0,50 0,40 0,650 74 250 1,04x 0,72 0,75 0,740 90 500 0,82x1,12 0,92 1,230 186 1000 1,22 1,16 1,400 261 1500 1,22 1,16 1,800 289 2000 1,55 1,87 1,595 366 3000 1,55 1,87 2,160 784 4000 2,3 4,12 1,700 1130 5000 2,3 4,12 1,900 1356 6000 2,3 4,12 2,100 1381 7000 2,3 4,12 2,250 1495 8000 2,3 4,12 2,500 1609

Fonte: 1US$= R$ 2,33 de 8/9/06



3-16

3.14 Reúso Os efluentes dos sistemas de tanque sépticos incluso o septo difusor reduz a DBO em 96% e pode ser

aproveitado. Uma aplicação de reúso é na construção civil, como a feitura de concreto para elaboração de blocos.

É previsto pela norma brasileira que o mesmo pode ser usado em descarga em bacias sanitárias, mas não fixa parâmetros de qualidade que não existiam na época da elaboração das mesmas.

Usando padrões americanos da USEPA, conforme Tabela (3.9) e (3.10) para descarga em bacias sanitárias, deve ser obedecido no mínimo a: pH entre 6 a 9, DBO menor que 10mg/L e turbidez menor que 2uT e não sendo detectável coliformes fecais e com cloração mínima de 1 mg/L.

Tabela 3.9 - Orientações para reúso da água da USEPA

Tipo de reúso Tratamento Parâmetros Monitoramento pH de 6 a 9 Mensal Reúso Urbano Secundário DBO ≤ 10mg/L Semanal (jardins, lavagens de veículos,


Descarga em bacias sanitárias


Diariamente


Continuadamente

Área de acesso restrito para irrigação


pH de 6 a 9 Semanal

(locais onde o público é proibido)


≤ 30mg/L TSS Diário ≤ 200 Coliformes

fecais coli Diário


Continuadamente

Fonte: adaptado da USEPA Tabela 3.10 - Orientações para reúso da água da USEPA

Tipo de reúso Tratamento Parâmetros Monitoramento pH de 6 a 9 Semanalmente Recreacional Secundário DBO ≤ 10mg/L Semanal (contato acidental parcial ou total na pesca ou velejamento)



Diariamente


Continuadamente

Paisagismo Secundário


(locais onde o público tem contato)



Diário


Continuadamente

Uso na construção civil



(compactação de solo, lavagem de agregados, execução de concreto)



Diário



3-17


Continuadamente

Uso Industrial Secundário


(once through cooling)



Diário


Continuadamente

pH de 6 a 9 Uso Industrial Secundário

Desinfecção Coagulação química e filtração


(recirculationg cooling towers)



Diário


Diário

pH de 6 a 9 Semanal Uso ambiental DBO ≤ 30mg/L Semanal. Secundário ≤ 30mg/L TSS Diário (uso em wetlands, alagados, várzeas e despejos em córregos)

Desinfecção ≤ 200 Coliformes fecais coli

Diário


Continuadamente

Alertamos que se deve tomar muita precaução para o reúso de tanques sépticos em descargas em

bacias sanitárias. Uma das conseqüências que pode ocorrer é o mau cheiro na hora da descarga e o problema de se formar um colarinho preto ao nível da água na bacia sanitária.

Como se vê pelos padrões americanos, custa caro o monitoramento de análises diárias e semanais, daí deve haver uma certa área de prédio em que tais custos podem ser absorvidos e havendo boa relação entre benefício/custo.

No Japão é obrigatório o reúso e aproveitamento de água de chuva quando a área construída for maior que 30.000m2 ou que o consumo de água não potável diariamente for maior que 100m3/dia.



3-18

3.15 Estudo de caso

Visitei em 20 de dezembro de 2001, a firma FEMAQ - Fundição, Engenharia e Máquinas Ltda, localizada em Piracicaba.

Firma que executou as fossas sépticas e septo difusor: Rotogine. Existe um restaurante onde os 120 empregados fazem suas refeições e usam os banheiros. O volume da fossa séptica de Piracicaba é de 8.000 litros. A redução de DBO é de 96,4%. O efluente líquido é usado para fabricar blocos de concreto e lajotas de concreto para pisos. As fossas sépticas são feitas em polietileno. Na Tabela (3.11) estão as análises feitas pelo laboratório Bioagri na FEMAQ de Piracicaba.

Tabela 3.11 - Análise feita pelo laboratório Bioagri em 29.6.01 na FEMAQ -Piracicaba

Parâmetros Valor inicial (mg/L)

Valor final (mg/L)

Redução Redução em (%)

DBO (Demanda Bioquímica de oxigênio)

167

6

161

96,4

DQO (Demanda química de oxigênio)

754

18

736

97,6

TSS (sólidos totais em suspensão)

132

46

86

65,2

Coliformes fecais 400/100ml 10/100ml 390/100ml 97,5 Coliformes totais 720/100ml 69/100ml 651/100ml 90,4

Na Tabela (3.12) estão as comparações com dados de Nelson Gandur Dacah.

Tabela 3.12 - Valores de Nelson Gandur Dacah p. 28 do livro Tratamento Primário de esgoto e valores obtidos pela

Rotogine em Piracicaba Tipo de tratamento

DBO (Demanda Bioquímica

de oxigênio)

TSS (sólidos totais em

suspensão)

Bactérias Preliminar 5% a 10% 5% a 20% 10% a 20% Primário 25% a 85% 40% a 90% 25% a 80% Secundário 75% a 97% 70% a 95% 90% a 98% Terciário 97% a 100% 95% a 100% 98% a 100% Rotogine, Piracicaba 96% 65% 98% Classificação: tratamento secundário

Conclusão: a fossa séptica de Piracicaba reduz 96% de DBO, reduz 65% de sólidos em suspensão e

reduz 98% de bactérias e pode o tratamento ser classificado como secundário. O efluente da indústria FEMAC foi usado na construção civil para fazer blocos de concreto. Observar na Tabela (3.11) que não temos problemas de coliformes e da DBO pelas análises. Somente o TSS atingiu somente 46 mg/L sendo exigido pela USEPA menor ou igual que 30mg/L.

Também não foi aplicado dosagem de cloro, mas no caso não vemos necessidade.



3-19

3.16 Sumidouro

Conforme Jordão, 2005 os sumidouros são conhecidos também como poços absorventes, recebendo os efluentes diretamente das fossas sépticas conforme Figura (3.10) e (3.11).

Embora seja permitido pelas normas da ABNT a USEPA, 2004 não recomenda mais ou uso dos sumidouros sendo muito pouco usado devido ao grande número de fracasso de funcionamento.

Um dos fracassos no uso do sumidouro é adotar valores muitos altos de infiltração. A melhor maneira para infiltração do efluente de um tratamento com tanque séptico e septo-difusor é

através de vala de infiltração, devendo ser a mais rasa possível conforme Figura (3.12).

Figura 3.10- Sumidouro cilíndrico de alvenaria de tijolos

Fonte: Jordão, 2005



3-20

Figura 3.11- Sumidouro cilíndrico com enchimento de pedras britadas

Fonte: Jordão, 2005

Exemplo 3.7- Dimensionamento de sumidouro Sendo a taxa de infiltração de 16L/m2 x dia e a vazão a ser infiltrada de 3380 L/dia dimensionar um sumidouro prismático com 2m de largura e comprimento variável L. A profundidade admitida é de 4,00m 3380L/dia/ 16 L/m2 x dia= 211m3

As áreas laterais e do fundo são Área= L x 4 x 2 + 2 x L= 10L= 211m2

L=21,1m



3-21

Figura 3.12- Vala de infiltração Fonte: Jordão, 2005



3-22

Figura 3.13- Esquema de vala de infiltração A Figura (3.1) foi feita baseada na Usepa, 1980 e Metcalf&Eddy, 1991. O espaçamento recomendado deve ser maior ou igual a 1,80m. Exemplo 3.8



3-23

Dimensionar uma vala de infiltração com largura de 0,50m e altura de 0,40m. A taxa de infiltração é de 16 L/m2 x dia e a quantidade de esgoto tratado que queremos infiltrar é de 3.380 L/dia. Por metro linear de vala de infiltração a soma das paredes e do fundo será:

0,50m + 0,40m+0,40m= 1,30m Portanto, a área por metro linear infiltrada é 1,30m x 16L/m2/dia= 21 L/m x dia Agua a ser infiltrada/ vazão infiltrada/m = 3.380 L/dia / 21L/mxdia = 161m Portanto, precisamos de 161m de vala de infiltração.

Como cada trincheira só pode ter 30m de comprimento no máximo teremos: 161m/ 30m= 5,4 trincheira de 30m ou seja, 6 trincheiras de 30m distante 2,00m uma da outra. Exemplo 3.9 Escolha da taxa de infiltração em um loteamento em Campos do Jordão.

Foram feitos 24 ensaios de infiltração na profundidade de 0,30m em toda a área conforme a norma da ABNT NBR 13.969/97 nas declividades de 0 a 10%; 20% a 30%, 30% a 40% e >40%.

A conclusão a que se chegou é a seguinte: 1) não há variação da taxa de infiltração em toda a área mesmo variando a declividade. 2) Usamos coeficiente de segurança igual a 2 3) a taxa de infiltração que pode ser adotada é de 36mm/h 4) o solo é classificado como areias siltosas e areias finas.

Exemplo 3.10 Dimensionar o tanque séptico e septo difusor para uma casa de padrão alto com 5 pessoas. A produção de esgoto diário= 160 L/dia x pessoa x 5 pessoas= 800 Litros/dia K=217 para manutenção em 5 anos T=1,0 Lf=1,0 V= 1000 + N (C x T + K x Lf) V= 1000 + 5 x (160 x 1,0 + 218 x 1,0)= 2.885 Litros > 1250 L mínimo. OK Sumidouro Taxa= 15 L/ m2 x dia Produção diária = 800 Litros /dia 800 L/dia / 15 L/ m2 x dia = 53m2 Supondo diâmetro D=2,00m e profundidade H=4,00 temos: Área= PI x D x 4m + PI x D2/4= 28m2

Como precisamos de 53m2 e num sumidouro temos 28m2 então faremos dois sumidouros de 2,00m de

diâmetro e 4m de profundidade observando que o fundo do sumidouro deverá estar 1,50m acima do lençol freático. Caso queiramos um sumidouro prismático com 2,0m de largura e 4m de profundidade teremos:

Área total= áreas laterais + área do fundo= L x 4 x 2 + 2 xL = 10 LK 53m2= 10L L= 5,3m

Vala de infiltração

Caso optemos por vala de infiltração de 0,50m de largura e altura de 0,50 teremos: Área por metro= (0,5m + 0,5m+0,50m) x 1,00m= 1,50m2/m 53m2/ 1,5m2= 35 m

Como o comprimento da vala de infiltração máximo é de 30m faremos duas valas de infiltração com 17,5m cada uma espaçadas de 2,00m. Septo difusor Como será infiltrado 800 L/dia e como o septo difusor Tipo I trata 250 L/dia teremos:



3-24

800 KL/dia/ 250 KL/dia= 4 septos difusores Tipo I Estimativa de Custo Caixa de gordura de 100 Litros da Rotogine US$ 74,00 Tanque séptico de polietileno de 3000 Litors US 601 4 septos difusores Tipo I a preço unitário US$ 123 US$ 492 Total materiais US$ 1167 Mão de obra (50%) US$ 584 Total geral US$ 1751 Não incluímos o custo do sumidouro ou da vala de infiltração. Exemplo 3.11 30 casas de padrão médio estão numa rua isolada e queremos fazer um tratamento local. 5 pessoas x 30 casas = 150 pessoas 150 pessoas x 130 L/dia= 19.500 LK;/dia de contribuição de esgotos T=0,5 K=217 Lf=1,0 C=130 L/dia N=150 V= 1000+ N x (C x T + K x Lf) V= 1000 + 150 x (130 x 0,5 +217 x 1,0_= 43.300 Litros=43,3m3 Supondo tanque séptico prismático o conforme Azevedo Neto, 1988 o comprimento deve ser o dobro da largura e teremos: Adotamos profundidade H=2,00 2,0 B x B x 2 = V=43,3m3 B= 3,30m L= 2 B= 2 x 3,30= 6,60m Septo difusor tipo II da Rotogine 1000 Litros/dia 19500 litros/ dia/ 1000 L/dia= 19,5 = 20 septo difusores Tipo II Sumidouro prismático Largura 2,00m e profundidade 4,00m Área = L x 4 x 2 + 2 L= 10L Taxa admitida = 20 L/m2 x dia 19500 Litros/dia/ 20 L/m2 x dia= 975m2 Área = 10 L= 975m2 L=97,5m Portanto, o comprimento do sumidouro é 97,5m Podemos fazer dois sumidouro com 49m cada distante um do outro de 5,00m A distancia deve ser maior que a profundidade 4,0m e portanto é 5,00 OK.



3-25

3.17 Bibliografia e livros consultados -AZEVEDO NETTO, JOSÉ M. e MELO, WANDERLEY DE OLIVEIRA. Instalações prediais Hidráulicas-sanitarias. Blucher, 1988, 185 páginas. -ABNT NBR 13969/97 sobre Tanques sépticos-unidades de tratamento complementar e disposição de efluentes líquidos. Construção e Operação. -ABNT NBR 7229/93 sobre Projeto, Construção e operação de sistemas de tanques sépticos. -BRITTO, EVANDRO RODRIGUES DE. Tecnologias Adequadas ao Tratamento de Esgotos, ABES, 2004, 161 páginas. -CIDADE OF EUGENE. Eugene Stormwater Basin Plan CIDADE, 2002. -CONAMA, RESOLUÇÃO Nº357 DE 17/03/05. Dispõe sobre a classificação dos corpos de água e diretrizes para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes. 26 páginas. --ESTADO DA CAROLINA DO NORTE. Considerations for the management of discharge of fats, oil and grease (FOG) to sanitary sewer system. Jun, 2002, 73 páginas. -JORDÃO, EDUARDO PACHECO e PESSÔA, CONSTANTINO ARRUDA. Tratamento de Esgotos Domésticos. 4ª ed., 2005, 906 páginas. -MACINTYRE, ARCHIBALD JOSEPH. Instalações Hidráulicas. 770 páginas. -METCAL&EDDY. Wastewater Engineering. McGray-Hill, 1991, 1334páginas. -NUNES, JOSÉ ALVES. Tratamento físico-químico de águas residuárias Industriais. 1996, 277 páginas. -ROTOGINE- Kne Plast Indústria e Comércio Ltda internet: http://www.rotogine.com.br/ -SINDUSCON. Conservação e reúso da água em edificações. Junho 2005, São Paulo, 150 páginas. -USEPA (U.S. ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY). Guidelines for Water Reuse. EPA/625/R-04/108 setembro de 2004 acessado em 15 de junho de 2006 http://www.epa.gov/

Livro: Água pague menos Capitulo 04- Águas cinzas

Engenheiro Plínio Tomaz [email protected] 11/10/08

4-1

Capítulo 04 Águas cinzas

Desenvolver fontes novas e alternativas de abastecimento de água tais como dessalinização da água do mar, reposição artificial de águas subterrâneas, uso de água de pouca qualidade, aproveitamento de águas residuais e reciclagem da água. Agenda 21



4-2

SUMÁRIO

Ordem

Assunto

Capítulo 04 - Águas cinzas

4.1 Introdução 4.2 Tratamento das águas cinzas 4.3 Nomenclatura 4.4 Riscos das águas cinzas 4.5 Qualidade das águas cinzas 4.6 Área para irrigação com águas cinzas 4.7 Custos 4.8 Aceitação pública 4.9 Reservação das águas cinzas

4.10 Volume de água para dimensionamento 4.11 Uso da água 4.12 Uso do águas cinzas 4.13 Técnicas e Tecnologias 4.14 Recomendações finais 4.15 Exemplo de caso: APEX - reúso da água usando águas cinzas 4.16 Introdução 4.17 Aspecto legal 4.18 Solução técnica 4.19 Cloração 4.20 Proposta 4.21 Custos 4.22 Bibliografia e livros recomendados



4-3

Capítulo 4 - Águas cinzas 4.1 Introdução

É muito importante saber que não temos normas da ABNT sobre as águas cinzas, motivo pelo qual é muito difícil de escrever sobre o assunto. Existem muitos equipamentos para o tratamento das águas cinzas que não produzem os resultados esperados.

O uso das águas cinzas também é reúso. O código da Califórnia define Águas cinzas como a água de esgoto não tratada que não teve contato

com a bacia sanitária. Águas cinzas incluem:

• a água do chuveiro, • banheira, • pia do banheiro, • lavagem de roupas em máquinas domésticas.

Não faz parte das águas cinzas:

• A água da pia da cozinha • Bacia sanitária • Máquina de lavar pratos.

Para o aproveitamento das águas cinzas não devem ser lançados produtos químicos ou ingredientes biológicos e químicos nos pontos citados.

No Arizona as águas cinzas podem ser usadas simplesmente sem autorização até 1.500 litros/dia (1,5m3/dia) e é vedado uso das águas cinzas com água de pia de cozinha, bacias sanitárias e máquina de lavar pratos. O destino das águas cinzas é para irrigação subsuperficial, sendo proibido o uso por aspersão (Sprinklers) e recomenda-se ainda que sejam evitadas águas de lavagem de fraldas de criança. 4.2 Tratamento das águas cinzas

Na Figura (4.1) temos um modelo de tratamento das águas cinzas para o uso do efluente na irrigação subsuperficial dos jardins usado nos Estados Unidos onde 50% a 60% das casas possuem jardins gramados.

Algumas cidades ainda usam o termo light gray para a água da banheira e do chuveiro e, para água da torneira da cozinha, usam o nome dark gray.

Figura 4.1 - Tratamento de esgoto (águas cinzas) para uso na irrigação Existem para serem adquiridos na Califórnia cerca de 20 sistemas que usam as águas cinzas cujo custo

varia de US$ 200,00 a US$ 1.000,00. 4.3 Nomenclatura

• Black water :fezes e urina; • Dark águas cinzas: pia da cozinha; • Yellow águas cinzas: somente urina; • Light águas cinzas: chuveiro e lavatório; • Brown águas cinzas: fezes sem urina.

Blackwater especificamente a água de esgotos sanitários de uma casa. Inclui todo o tipo de água não

incluindo a adição de produtos químicos ou químico-biológicos que possam causar problemas. Consiste largamente de compostos orgânicos que passam no trato digestivo do corpo humano. Contém fezes humanas, urina, pedaço de papel (celulose) etc. Algumas vezes blackwater é definido

somente como a água das bacias sanitárias.



4-4

Na Califórnia o uso das águas cinzas é legalizado e usado somente para irrigação abaixo da superfície através de tubulações enterradas.

O uso do águas cinzas reduz o consumo de água na Califórnia, cerca de 15% a 25%, pois se usa muito a irrigação de jardins o que não acontece no Brasil.

Com as modificações do código da Califórnia feitas em 18 de março de 1997, as águas cinzas podem ser usadas também em comércio, indústria e prédios de apartamentos.

Parece ser um conceito geral de que não existe uma solução universal do uso das águas cinzas que se aplique a tudo.

Não esquecer também que as águas cinzas tem que ser aprovado pelos órgãos sanitários, como a Secretaria da Saúde e Cetesb.

As Figuras (4.2) a (4.7) mostram esquemas de águas cinzas.

Figura 4.2 - Esquema das águas cinzas

Fonte: Califórnia

Figura 4.3 - Esquema das águas cinzas Fonte: Califórnia



4-5



Figura 4.6 - Esquema das águas cinzas

Fonte: Califórnia



4-6


4.4 Riscos das águas cinzas

São basicamente quatro:

Riscos nas plantas O risco nas plantas é o aumento do sódio que pode descolorir as folhas devido ao ambiente se tornar

muito alcalino. Alguns detergentes usados em lavanderias possuem boro, cloretos, peróxidos e produtos destilados do

petróleo. O boro é muito tóxico e queima as folhas das plantas.

Riscos no solo Há tendência do solo ficar alcalinizado, aumentando o chamado índice SAR, que mede a absorção de

sódio pelo solo, causando problema na absorção de água para as plantas. Ao longo do tempo, conforme o tipo de solo, será reduzida a permeabilidade e a aeração.

Riscos na saúde do homem

Não existe risco a saúde do homem e, portanto, não deve ser feita irrigação por aspersão devido as bactérias que ficarão no ar. A irrigação será subsuperficial sempre.

Riscos no meio ambiente

A vantagem é reduzir o uso de água potável. A desvantagem é aumentar a poluição das águas subterrâneas e para isto devemos ter o nível do lençol freático no mínimo 1,50 abaixo do fundo da tubulação por onde passam as águas cinzas, conforme é recomendado no Arizona. 4.5 Qualidade das águas cinzas

Geralmente os estudos sobre as águas cinzas apontam os seguintes parâmetros: Demanda Bioquímica de Oxigênio a 20ºC e 5 dias (DBO5 ,20) Sólidos totais em suspensão (TSS) Sólidos totais dissolvidos (TDS) para salinidade Sódio (Na) Boro (B) Contagem de bactérias Demanda química de oxigênio (DQO) Fósforo total (PT) Nitrogênio total (NT= nitrogênio total)

Os estudos da Suécia de Olsen, 1967 são os mais conhecidos no mundo. Na Tabela (4.1) estão os valores em grama/dia/pessoa de águas cinzas, blackwater e águas cinzas mais

blackwater.



4-7

Tabela 4.1 - Valores em grama/dia/pessoa de águas cinzas, blackwater e águas cinzas + blackwater.

Parâmetros Águas cinzas Blackwater Gray+blackDBO5 (demanda bioquímica de oxigênio em 5 dias) 25 20 45 DQO (demanda química de oxigênio) 48 72 120 Fósforo total (PT) 2,2 1,6 3,5 Nitrogênio total (NT) 1,1 11 12,1 Resíduo total 77 53 130

Estudos feitos pela bioquímica Margaret Findley estão na Tabela (4.2):

Tabela 4.2 - Valores em gramas/dia/pessoa de águas cinzas (água cinza) e águas cinzas + blackwater

(esgoto sanitário) Parâmetro Águas cinzas Águas cinzas+ blackwater DBO5 34 71 Sólidos Totais em suspensão (TSS) 18 70 Nitrogênio total (NT) 1,6 13,2 Fósforo total (PT) 3,1 4,6

Um dos problemas das águas cinzas é que a quebra das moléculas orgânicas se dá muito mais

rápido do que as águas do blackwater. Portanto, a decomposição do águas cinzas é muito mais rápida do que o blackwater conforme se pode

ver no site http://www.águas cinzas.com. A quantidade de oxigênio necessária para a decomposição do águas cinzas nos cinco dias DBO5 possui

90% do total da demanda de oxigênio DO consumido para a decomposição. O DBO5 da blackwater é somente 40% do oxigênio necessário no águas cinzas.

Numa certa posição o DBO1 é 40% do DO consumido pela blackwater é somente de 8% do DO. Isto significa que a decomposição orgânica do blackwater continuará a consumir oxigênio num tempo maior do ponto de descarga do que as águas cinzas.

Esta rápida estabilização das águas cinzas tem a vantagem de prevenir que a matéria orgânica se decomponha rapidamente no solo durante da infiltração havendo menor impacto ambiental.

Caso se jogue as águas cinzas num lago, imediatamente se desenvolveram algas perto do ponto de descarga e dá uma aparência que a poluição está pior. Tudo isto mostra as grandes diferenças entre as águas cinzas e blackwater de fezes e urina serem tratados separadamente.

As águas cinzas contém cerca de 1/10 do nitrogênio contido no blackwater, não esquecendo que o nitrato e nitrito são causadores de câncer e são difíceis de serem removidos no tratamento.

Além disso, as águas cinzas contém menos patogênicos que o blackwater. Não há casos comprovados de doenças causadas pelo uso do águas cinzas. Deve ser evitado o uso de bombas centrífugas devido ao problema da constante limpeza dos filtros de

75μm. Por exemplo, em 5 anos poderemos ter 100 vezes limpar com luvas especiais os filtros fétidos, que não é nada agradável.

Uma recomendação especial é que as águas cinzas não podem ser usadas em rega de jardins, em frutas, verduras e não pode ser lançado no córrego mais próximo.

O uso das águas cinzas em bacias sanitárias deve ser feito somente quando houver um tratamento completo do mesmo, o que é muito caro, compensando somente para edifícios de apartamentos muito grandes. No Japão é obrigatório o uso das águas cinzas e água de chuva para prédios com mais de 30.000m2 ou que usem mais de 100m3/dia de água não potável. O oxigênio dissolvido das águas cinzas diminui, mas os coliformes aumentam após 2 ou 3 dias, ocasionando problemas de odor.

A água tratada de esgotos sanitários nos Estados Unidos deverá obedecer a Tabela (4.3): Tabela 4.3 - Parâmetros e valores usados nos Estados Unidos para o uso da água tratada de esgotos sanitários.

Parâmetros Valores Coliformes fecais < 1/100mL Coliformes totais em 95% das amostras < 10/100mL Vírus < 2 /50L Parasitas < 1/50L Turbidez < 2 uT pH 6,5 a 8,0 Cor < 15 uH Cloro livre < 0,5mg/L no ponto de entrega



4-8

Uso da água de reúso em bacias sanitárias, conforme Texas A água de reúso de esgotos tratados no Texas para ser usada em descarga em bacias sanitárias tem as

seguintes condições (Texas chapter 310 Rules: e310,11). DBO5 5mg/L Coliforme fecal 75/ 100ml Para a descarga deverá ter cor azul Que seja feita análise da água uma vez por semana quando usada para descarga em bacias

sanitárias.

A desinfecção é para remover os coliformes. No Arizona não se usa a água da torneira da cozinha devido a ser encontrado um número muito grande

de coliformes fecais: 88400/ 100mL. Fosfatos

É bom para plantas e usado como fertilizante. Biodegradável

É chamado de biodegradável o complexo químico que pode ser quebrado em vários compostos mais simples com a atividade biológica. Cloreto

Muitos detergentes possuem cloro. O cloro bloqueia o processo metabólico da planta. Em concentrações abaixo de 142mg/L de cloreto não causa problema. Mas quando o nível de cloretos está entre 142mg/L a 355mg/L começam a aparecer os problemas que são muito sérios para níveis de cloreto acima de 355mg/L. Alcalinidade

É uma solução de sódio, potássio, cálcio que age combinado em forma de cloretos, sulfatos e carbonatos. pH

Em geral o pH está entre 6,5 a 8,4 conforme Tabela (4.4). Quando o pH for menor que 7 então o solo será acido e caso seja igual a 7 o solo será neutro. Quando o solo tiver pH maior que 7 será básico.

Tabela 4.4 - Valores de pH Tipo de restrição Valores do pH do solo Sem restrição < 7 Com restrição moderada Entre 7 e 8 Solo com restrição severa >8

Na prática são usados solos sem restrição a solos com restrição moderada.

Boro

É necessário para as plantas em pequenas quantidades. Abaixo de 0,75meq/L (miliequivalente/litro) de boro não há problemas. Os problemas começam quando o boro está entre 0,75 a 2,0 e ficam piores quando a quantidade de boro é maior que 2,0meq/L. Sódio

Age como veneno, pois reduz a habilidade de tirar água do solo, sendo que o excesso destrói a estrutura das argilas, removendo os vazios e prejudicando a drenagem. Uma vez o solo danificado com sódio nunca mais será recuperado.

Quando a quantidade de sódio no solo é menor que 69mg/L não há problemas. Os problemas começam quando o sódio está entre 69mg/L a 207mg/L. Quando o solo tem mais que 207mg/L de sódio os problemas são bastante severos.



4-9

Dureza (Carbonato de Cálcio CaCO3)

É uma medida da capacidade da água em consumir sabão e formar incrustações e deve-se a presença de compostos de Ca e Mg, em geral, sob a forma de carbonatos, sulfatos e cloretos conforme Tabela (4.5) (Mestrinho, 1997). São expressos geralmente em ppm de CaCO3.

Para irrigação é melhor uma água mole (água branda) do que uma água dura.

Tabela 4.5 - Classificação da dureza das águas conforme concentração de CaCO3. Classificação da água segundo ETP, 1986 Concentração de CaCO3 Água mole (água branda) 0 a 75mg/L Água moderadamente dura 75 a 150mg/L Água dura 150 a 300mg/L Água muito dura >300mg

Fonte: Macedo, 2004 Águas e Águas. Condutividade Elétrica CE

A condutividade elétrica da água (CE) é um indicador da salinidade. Ela mede os sais dissolvidos na água e quanto maior a concentração de sais e minerais, maior é o potencial de impactos adversos às plantas e ao solo, conforme Tabela (4.6).

É medida por um aparelho chamado condutivímetro. Conforme Macedo, 2004, a condutividade elétrica é a capacidade da água de transmitir a corrente

elétrica. É medida em microsiemens/cm (SI) a uma determinada temperatura em graus Celsius. 1mS/m= 10 μmhos/cm 1μS/cm (microsiems/cm)= 1 μmhos/cm (micromhos/cm) Tabela 4.6 - Classificação da salinidade conforme condutividade elétrica CE.

Classificação da salinidade Condutividade Elétrica (CE) (mhos/cm)

Água não salina 0 a 2000 Água ligeiramente salina 2000 a 4000 Água meio salina 4000 a 8000 Água moderadamente salina 8000 a 16000 Água muito salina > 16000

Segundo Mestrinho 1997, as águas naturais possuem condutividade elétrica entre 5 a 50 μS/cm

enquanto a água do mar está entre 50 a 50.000 μS/cm. Existe relação entre CE que fornece o TDS, conforme Mestrinho, 1997: TDS (mg/L)= A x condutividade (μmohos/cm)

Sendo: A= 0,54 a 0,96 Condutividade (μmohos/cm)= soma dos cátios (meq/L) x 100

Um valor médio que pode ser usado nas estimativas de TDS é: TDS= 0,64 xCE

Sendo: TDS= sólidos totais dissolvidos (mg/L) CE= condutividade elétrica (μmhos/cm)

A classificação da água conforme os sólidos totais dissolvidos (TDS) está na Tabela (4.7).

Tabela 4.7 - Classificação das águas baseado no Sólido Dissolvidos Ttotal (TDS).

Classe TDS (mg/L)

Doce 0 a 1.000 Salobra 1.000 a 10.000 Salina 10.000 a 100.000Muito salgada >100.000

Fonte: Fetter, 1994



4-10

Adsorção de sódio (SAR-Sodiumn adsorption ratio)

A adsorção de sódio é um parâmetro importante. O índice SAR está relacionado com a condutividade elétrica CE.

SAR= Na+ / [(Ca2+ + Mg2+)/2]0,5 Geralmente as concentrações são expressas em meq/L. mmol/L= mg/L / peso molecular Molaridade= mol/L = mmol/L / 1000 Miliequivalente/litro (meq/L)= mmol/L= mg/L/peso equivalente (Hounslow, 1995) Peso equivalente= peso molecular / valência O sódio tem valência=1, o cálcio tem valência=2 e Mg tem valência=2, conforme Tabela (4.8). Tabela 4.8 - Peso molecular, valência e peso equivalente.

Espécie

Peso molecular

Valência

Peso equivalente Peso molecular / valência

Na+ 22,991 1 22,991 Ca 2+ 40,08 2 20,04 Mg 2+ 24,312 2 12,312

Fonte: adaptado de Hounslow, 1995 Exemplo 4.1 Calcular em meq/L de 6 mg/L de Mg.

meq/L= mg/L /peso equivalente = 6 mg/L / 12,312= 0,49 meq/L

Quando o índice SAR está entre 2 a 10 indica que não há perigo do sódio. O perigo começa quando SAR está entre 7 a 18 e fica grave quando SAR está entre 11 e 26, conforme Fetter, 1994.

Os índices maiores que 13 reduzem a permeabilidade e aeração dos solos causando problemas na irrigação.

Relembremos que a troca catiônica é muito importante, pois seguem esta ordem: Na+ > K+ > Mg2+ > Ca 2+ Isto significa que o sódio substitui o potássio, o manganês e o cálcio ficando no lugar deles. É a troca

iônica que é muito importante em argilas que podem remover metais pesados.

Cálcio (Ca) Em quantidades apropriadas o cálcio é um micronutrientes para as plantas, mas em quantidade

excessivas entopem as pontas dos emissores no gotejamento na irrigação subsuperficial. Altos níveis de cálcio tendem a tornar o solo alcalino.

O solo é medido para estimarmos o valor do SAR. Magnésio (Mg)

Em quantidades apropriadas o magnésio é um micronutrientes para as plantas, mas em quantidade excessivas entopem as pontas dos emissores no gotejamento na irrigação subsuperficial. Altos níveis de magnésio tendem a tornar o solo alcalino.

O solo é medido para estimarmos o valor do SAR. Geralmente o nível de magnésio no solo não apresenta problema.

Plantas que não gostam muito de sódio: Jasmim e outras.

Plantas que gostam das águas cinzas Grama bermuda, rosas, agapanto, etc.

Plantas que não gostam de águas cinzas. Geralmente são plantas que gostam da acidez e não gostam de ambiente alcalino: azálea, begônia,

gardênia, camélia, violetas, etc.



4-11

Evapotranspiração

Apresentamos na Tabela (4.9) os valores médios mensais da evapotranspiração de Guarulhos, calculado conforme Método de Penman-Monteith, 1998, recomendado pela FAO.

Tabela 4.9 - Valores de evapotranspiração de Guarulhos obtido pelo método de Penman-Monteith FA0, 1998.

Mês

Evopotranspiração mensal média

(mm/mês) (mm/mês) (mm/semana)

janeiro 140 35 fevereiro 126 32 março 130 33 abril 107 27 maio 85 21 junho 73 18 julho 81 20 agosto 104 26 setembro 108 27 outubro 130 33 novembro 139 35 dezembro 144 36

A Figura (4.8) mostra a diferença de histogramas de precipitações mensais da Califórnia e Flórida, bem como da evapotranspiração.

Observa-se que na Flórida chove bastante quando há alta evapotranspiração e na Califórnia chove muito pouco. Os gráficos servem de alerta para os estudos de precipitação e evapotranspiração.

Figura 4.8- Figuras mostram a precipitação e evapotranspiração

4.6 Área para irrigação com águas cinzas

A área é dada pela equação: LA= GW / (ETo x Kc)

Sendo: LA= área para landscap (paisagismo) (m2) GW= estimativa de águas cinzas (mm/semana) Kc= coeficiente da cultura (adimensional), conforme Tabela (4.10)

Tabela 4.10 - Coeficiente da cultura Kc

Tipo de plantas Kc Planta que consome muita água 0,5 a 0,8 Planta que tem consumo médio de água 0,3 a 0,5 Planta que consome pouca água Menor que 0,3

Exemplo 4.1

Achar a área de gramado LA que pode ser usada em uma casa que tenha 160litros/ dia das águas cinzas para o mês de janeiro na cidade de Guarulhos. Em uma semana teremos



4-12

1litro/m2= 1mm /m2 GW= 160 litros/dia x 7 dias= 11.200litros= 11200mm Grama tipo bermuda com coeficiente de cultura Kc= 0,5 LA= GW / (ETo x Kc )= 11200mm/ ( 35 x 0,5) = 63m2

Portanto, podemos irrigar subsuperficialmente 63m2 de grama tipo bermuda usando as águas cinzas. Irrigação por gotejamento

A irrigação por gotejamento é subsuperficial e deverá ter bico de no máximo 115μm, ou seja, 0,115mm. Deverá haver filtro com capacidade aproximada de 6m3/h. A bomba deverá ter vazão mínima de 2,4 m3/h. Os emissores do gotejamento deverão ter abertura de 1,2mm, ou seja, 1200μm devendo ser resistente

contra raízes. A pressão máxima deverá ser de 28mca e os tubos deverão estar enterrado cerca de 200mm. A pressão máxima no gotejador deverá ser de 14mca e caso seja maior, deverá haver um redutor de

pressão. Tubos perfurados

Diâmetro mínimo de 75mm Material; PVC, PEAD ou outro Comprimento máximo: 30m Espaçamento mínimo= 1,20m Declividade mínima do tubo= 0,25%

4.7 Custos Nos Estados Unidos, para uma residência, o custo aproximado é de US$ 1.000 para as águas cinzas

serem usadas em bacias sanitárias. Supondo-se uma economia de 19% obtém-se o pay-back em 15 anos, sendo considerada a conta anual

de água de US$ 250. 4.8 Aceitação pública

É sempre aconselhável a educação pública e estudar as atitudes das pessoas e dos órgãos do governo para o uso do águas cinzas. O objetivo é obter a aceitação do processo. 4.9 Reservação das águas cinzas

Geralmente os reservatórios para armazenar as águas cinzas possuem volumes que variam de 80 L até 600 L, conforme Arizona, 1999. Na Califórnia é usado reservatório sempre maior que 200L.

O período de detenção da água servida em reservatório deve ser sempre menor ou igual a 72h, mas de preferência deve ser menor ou igual a 24h.

Nunca se deve armazenar águas cinzas que não tiver sido tratado.



4-13

4.10 Volume de água para dimensionamento O código da Califórnia prevê: Primeiro quarto: 2 pessoa/quarto Para quarto adicional: 1 pessoa/quarto Chuveiro, banheiro etc: 100 litros/pessoa/dia Lavagem de roupas: 60 litros/pessoa/dia.

4.11 Uso da água

Na Tabela (4.11) temos o uso da água e porcentagem nos Estados Unidos, Austrália e Inglaterra.

Tabela 4.11 - Uso da água em porcentagem nos Estados Unidos, Austrália e Inglaterra.

Uso da água USA Austrália UK Lavagem de roupas 13 15 12 Bacias sanitárias 29 19 35 Água para beber e cozinhar 3 5 19 Rega de jardins 35 35 6 Banheira e chuveiro 20 26 28 Total 100 100 100

4.12 Uso das águas cinzas

Pesquisas cujos resultados estão na Tabela (4.12), mostraram que em 66% dos casos, para obter a chamada águas cinzas, usa-se somente as águas da máquina de lavar roupa.

As águas das banheiras e chuveiros são usadas em 15% dos casos. A água da torneira da cozinha é usada em 10% dos casos. A água da torneira do banheiro é usada somente em 5% dos casos e o restante 4% são outros usos.

Tabela 4.12 - Porcentagens das varias fontes utilizadas para o águas cinzas.

Várias fontes de que provêem as águas cinzas

Porcentagem das casas que usam águas cinzas provindo

das varias fontes (%) Lavagem de roupas 66 Banheira e chuveiro 15 Torneira da cozinha (não aconselhado) 10 Torneira do banheiro 5 Outros usos 4 Total 100

Nota: o uso do águas cinzas em todos os casos foi para irrigação 4.13 Técnicas e Tecnologias

Para o uso das águas cinzas deve ser considerada a técnica e tecnologia disponível. Primeiramente pode-se querer usar as águas cinzas sem nenhum tratamento, o que pode ser feito para

uso em irrigação, mas apresenta problemas e não é recomendado. Uma maneira mais simples é filtrar as águas cinzas para evitar entupimentos e usá-lo em irrigação

subsuperficial, que é muito usado na Califórnia, com sucesso. Outra solução é fazer o tratamento primário, secundário e terciário. Isto inclui carvão ativado, desinfecção

e, algumas vezes, até o uso de osmose reversa. Todos estes processos custam muito e somente é recomendado após estudos de benefício/custo. 4.14 Recomendações finais

O uso das águas cinzas deve ser feito com muita cautela sendo necessários estudos de benefício/custo e cuidados na utilização. Acredito que somente em edifícios muito grandes (da ordem de 30.000m2 de área de construção) é que compense o tratamento completo do águas cinzas e, mesmo assim, o custo será alto.

O uso das águas cinzas com pequeno tratamento pode ser feito para irrigação de jardins e gramados subsuperficial.



4-14

4.15. Exemplo de caso: APEX - reúso da água usando águas cinzas 4.15.1 Introdução

O objetivo da APEX é o reúso dps esgotos sanitários para uso não doméstico, isto é, para água não potável para os canteiros de obras em todo o Brasil.

O projeto é elaborado conforme normas técnicas da ABNT concernentes ao tratamento de esgotos: ABNT 7229/93 e 13969/97.

Serão reaproveitadas as águas de lavagem do corpo humano, ou seja, a água de banho e de lavagem das mãos, ambas localizadas nos banheiros.

Trata-se do que é chamado mundialmente das águas cinzas, que apresentam menos patogênicos e 1/10 do nitrogênio de um esgoto provindo da bacia sanitária. Mesmo assim, a água de lavagem que estamos considerando possui pequena quantidade de fezes e de urina, daí ser necessário o tratamento.

O reúso das águas cinzas será usado somente para descargas em bacias sanitárias.

4.15.2 Aspecto legal No Brasil ainda não existe norma da ABNT sobre o uso das águas cinzas. Nos Estados Unidos o uso do

águas cinzas é para irrigação subsuperficial. No Japão é usado somente para prédios com mais de 30.000m2 ou que gastem mais de 100m3/dia de água não potável.

4.15.3 Solução técnica

O uso das águas cinzas sem tratamento não é possível. Apesar das águas cinzas ter pouca matéria orgânica, existe um problema de odor provocado pela rápida

decomposição da matéria orgânica existente, aconselhando que o armazenamento seja, no máximo, de 72h e alguns estados americanos aconselham no máximo de 24h.

Com o reúso da água certamente irá diminuir a tarifa de água e esgoto a ser paga à concessionária local. A solução proposta é o tratamento completo das águas cinzas para ser usada em bacias sanitárias. Deverá haver dois tratamentos, sendo um anaeróbio e outro aeróbio. No tratamento anaeróbio será feito em tanques de polietileno, fáceis de serem instalados e

reaproveitáveis. Tanque séptico de polietileno para o tratamento anaeróbio. Septo difusor tipo II de polietileno para o tratamento aeróbio. Não há peças girantes. Não há motor.

Espera-se uma redução da Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) de 96%, comparando-se ao

tratamento de uma estação de lodo ativado e muito superior as fossas sépticas tradicionais que reduzem somente 35% a 60% da DBO.

A grande vantagem é que a limpeza do tanque séptico é de um ano, ou seja, o tempo de duração média de uma obra e toda a água que passa nos chuveiros e torneiras de lavatórios serão reaproveitadas.

A eficiência do sistema começa a partir dos 3 meses de funcionamento quando a DBO atinge a redução de 92% e, a partir de 4 meses, atinge 96%.

4.15.4 Cloração

Não há legislação no Brasil sobre as águas cinzas, mesmo assim aconselha-se fazer a cloração da água do reúso com o mínimo de 0,5mg/L, que poderá ser feito através de dosador automático com custo aproximado de R$1.500,00.

A cloração é feita no reservatório enterrado após o efluente sair dos septos-difusores.

4.15.5 Proposta Consideramos que a APEX se utiliza dos seguintes índices:

• 1 vaso sanitário para cada 20 pessoas • 1 chuveiro para cada 10 pessoas

O dimensionamento foi de canteiro de obras de 10 pessoas até 140 pessoas e foram usadas as normas da ABNT já citadas, considerando manutenção anual e contribuição de 50 litros/pessoa x dia.

Propomos a construção modular de Tanque Séptico + Septos difusores na seqüência: a. A água dos chuveiros e lavatórios dos banheiros é encaminhada para o tanque séptico de polietileno; b. No tanque séptico realiza-se o tratamento anaeróbio e depois o efluente vai para os septos difusores. c. Nos septos difusores que são de polietileno com colméia interna, realiza-se o tratamento aeróbio.



4-15

d. Após esse tratamento o efluente vai para um, reservatório enterrado de polietileno de onde a água de reúso será encaminhada por bombeamento para o reservatório superior de água não potável para abastecer as bacias sanitárias.

e. Neste reservatório inferior deverá haver uma canalização de, no mínimo, 100mm para funcionar como overflow, ou seja, extravazão. O destino da extravazão será a rede coletora de esgoto sanitário público existente.

f. No reservatório inferior deverá ser feita a cloração de, no mínimo, 0,5mg/L. g. Ainda no reservatório inferior será instalada bomba simples, tipo Nauger, para encaminhamento da

água de reúso para o reservatório superior ou outro destino como lavagem de pátio, rega de jardins ou lavagem de formas. O sistema de bombeamento deverá ser automatizado com sistema de liga-desliga.

4.15.6 Custos

O custo fornecido é de data de 8 de dezembro de 2003, conforme Tabela (4.13). O prazo de duração dos materiais é de 20 anos. A mão de obra para instalação é de cerca de 30% a 40% do custo do material e, a mão de obra para

retirada é de aproximadamente 20%.

Tabela 4.13 - Custos dos materiais fornecido pela firma Rotogine- Kne Plast Indústria e Comércio Ltda com telefone 4611-1379 ou 4611- 2167 e http://www.kneplast.com.br

Tanque séptico de polietileno

Caixas d água (para água não potável)

Caixas e gorduras

Septo difusor

L=1,20m x W= 1,00m x H=0,44m

Custo do Tanque Séptico Polietileno Material Polietileno Material Tipo

(litros) R$ (litros) R$ (litros) R$ R$ 1500 553 315 116 100 142 Tipo I 235,00 2000 708 500 144 250 180 Tipo II 1050,00 3000 1150 1000 229 500 356 4000 1639 1500 465 5000 1892 2000 637 6000 2385 3000 946 7000 2770 5000 1328 8000 2962 7500 1949

10000 2260 Data base: 8 de dezembro de 2003 Resultado final

Na Tabela (4.14) e (4.15) estão os tanques sépticos e septos difusores em função do número de bacias sanitárias e número de chuveiros, bem como os volumes dos reservatórios inferiores e superiores necessários.

Elaboramos quatro grupos de bacias sanitárias e chuveiros para facilitar o dimensionamento. O custo médio do metro cúbico de água tratada é de R$ 0,81/m3.



4-16

Tabela 4.14 - Tanques sépticos e número de septos difusores em função do número de bacias

sanitárias e chuveiros.

Bacias

Sanitárias

Chuveiros

Número

de pessoas

Tanque Séptico

(anaeróbio)

Septo difusor Tipo II

(aeróbio)

(litros) 2 4 10 2000 2 2 4 20 3000 2 2 4 30 4000 2 4 8 40 4000 3 4 8 50 5000 3 4 8 60 5000 3 4 8 70 6000 3 6 12 80 6000 4 6 12 90 6000 4 6 12 100 6000 4 6 12 110 7000 4 8 14 120 7000 4 8 14 130 7000 4 8 14 140 8000 4

Tabela 4.15- continuação- Tanques sépticos e número de septos difusores em função do número de bacias sanitárias e chuveiros.

Reservatórios de água não potável

Volume de água não potável disponível

Inferior superior Bacia Sanitária

Outros fins

(litros) (litros) (litros/dia) (litros/dia) 500 500 300 1395 500 500 600 1710 500 500 900 2065

1000 1000 1200 2240 1000 1000 1500 2550 1000 1000 1800 2620 1000 1000 2100 2890 1500 1000 2400 2840 1500 1000 2700 3070 1500 1000 3000 2850 1500 1000 3300 3035 2000 1500 3600 2740 2000 1500 3900 2885 2000 1500 4200 3030



4-17

A Tabela (4.16) e (4.17) apresenta o custo médio de canteiro.

Tabela 4.16 - Custo médio para canteiro de 70 pessoas

Canteiro de obras para 70 pessoas Material Quantidade R$

Tanque séptico de polietileno 6000 litros 2.385,00 1 Septo difusor Tipo II 1.050,00 3 Reservatório inferior polietileno 1000 litros 229,00 1 Reservatório superior polietileno 1000 litros 229,00 1 Bomba, tubulações, sistema liga-desliga e timer Verba Dosador automático de cloro Verba

Volume diário = 4,99m3/dia 5

Numero de dias no ano= 365 Volume anual recuperado(m3)= 1825

Custo total (R$)= 10.040,55 Juros anuais =8% ao ano 8,00

Número de anos = 20 20,00 Amortização anual (R$)= 1.022,65

Custo do reúso R$ 0,81/m3



4-18

Tabela 4.17- continuação- Custo médio para canteiro de 70 pessoas

Total Material Mão de obra Material +mão de obraR$ R$ R$

2.385,00 834,75 3.219,75 3.150,00 1.102,50 4.252,50 229,00 80,15 309,15 229,00 80,15 309,15

450,00 1.500,00 Total= 10.040,55

Total Material Mão de obra Material +mão de obraR$ R$ R$

2.385,00 834,75 3.219,75 3.150,00 1.102,50 4.252,50 229,00 80,15 309,15 229,00 80,15 309,15

450,00 1.500,00 Total= 10.040,55



4-19

4.16 Problemas com as águas cinzas. O maior problema das águas cinzas é que não há normas técnicas brasileiras a respeito e normalmente

se adotam soluções cujos resultados não baseados em pesquisas feitas no Brasil. Recomenda-se cautela em aplicação de águas cinzas em descargas em bacias sanitárias tendo em vista

a falta de norma da ABNT e de responsabilidade técnica de operação e manutenção do sistema de águas cinzas e o quem será o profissional do CREA que colocará a Anotação de Responsabilidade Técnica (ART).



4-20

4.17 Bibliografia e livros recomendados -HOUNSLOW, ARTHUR W. Water quality data- analysis and interpretation. Lewis publishers, 1995 ISBN 0-87371-676-0, 397páginas. -http://www.csbe.org/águas cinzas/contents.htm -http://www.oasisdesign.net/faq/sbebmudgwstudy.htm -http://www.watercasa.org/ -MANCUSO, PEDRO CAETANO SANCHES ET AL. Reúso de Água. Universidade de São Paulo, 2003. ISBN 85-204-1450-8, -MESTRINHO, SUELY S. PACHECO. Geoquímica e contaminação de águas subterrâneas. Ministério de Minas e Energia, Departamento Nacional de Produção Mineral em convênio com ABAS- Associação -ROTOGINE- Kne Plast Indústria e Comércio Ltda. www.kneplast.com.br -TEXAS CHAPTER 310 RULES: e310,11) in -http://www.oasisdesign.net/faq/SBebmudGWstudy.htm

Livro: Agua pague menos Capitulo 05- Aproveitamento de água de chuva


5-1

Capítulo 5 Aproveitamento de água de chuva

Reabilitação de massas aquáticas poluídas ou degradadas para restaurar habitats e ecossistemas aquáticos. Agenda 21



5-2

Nota: este texto nasceu de solicitação do Sinduscon São Paulo Capitulo 5-Aproveitamento de água de chuva de coberturas em áreas urbanas para fins não

potáveis ABNT NBR 15527/07

Diretrizes básicas para um projeto

1. Histórico Aproveitamento da água de chuva é feito desta a antiguidade. O primeiro registgro que se tem do uso

da água de chuva é verificado na pedra Mohabita, data de 830aC, que foi achada na antiga região de Moab, perto de Israel. Esta reliquia traz determinações do rei Mesa, de Moab, para a cidade de Qarhoh, denre as quais destaca-se “...para que cada um de vós faça uma cisterna para si mesmo, na sua casa”

A Fortaleza dos Templarios localizada na cidade de Tomar em Portugal em 1160 dC, era abastecida com água de chuva.

Figura 1- Fortaleza dos Templarios; cidade de Tomar, Portugal, construida em 1160 Os principais motivos que levam à decisão para se utilizar água de chuva são basicamente os

seguintes: Conscientização e sensibilidade da necessidade da conservação da água Região com disponibilidade hídrica menor que 1200m3/habitante x ano Elevadas tarifas de água das concessionárias públicas. Retorno dos investimentos (payback) muito rápido Instabilidade do fornecimento de água pública Exigência de lei específica Locais onde a estiagem é maior que 5 meses Locais ou regiões onde o índice de aridez seja menor ou igual a 0,50.

Em agosto de 2007 terminou o Projeto de Norma 00:001.77-001 da ABNT (Associação

Brasileira de Normas Técnicas). O aproveitamento de água de chuva não pode receber o termo reúso de água de chuva e nem

chamado de reaproveitamento. O termo reúso é usado somente para água que já foi utilizada pelo



5-3

homem em lavagem de mãos, bacia sanitária, lavagem de roupas, banhos, etc. Reaproveitamento é semelhante ao reúso, significando que a agua de chuva já foi utilizada e portanto, não está correto. 2. Objetivo

Objetivo é fornecer diretrizes básicas para o aproveitamento de água de chuva em áreas urbanas para fins não potáveis para os seguintes usos:

descargas em bacias sanitárias, irrigação de gramados e plantas ornamentais, lavagem de veículos, limpeza de calçadas e ruas, limpeza de pátios, espelhos d’água e usos industriais.

Salientamos que a água de chuva será usada para fins não potáveis, não substituindo a água tratada com derivado cloarado e fluor usada para banhos, fazer comida ou ser ingerida, distribuida pelas concessionárias públicas.

Não incluimos a lavagem de roupa devido ao problema do parasita Cryptosporidium parvum que para removê-lo precisamos de filtros lentos de areia. 3. Definições

As seguintes definições são importantes para o entendimento do aproveitamento de água de chuva e a visualizaçao da Figura (2) onde aparece o esquema de aproveitamento de água de chuva. Água de chuva

É a agua coletada durante eventos de precipitação pluviométrica em telhados inclinados ou planos onde não haja passagem de veículos ou de pessoas. As águas de chuva que caem nos pisos residencias, comerciais ou industriais não estão inclusas no sistema proposto.

Figura 2- Esquema de aproveitamento de água de chuva

Água não potável

Entende-se por não potável aquela que não atende a Portaria nº. 518/2004 do Ministério da Saúde Área de captação

Área, em metros quadrados, da projeção horizontal da superfície onde a água é captada. Coeficiente de runoff (C) ou escoamento superficial Coeficiente que representa a relação entre o volume total escoado e o volume total precipitado variando conforme a superfície conforme Tabela (1).



5-4

Tabela 1- Coeficientes de Runoff

MATERIAL COEFICIENTE DE RUNOFF

Telhas cerâmicas 0,8 a 0,9

Telhas esmaltadas 0.9 a 0.95

Telhas corrugadas de metal 0,8 a 0,9

Cimento amianto 0,8 a 0,9

Plástico, pvc 0,9 a 0,95

Conexão cruzada Qualquer ligação física através de peça, dispositivo ou outro arranjo que conecte duas tubulações das quais uma conduz água potável e a outra água de qualidade desconhecida ou não potável. Demanda A demanda ou consumo de água é a média a ser utilizado para fins não potáveis num determinado tempo (anual, mensal ou diário) First flush

Água que cai inicialmente na superficie de captação e é necessaria e suficiente para carrear fuligem, folhas, galhos e detritos. Após três dias de seca os telhados vão acumulando poeiras, folhas, detritos, etc e é aconselhável que o first flush não seja utilizado. Conforme o uso destinado às águas de chuvas pode ser dispensado o first flush dependendo do projetista.

As pesquisas feitas mostram que o first flush varia de 0,4 L/m2 de telhado a 8 L/m2 de telhado conforme o local. Na falta de dados locais sugere-se o uso do first flush no valor de 2 L/m2 de área de telhado. Suprimento

Fonte alternativa de água para complementar o reservatório de água de chuva. Pode ser água da concessionária pública dos serviços de água, poço tubular profundo, caminhões tanques, etc. Reservatório intermediário

Local onde pode ser armazenada a água de chuva para ser utilizada. Se água de chuva for clorada deverá ter tempo de contato mínimo de 15min dentro do reservatório intermediário. 4. Calhas e condutores

As calhas e condutores horizontais e verticais conforme Figura (3) devem atender a ABNT NBR 10844/ 89 sendo que tais dimensionamento são baseados em vazões de projeto que dependem dos fatores meteorológicos e do periodo de retorno escolhido.

Estas vazões não servem para dimensionamento dos reservatórios e sim para o dimensionamento dass calhas e condutores (verticais e horizontais).



5-5

Figura 3-Calha e condutor

Devem ser observados o período de retorno escolhido (Tr), a vazão de projeto e a intensidade

pluviométrica. Nos condutores verticais ou nos condutores horizontais pode ser instalado dispositivos

fabricados ou construidos in loco para o descarte da água do first flush ou para eliminação de folhas e detritos. O dispositivo ou a construção poderá ter operação manual ou automática sendo recomendado a operaçao automatica´

O dispositivo de descarte de água do first flush deve ser dimensionado pelo projetista. Na falta de dados recomenda-se no mínimo 2 mm, ou seja, 2 litros/m2 de telhado.

Caso se julgue conveniente poderão ser instaladas telas ou grades para remoção de detritos. Vazão na calha

Conforme NBR 10844/89 a vazão na calha é dada pela equação: Q= I x A / 60

Sendo: Q= vazão de pico (litros/min) I= intensidade pluviométrica (mm/h) A= area de contribuição (m2)

Os períodos de retorno comumente adotados são Tr=5anos ou Tr=25anos dependendo do risco a ser assumido.

O valor de I=150mm/h é adotado para áreas de projeção horizontal até 100m2. Exemplo 1 Calcular a vazão de pico de uma calha em telhado com área de A=200m2 e intensidade pluviométrica I=150mm/h

Q= I x A / 60=150 x 200/60=500 litros/min Dimensionamento da calha

É usado para dimensionamento da calha a fórmula de Manning: Q=60000 x (A/n) x R (2/3) x S 0,5

Sendo: Q= vazão de pico (L/min) A= área da seção molhada (m2) n= coeficiente de rugosidade de Manning. Para concreto n=0,013 e para plástico n=0,011. R= raio hidráulico= A/P P= perímetro molhado (m) S= declividade da calha (m/m) Exemplo 2



5-6

Dimensionar uma calha retangular com declividade S=0,005m/m, coeficiente de rugosidade de Manning n=0,013 (concreto), com altura de 0,10m, largura de 0,40m.

Área molhada A= 0,10m x 0,40m=0,04m2 Perímetro molhado P= 0,40+ 2 x 0,10= 0,60m Raio hidráulico R= A/P= 0,04m2/ 0,60m= 0,066m

Q=60000 x (A/n) x R (2/3) x S 0,5 Q=60000 x (0,04/0,013) x 0,066 (2/3) x 0,005 0,5= 2171 litros/min

Portanto, pela calha passará a vazão de pico de água de chuva de 2171 litros/min Condutores horizontais

Os condutores horizontais de seção circular que geralmente são assentados no piso podem ser dimensionados usando a fórmula de Manning para seção máxima de altura 0,66D ou usar a Tabela (2) da ABNT e declividade mínima de 0,5% (0,005m/m)

Tabela 2- Capacidade dos condutores horizontais de seçao circular com vazoes em litros/minuto n=0,011 n=0,012 n=0,013 Diâmetro

Interno D

(mm)

0,5%

1%

2%

4%

0,5%

1%

2%

4%

0,5%

1%

2%

50 32 45 64 90 29 41 59 83 27 38 54 75 95 133 188 267 87 122 172 245 80 113 159 100 204 287 405 575 187 264 372 527 173 242 343 125 370 521 735 1.040 339 478 674 956 313 441 622 150 602 847 1.190 1.690 552 777 1.100 1.550 509 717 1.010200 1.300 1.820 2.570 3.650 1.190 1.670 2.360 3.350 1.100 1.540 2.180250 2.350 3.310 4.660 6.620 2.150 3.030 4.280 6.070 1.990 2.800 3.950300 3.820 5.380 7.590 10.800 3.500 4.930 6.960 9.870 3.230 4.550 6.420

Fonte: ABNT NBR 10.844/89

Exemplo 3 Dimensionar um condutor horizontal de PVC para vazão de 500 litros/minuto.

Como não temos a declividade S, adotados S=0,005m/m=0,5% e entrando na Tabela (2) escolhemos um tubo de PVC de 150mm. Condutor vertical

A maneira prática de se dimensionar o coletor vertical é através de área máxima de telhado em função do diâmetro conforme Tabela (3). A norma NBR 10844/89 adota condutor vertical mínimo de 70mm.

Tabela 3- Área máxima de cobertura para condutores verticais de seção circular

Diâmetro do conduto vertical (mm)

Area máxima de telhado (m2)

50 13,6 75 42,0

100 91,0 150 275,0



5-7

Exemplo 4 Dimensionar um coletor vertical de aguas pluviais snedo a área do telhado de 100m2.

Consultando a Tabela (3) usaremos diâmetro de 150mm. 5. Reservatórios ou cisternas

Deverá ser analisada as séries históricas e sintéticas das precipitações locais ou regionais. sendo aconselháel no mínimo um período de 10 anos de dados a serem analizados.

Os governos estaduais e o governo federal possuem base de dados com informaçõs confiáveis como o site da Ana (Agência Nacional das Aguas) http://www.hidroweb.ana.gov.br.

Os reservatórios ou cisternas conforme Figura (4) podem ser: enterrados, semi-enterrado, apoiado ou elevado. Os materiais podem ser concreto, alvenaria armada, materiais plásticos como polietileno, PVC, fibra de vidro e aço inox. Sempre serão vedados a luz solar.

Os reservatórios devem ser construidos como se fosse para armazenamento de água potável

devendo serem tomadas os devidos cuidados para não contaminar a água de chuva coletada dos telhados.

Figura 4- Reservatórios de aço inox apoiados

Devem ser considerados no projeto do reservatório: extravasor, descarga de fundo ou

bombeamento para limpeza, cobertura, inspeção, ventilação e segurança.

O reservatório quando alimentado com água de outra fonte de suprimento de água, deve possuir dispositivos que impeçam a conexão cruzada.

O volume de água de chuva aproveitável depende do coeficiente de runoff, bem como da

eficiência do sistema de descarte do first flush, sendo calculado pela seguinte equação:



5-8

V= P x A x C x η fator de captação Onde: V= volume anual, mensal ou diário de água de chuva aproveitável, em litros; P= precipitação média anual, mensal ou diária, em milímetros; A= área de coleta, em metros quadrados; C=coeficiente de runoff. Normalmente C=0,95 η fator de captação = eficiência do sistema de captação, levando em conta o descarte do first flush.

A eficiência do first flush ou do descarte de filtros e telas variam de 0,50 a 0,90. Um valor prático quando não se têm dados é adotar: C x η= 0,80

No caso do projetista não considerar o first flush sugerimos adotar n=0,90 O volume dos reservatórios devem ser dimensionados com base em critérios técnicos e

econômicos, levando em conta as boas práticas da engenharia, podendo a critério do projetista serem utilizados os métodos contidos nos itens 9 a 14 ou outro desde que devidamente justificado.

Os reservatórios devem ser limpos e desinfetados com solução de derivado clorado, no

mínimo uma vez por ano de acordo com a ABNT NBR 5626/98.

O volume não aproveitável da água de chuva, pode ser lançado na rede de galerias de águas pluviais, na via pública ou ser infiltrado total ou parcialmente, desde que não haja perigo de contaminação do lençol freático.

A descarga de fundo pode ser feita por gravidade ou por bombeamento.

A água reservada deve ser protegida contra a incidência direta da luz solar e calor, bem como

de animais que possam adentrar o reservatório através da tubulação de extravasão. 6. Instalações prediais

As instalações prediais de água fria devem atender a ABNT NBR 5626/98, principalmente quanto as recomendações de separação atmosférica, dos materiais de construção das instalações, da retrossifonagem, dos dispositivos de prevenção de refluxo, proteção contra interligação entre água potável e não potável, do dimensionamento das tubulações e limpeza e desinfecção dos reservatórios, controle de ruídos e vibrações.

As tubulações e demais componentes devem ser claramente diferenciadas das tubulações de água

potável. Pode ser usado cor diferentes ou tarja plastica enrolada no tubo.

Diferentes sistemas de distribuição de água fria, sendo um para água potável e outro para água não potável devem existir em qualquer tipo de edificação, evitando a conexão cruzada e obedecendo a ABNT NBR 5626/98.

Os pontos de consumo, como por exemplo uma torneira de jardim, devem ser identificados

com placa de advertência com a seguinte inscrição “água não potável” e advertencia visual destinada a pessoas que não saibam ler e a crianças.

Recomenda-se que hajam dois reservatórios, sendo um para água potável e outra para água

não potável que será usado para o aproveitamento da água de chuva. 7. Qualidade da água



5-9

Os padrões de qualidade do sistema de água de chuva para água não potável no ponto de uso é opção do projetista podendo conforme a situação podendo ser exigido cloração ou não ou até adotar a Tabela (4) para monitoramento do sistema de aproveitamento de água de chuva.

Tabela 4 – Parâmetros de qualidade de água para uso não potável

Parâmetro Análise Valor Coliformes totais semestral

Ausência em 100 mL

Coliformes termotolerantes semestral

Ausência em 100 mL

Cloro residual livre mensal 0,5 a 3,0mg/L Turbidez mensal < 2,0 uT, para usos menos restritivos < 5,0 uT. Cor aparente (caso não seja utilizado nenhum corante, ou antes, da sua utilização).

mensal < 15 uH

Deve prever ajuste de pH para proteção das redes de distribuição, caso necessário.

mensal pH de 6,0 a 8,0 no caso de tubulação de aço carbono ou galvanizado.

NOTAS uT é a unidade de turbidez. uH é a unidade Hazen.

Não se recomenda em hipótese alguma a transformação da água de chuva em água potável em

áreas urbanas. Mas caso se faça esta opção o tratamento adequado deverá atender à Portaria n° 518/04 do Ministério da Saúde.

Para desinfecção, a critério do projetista, pode-se utilizar hipoclorito de sódio, raios

ultravioleta, ozônio e outros. Em aplicações onde é necessário um residual desinfetante deve ser usado hipoclorito de sodio devendo o cloro residual livre estar entre 0,5 mg/l e 3,0 mg/l.

No caso de água de chuva ser utilizada para lavagem de roupas, tratamentos específicos

adequados que permitam a remoção de parasitas, como por exemplo o Crypstoridium parvum. O tratamento recomendado é o uso de filtros lentos de areia.

Para se ter uma idéia dos preços de análises informamos que para coliformes totais e

termotolerantes o custo é de R$ 40,00/ amostra. Para cor aparente, turbidez e cloro residual livre o custo é de R$ 20,00/amostra conforme Instituto Adolfo Lutz de São Paulo. Fazendo-se os cálculos do custo de monitoramente é de R$ 140,00/ano Mas podemos usar ainda kits para testes para pH e de cloro residual livre que custa somente

R$ 20,00.

8. Bombeamento Quando necessário o bombeamento, o mesmo deve atender a ABNT NBR 12214/92.

Devem ser observadas as recomendações das tubulações de sucção e recalque, velocidades

mínimas de sucção e seleção do conjunto motor-bomba.

Pode ser instalado junto a bomba centrífuga, dosador automático de derivado clorado o qual convém ser enviado a um reservatório intermediário para que haja tempo de contato de no mínimo 15 min.

Um dosador automatico de derivado clorado custa aproximadamente R$ 350,00. Poderá ser

usado hipoclorito de sódio ou outro derivado clorado.



5-10

Figura 5- Bomba centrifuga

9. Manutenção Recomenda-se realizar manutenção em todo o sistema de coleta e aproveitamento de água de

chuva conforme Tabela (5). Tabela 5- Sugestão de frequência de manutenção

Componente Freqüência de manutenção Dispositivo de descarte do escoamento inicial automático Limpeza mensal ou após chuva de

grande intensidade Calhas, condutores verticais e horizontais 2 ou 3 vezes por ano Desinfecção com derivado clorado Manutenção mensal Bombas Manutenção mensal Reservatório Limpeza e desinfecção anual

10. Dimensionamento do reservatório pelo Método de Rippl

O método de Rippl geralmente superdimensiona o reservatório, mas é bom usá-lo para verificar o limite superior do volume do reservatório de acumulaçao de aguas de chuvas.

Neste método pode-se usar as séries históricas mensais (mais comum) ou diárias. S (t) = D (t) – Q (t) Q (t) = C x precipitação da chuva (t) x área de captação V = Σ S (t) , somente para valores S (t) > 0 Sendo que : Σ D (t) < Σ Q (t)

Onde: S (t) é o volume de água no reservatório no tempo t; Q (t) é o volume de chuva aproveitável no tempo t; D (t) é a demanda ou consumo no tempo t; V é o volume do reservatório, em metros cúbicos; C é o coeficiente de escoamento superficial. Exemplo 5- Aplicação prática do método de Rippl Área do telhado A= 100m2 Chuvas médias mensais Precipitação média anual= 1569mm Coeficiente de runoff C=0,80

Na Tabela (6) está a aplicação prática do Metodo de Rippl a um telhado com 100m2 e onde queremos retirar todos os meses 8m3 de água de chuva. Usamos as precipitações médias mensais de janeiro a dezembro. Existem 8 colunas que são explicadas logo após.



5-11

Tabela 6- Dimensionamento do reservatório pelo método de Rippl para demanda constante de 8m3/mês, sendo usado as chuvas médias mensais para uma área de captação de água de chuva de 100m2.

Meses

Chuva média mensal

(mm)

Demanda constante

mensal

(m3)

Área da captação

(m2)

Volume de chuva mensal

(m3)

Diferença entre os

volumes da demanda –

vol. de chuva Col.3 – col. 5

(m3)

Diferença

acumulada da coluna 6 dos valores

positivos

(m3)

Obs.

Coluna 1

Coluna 2

Coluna 3

Coluna 4

Coluna 5

Coluna 6

Coluna 7

Coluna 8

Janeiro 272 8 100 22 -14 E Fevereiro 243 8 100 19 -11 E Março 223 8 100 18 -10 E Abril 89 8 100 7 1 1 D Maio 92 8 100 7 1 2 D Junho 47 8 100 4 4 6 D Julho 40 8 100 3 5 11 D Agosto 30 8 100 2 6 17 D Setembro 82 8 100 7 1 18 D Outubro 121 8 100 10 -2 16 S Novembro 114 8 100 9,0 -1 15 S Dezembro 216 8 100 17 -9 6 S Total 1569 96 m3/ano 126 ≥ 96

m3/ano

E: água escoando pelo extravasor D: nível de água baixando S: nível de água subindo

Vamos passar a explicar as oito colunas da Tabela (6). Coluna 1 –

É o período de tempo que vai de janeiro a dezembro. Coluna 2 –

Nesta coluna estão as chuvas médias mensais em milímetros. Coluna 3 –

Demanda mensal que foi imposta de acordo com as necessidades. A demanda também pode ser denominada de consumo mensal e é fornecido em metros cúbicos.

O volume total da demanda ou do consumo 96m3/ano deve ser menor ou igual ao volume total de chuva da coluna 5 que é 126m3/ano. Coluna 4-

É a área de captação da água de chuva que é suposta constante durante o ano. A área de captação é fornecida em metros quadrados e é a projeção do telhado sobre o terreno. Coluna 5-

Nesta coluna estão os volumes mensais disponíveis da água de chuva. É obtido multiplicando-se a coluna 2 pela coluna 4 e pelo coeficiente de runoff de 0,80 e dividindo-se por 1000 para que o resultado do volume seja em metros cúbicos.

Assim a linha referente ao mês de janeiro é obtida: 272mm x 100 m2 x 0,80 / 1000 = 22 m3

Coluna 6 –

Nesta coluna estão as diferenças entre os volumes da demanda e os volumes de chuva mensais. É na prática a coluna 3 menos a coluna 5. O sinal negativo indica que há excesso de água e o sinal positivo indica que o volume de demanda, nos meses correspondentes supera o volume de água disponível.



5-12

Coluna 7 – Nesta coluna estão as diferenças acumuladas da coluna 6 considerando somente os valores

positivos. Para preencher esta coluna foi admitida a hipótese inicial de o reservatório estar cheia. Os valores negativos não foram computados, pois, correspondem a meses em que há excesso de

água (volume disponível superando a demanda). Começa-se com a soma pelos valores positivos, prosseguindo até a diferença se anule,

desprezando todos os valores negativos seguintes, recomeçando a soma quando aparecer o primeiro valor positivo.

O volume máximo obtido na coluna 7 pelo Método de Rippl é de 18m3. Portanto, o reservatório para regularizar a demanda constante de 8m3/mês deverá ter 18m3 de capacidade. Coluna 8-

O preenchimento da coluna 8 é feito usando as letras E, D e S sendo: E = água escoando pelo extravasor; D= nível de água baixando e S= nível de água subindo.

Supomos desde o inicio que o reservatório está cheio e, portanto, nos meses de janeiro,

fevereiro e março da coluna 6 verificamos que as diferenças são negativas e, portanto, temos que a água está escoando pelo extravasor.

Quando os valores da coluna 6 são positivos o nível de água do reservatório está baixando e isto vai acontecer no mês de abril quando o abaixamento é de 1m3. Em maio de 2m3. Em junho de 6m3. Em julho o abaixamento é de 11m3. Em setembro o abaixamento é de 18m3 e em outubro o reservatório como a coluna 6 é negativa, o volume começa a extravasar.

O volume do reservatório de 18m3, correspondentes a um suprimento de 69 dias de seca (2,3 meses).

Salientamos que geralmente o método de Rippl fornece valores muito elevados para os reservatórios sendo que na prática o método mais usado é o da simulação que se faz por tentativas.



5-13

11. Método da simulação

Para um determinado mês aplica-se a equação da continuidade a um reservatório finito: S (t) = Q (t) + S (t-1) – D (t) Q (t) = C x precipitação da chuva (t) x área de captação Sendo que: 0 ≤ S (t) ≤ V

Onde: S (t) é o volume de água no reservatório no tempo t; S (t-1) é o volume de água no reservatório no tempo t – 1; Q (t) é o volume de chuva no tempo t; D (t) é o consumo ou demanda no tempo t; V é o volume do reservatório fixado; C é o coeficiente de escoamento superficial. Nota: para este método duas hipóteses devem ser feitas, o reservatório está cheio no início da contagem do tempo “t”, os dados históricos são representativos para as condições futuras. Exemplo 6 Verificar o volume de 30m3 de um reservatório pela análise de simulação usando a série sintética da precipitação média mensal, demanda mensal de 30m3/mês, área de captação de 350m2 e coeficiente de runoff C=0,80.

A grande vantagem do método é escolher mais facilmente o dimensionamento mais econômico do reservatório e verificar o risco.

Na Tabela (7) está o exemplo de aplicação da Análise de simulação do reservatório. Tabela 7- Aplicação da Análise de simulação

para reservatório com 30m3 considerando a média mensal das precipitações Mês

Chuva média (mm)

Demanda mensal

constante (m3)

Área de captação

(m2)

Volume de chuva

C=0,80 (m3)

Volume da reservatório

fixado (m3)

Volume do reservatório no

tempo t-1 (m3)

Volume do reservatório no tempo t.

(m3)

Overflow (m3)

Suprimento

de água externo (m3)

P Dt A Qt V St-1 St Ov S

Coluna 1

Coluna 2

Coluna 3

Coluna 4

Coluna 5

Coluna 6

Coluna 7

Coluna 8

Coluna 9

Coluna 10

Jan 272 30 350 76 30 0 30 16 0 fev 243 30 350 68 30 30 30 38 0

Mar 223 30 350 62 30 30 30 32 0 Abr 89 30 350 25 30 30 25 0 0 Mai 92 30 350 26 30 25 21 0 0 Jun 47 30 350 13 30 21 4 0 0 Jul 40 30 350 11 30 4 -15 0 15 Ago 30 30 350 8 30 0 -22 0 22 Set 82 30 350 23 30 0 -7 0 7 Out 121 30 350 34 30 0 4 0 0 Nov 114 30 350 32 30 4 6 0 0 Dez 216 30 350 60 30 6 30 6 0

Total= 1569 360 439 93 44

Vamos explicar a Tabela (7) colunas 1 a coluna 10.



5-14

Tabela (7) Coluna 1:

Constam os meses do ano de janeiro a dezembro. Coluna 2:

São as chuvas médias mensais (série sintética). Coluna 3:

É o consumo mensal de 30m3 de água não potável. Coluna 4:

É a área de captação da chuva que é de 350m2 que é a área de todo o telhado disponível. Coluna 5:

O volume de água de chuva é obtido da seguinte maneira: Coluna 5 = coluna 2 x coluna 4 x 0,80 / 1000 para o resultado sair em metros cúbicos

Para perdas de água por evaporação, perdas de água na autolimpeza supomos o coeficiente 0,80. Coluna 6

Volume do reservatório que é fixado. O volume para este tipo de problema é arbitrado e depois verificado o overflow e a reposição de água, até se escolher um volume adequado. No caso deste exemplo, usamos o volume de 30m3 para o reservatório. Coluna 7:

É o volume do reservatório no inicio da contagem do tempo. Supomos que no inicio do ano o reservatório está vazio e que, portanto a primeira linha da coluna 7 referente ao mês de janeiro será igual a zero. Os demais valores são obtidos usando a função SE do Excel:

SE (coluna 8 < 0 ; 0 ; coluna 8) Coluna 8:

Fornece o volume do reservatório no fim do mês. Assim o volume de 30m3 no mês de janeiro refere-se ao volume do reservatório no último dia de janeiro. Vê-se que o reservatório é considerado cheio.

Obtém-se a coluna 8 da seguinte maneira: Coluna 8 = SE (coluna5 + coluna7 – coluna3 > coluna 6; coluna 7 ; coluna 5 + coluna 7 – coluna 3 )

Nota: a coluna 8 pode resultar em número negativo. Deve ser entendido como água necessária para reposição. Aparecerá o mesmo valor com sinal positivo na coluna 10. Coluna 9:

É relativa ao overflow, isto é, quando a água fica sobrando e é jogada fora. Obtém-se da seguinte maneira:

Coluna 9 = SE (coluna 5 + coluna 7 – coluna 3) > coluna 6 ; coluna 5 + coluna 7 – coluna 3 – coluna 6 ; 0)



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Coluna 10:

É a coluna da reposição da água, que pode vir do serviço público de abastecimento ou de caminhão tanque ou de outra procedência. Coluna 10= SE (coluna 7 +coluna 5 – coluna 3 < 0 ; - (coluna 7 + coluna 5 – coluna 3) ; 0) Comentário sobre a Tabela (7):

No processo de verificação é fornecido o volume de 30m3 e a chuva média mensal adotada. Durante o ano verificamos que haverá overflow de 93m3 e que será necessário 44m3 de água de outra fonte parra suprir o reservatório durante o ano.

O volume de água de chuva considerando o coeficiente de runoff de 0,80 será de 439m3/ano maior que a demanda anual de 360m3.

Para a coluna 8 o reservatório está cheio em janeiro. 12. Método prático do professor Azevedo Neto

V = 0,042 x P x A x T Onde: P é a precipitação média anual, em milimetros; T é o número de meses de pouca chuva ou seca; A é a área de coleta, em metros quadrados; V é o volume de água aproveitável e o volume de água do reservatório, em litros. Exemplo 7 Dada a precipitação mádia anual P=1500mm e área de telhado de A=100m2 numa região que fica sem chuva T=2 meses. V = 0,042 x P x A x T V = 0,042 x 1500mm x 100m2 x 2=12.600 litros= 12,6m3 13. Método prático alemão

Trata-se de um método empírico onde se toma o menor valor do volume do reservatório; 6% do volume anual de consumo ou 6% do volume anual de precipitação aproveitável.

Vadotado= mín (V; D) x 0,06 Sendo: V é o volume aproveitável de água de chuva anual, em litros; D é a demanda anual da água não potável, em litros; Vadotado é o volume de água do reservatório, em litros. Exemplo 8 Calcular um reservatório para aproveitamento de água de chuva usando método Alemão para P=1500mm e área de telhado A=100m2 sendo o consumo médio mensal D=8m3 Vaproveitável anualmente de agua de chuva= 1500mm x 100m2 x 0,8= 120.000 litros=V=120m3 Consumo mensal= 8m3 Consumo anual= D=8m3 x 12= 96m3

Vadotado= mín (V; D) x 0,06 Vadotado= mín (120; 96) x 0,06 Vadotado= 96 x 0,06= 6m3

14. Método prático inglês



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V = 0,05 x P x A Onde: P é a precipitação média anual, em milimetros; A é a área de coleta, em metros quadrados; V é o volume de água aproveitável e o volume de água da cisterna, em litros. Exemplo 9 Dada a precipitação média anual P=1500mm e área de telhado de A=100m2. V = 0,05 x P x A V = 0,05 x 1500 x 100 =7500 litros= 7,5m3 15. Método prático australiano

O volume de chuva é obtido pela seguinte equação: Q= A x C x (P – I)

Onde: C é o coeficiente de escoamento superficial, geralmente 0,80; P é a precipitação média mensal, em milimetros; I é a interceptação da água que molha as superficies e perdas por evaporação, geralmente 2mm; A é a área de coleta, em metros quadrados; Q é o volume mensal produzindo pela chuva, em metros cúbicos.

O cálculo do volme do reservatório é realizado por tentativas, até que sejam uitlizados valores otimizados de confiança e volume do reservatório.

Vt = Vt-1 + Qt – Dt Onde: Qt é o volume mensal produzido pela chuva no mês t; Vt é o volume de água que está no tanque no fim do mês t, em metros cúbicos; Vt-1 é o volume de água que está no tanque no início do mês t, em metros cúbicos; Dt é a demanda mensal, em metros cúbicos; Nota: para o primeiro mês consideramos o reservatório vazio. Quando (Vt-1 + Qt – D) < 0, então o Vt = 0 O volume do tanque escolhido será em metros cúbicos.



5-17

Exemplo 10 Calcular o volume do reservatório para aproveitamento de água de chuva em area de telhado de A=100m2, coeficiente de runoff C=0,80, interceptação I=2mm e demanda constante mensal D=8m3

Na Tabela (8) estão os cálculos efetuados. Tabela 8- Método Australiano

Meses Prec. Mensal Área Runoff Interceptação Vol. Chuva Q Demanda D Vt (mm) (m2) C (mm) (m3) (m3) (m3)

Jan 272 100 0,8 2 22 8 14 fev 243 100 0,8 2 19 8 25 Mar 223 100 0,8 2 18 8 35 Abr 89 100 0,8 2 7 8 34 Mai 92 100 0,8 2 7 8 33 Jun 47 100 0,8 2 4 8 28 Jul 40 100 0,8 2 3 8 23

Ago 30 100 0,8 2 2 8 18 Set 82 100 0,8 2 6 8 16 Out 121 100 0,8 2 10 8 18 Nov 114 100 0,8 2 9 8 18 Dez 216 100 0,8 2 17 8 28 Total 1569

O volume do reservatório de aproveitamento de água de chuva será de 35m3.

16 Confiança

Confiança = (1 - Pr) Recomenda-se que os valores de confiança estejam entre 90% a 99%.

Pr = Nr / N Sendo: Pr é a falha Nr é o número de meses em que o reservatório não atendeu a demanda, isto é, quando Vt = 0; N é o número de meses considerado, geralmente 12 meses; Exemplo 11 Calcular a falha e a confiança de um sistema de aproveitamento de água de chuva em que durante 3 meses o reservatorio nao conseguiu atender à demanda. N= 12meses Nr= 3 meses Pr= Nr/N= 3/12=0,25 Portanto, a falha é o,25 ou seja 25%

A confiança no sistema é Confiança = (1 - Pr)= 1-0,25= 75

O sistema de aproveitamento de água de chuva funcionamento durante o ano com 75% de confiança.



5-18

17. Dimensionamento do reservatório de autolimpeza Na Figura (5) está um esquema do sistema de aproveitamento de águas pluviais onde aparece a caixa do first flush, ou seja, o reservatório de autolimpeza que funciona automaticamente.

Sem dúvida a grande dificuldade é dimensionar o tamanho do reservatório em que a água do first flush será depositada para ser descartada, quando se supõe esta alternativa. Podemos também fazer projetos em que deixamos a sujeira do telhado relativa ao first flush ser depositada no fundo do mesmo.

Figura 5- Esquema de funcionamento do reservatório de autolimpeza Uma maneira que encontramos para dimensionar a caixa de autolimpeza, isto é, que ela seja feita

automaticamente sem a interferência humana é imaginarmos um reservatório que tenha o volume do first flush e que o esvaziamento do mesmo seja feito em 10min aproximadamente.

O valor de esvaziamento de 10min, foi tomado empiricamente, pois este é o tempo que leva para que a água levar para ficar limpa.

Usamos a equação do orifício: Q= Cd x A (2 x g x h)0,5

Sendo: Q= vazão de saída do orifício (m3/s) G= aceleração da gravidade=g=9,81m/s2 h= altura de água sobre o orifício (m). É a metade da altura da caixa. A= área da seção do orifício (m2) Cd= coeficiente de descarga do orifício=0,62 Exemplo 12 Dimensionar a caixa do first flush de um telhado com A=1000m2.

Como não temos mais informações adotamos para o first flush 2 litros/m2 de área de telhado. Assim teremos:

V= 1000m2 x 2 litros/m2 = 2000 litros= 2m3 Portanto, a caixa deverá ter volume de 2m3 Este volume deverá ser escoado pelo fundo da caixa em aproximadamente 10min. Vamos estimar as dimensões da caixa que terá 2m3. Tendo em vista condições locais podemos

estimar que a altura deva ser de 0,80m. Supondo que o comprimento seja o dobro da largura L. teremos: V= L x 2 L x 0,80= 2m3 e, portanto L2= 2/(2 x 0,80) = 1,25m e então L= 1,12m A largura será de 1,12m e o comprimento 2 x L= 2,24m



5-19

As dimensões são: 1,12m x 2,24 x 0,80 = 2,0m3 Como a profundidade da caixa do first flush é de 0,80m para a equação do orifício entramos com a metade da altura:

h= 0,80/2= 0,40m Q= Cd x A (2 x g x h)0,5

Q= 0,62 x A (2 x 9,81 x 0,4)0,5 Q= 1,737 x A

Mas Q= 2m3/ 10min= 2m3/(10min x 60s) =0,0033m3/s Substituindo teremos: Q=1,737 x A 0,0033=1,737 x A A= 0,0019m2 Mas o orifício é circular e, portanto: A= PI x D2 /4 D= (4 x A/ PI) 0,5

D= (4 x 0,0019/ 3,1416) 0,5=0,049m. Adotamos D=0,05m, ou seja, D=50mm 18. Custos

Os custos dos reservatórios variam com o material, com a solução escolhido da posição do reservatório e das condições locais. Estão inclusos nos custos o custo de calhas, condutores e bomba centrifuga.

Na média o custo do reservatório varia de US$ 150/m3 a US$ 200/m3 (base:maio de 2007 1US$=R$2,00) de água reservada.. Exemplo 13 Calcular o custo de um reservatório de concreto com 26m3. 20 m3 x US$ 150/m3= US$ 3000

Supondo 1US$= R$ 2,00 teremos o custo total incluindo reservatório, condutores verticais, bombas etc de R$ 6.000,00

19. Previsão de consumo de água

Há sempre uma grande dificuldade em se prever o consumo de água não potável para se usar a água de chuva.

A Tabela (9) de Vickers, 2001 mostra as porcentagens dos tipos de uso residencial. Assim numa casa se gasta 27% da água nas descargas nas bacias sanitárias, 17% nos chuveiros, 22% na lavagem de roupa, etc.

A média de consumo brasileiro é de 160 litros/diaxhabitante e, como pode ser verificado na Tabela (9), a economia de água potável seria de 27% se utilizarmos água de chuva apenas nas descargas de bacias sanitárias.



5-20

Tabela 9- Tipos de usos e porcentagem de utilização de consumo interno de uma residência

As Tabelas (10) e (11) fornecem parâmetros para calculo do consumo interno e externo de uma

residência. Tabela 10- Parâmetros de engenharia de consumo interno de uma residência

Parâmetros

Uso interno

Unidades Inferior Superior Mais provável

Gasto mensal m3/pessoa/mês 3 5 4 Número pessoas na casa

pessoa 2 5 3,5

Descarga na bacia Descarga/pessoa/dia

4 6 5

Volume de descarga

Litros/descarga 6,8 18 9

Vazamento bacias sanitárias

Percentagem 0 30 9

Freqüência de banho

Banho/pessoa/dia 0 1 1

Duração do banho Minutos 5 15 7,3 Vazão dos chuveiros

Litros/segundo 0,08 0,30 0,15

Uso da banheira Banho/pessoa/dia 0 0,2 0,1 Volume de água Litros/banho 113 189 113 Máquina de lavar pratos

Carga/pessoa/dia 0,1 0,3 0,1

Volume de água Litro/ciclo 18 70 18 Máquina de lavar roupa

Carga/pessoa/dia 0,2 0,37 0,37

Volume de água Litro/ciclo 108 189 108 Torneira da cozinha

Minuto/pessoa/dia 0,5 4 4

Vazão da torneira Litros/segundo 0,126 0,189 0,15 Torneira de banheiro

Minuto/pessoa/dia 0,5 4 4

Vazão da torneira Litros/segundo 0,126 0,189 0,15



5-21

Tabela 11- Parâmetros de engenharia de consumo externo de uma residência

Uso externo Unidades Valores Casas com piscina Porcentagem 0,1 Gramado ou jardim Litros/dia/m² 2 Lavagem de carros litros/lavagem/car

ro 150

Lavagem de carros: freqüência

Lavagem/mês 4

Mangueira. de jardim 1/2"x20m.

Litros/dia 50

Manutenção de piscina litros/dia/m² 3 Perdas p/ evaporação em

piscina Litros/dia/m² 5,75

Reenchimento de piscinas anos 10 Tamanho da casa m² 30 a 450 Tamanho do lote m² 125 a 750

Exemplo 14 Residência com 5 (cinco) pessoas com área construída de 450 m², em terreno com área de 1.200 m². A

piscina tem 5 m x 8 m x 1,6 m. O número total de automóveis é 2 (dois). A área de jardim é de aproximadamente 500m². Vamos calcular o uso interno e o uso externo da água na referida residência. Vamos calcular o volume mensal de água consumido para uso interno e para uso externo. USO INTERNO Bacia Sanitária

Consideremos que cada pessoa ocupe a bacia sanitária 5 (cinco) vezes ao dia e que o volume de cada descarga seja de 9 litros. Consideremos ainda um vazamento de 8% em cada descarga.

Teremos então: 5 pessoas x 5 descargas/pessoa/dia x 9 litros/descarga x 1,08 (vazamentos) x 30 dias = 7.290 litros/mês. Lavagem de roupa

Como existe máquina de lavar roupa, suponhamos que a carga seja de 0,2 carga/pessoa.dia, com 170 litros por ciclo. Teremos:

5 pessoas x 0,2 carga/pessoa/dia x 170 litros/ciclo x 30 dias = 5.100 litros/mês. Não usaremos a água de chuva para a lavagem de roupas.

Em resumo o consumo interno da casa em que poderá ser usada a água de chuva, isto é, água não

potável é de 12.390 litros/mês conforme Tabela (12).

Tabela 12-Exemplo de aplicação – uso interno Uso Interno Consumo em

litros/mês Bacia Sanitária 7.290 Soma total do uso interno = 7.290

USO EXTERNO O uso externo da casa são a rega de jardins, passeios, lavagem de carros etc. Gramado ou Jardim

Como a área de jardim de 500 m² e como se gasta 2 litros/dia/m² e ainda sendo a freqüência de lavagem de 12 (doze) vezes por mês, ou seja, 0,40 vezes/mês teremos:

500 m² x 2 litros/dia/m² x 0,40 vezes/mês x 30 dias = 12.000 litros/mês. Lavagem de carro

Considerando a freqüência de lavagem de carros de 4 vezes/mês e que o gasto seja de 150 litros por lavagem teremos: 2 carros x 150 litros/lavagem x 4 = 1.200 litros/mês.



5-22

Piscina A piscina tem área de 5m por 8m, ou seja, 40m2. Sendo a manutenção da mesma feita 8 (oito) vezes por

mês, isto é, freqüência de 0,26 vezes/mês e como o consumo de água de manutenção da piscina é de 3 litros/dia/m² teremos:

3 litros/dia/m² x 40 m² x 0,26 x 30 dias = 936L/mês Não faremos a manutenção de água da piscina com a água de chuva. Mangueira de Jardim

Supondo que a mangueira de jardim seja usada em 20 dias por mês teremos: 50 litros/dia x 20 dias = 1.000L/mês

Tabela 13-Exemplo de aplicação – Uso externo Uso externo Consumo mensal

em litros Gramado ou Jardim 12.000 Lavagem de carro 1.200 Mangueira de Jardim 1.000

Soma total do uso externo= 14.200

Tabela 14- Exemplo de usos interno e externo de uma casa que pode ser usada água de chuva Usos da água na

residência Volumes mensais

Uso interno 7.290 litros Uso Externo 14.200 litros

Total 21.490 litros

A captação de água de chuva poderá ser usada mensalmente 7.290litros para uso interno e 14.200 litros para uso externo, totalizando 21.490 litros/mês, conforme Tabela (14).

Usando o Método de Rippl conforme Tabela (15) o reservatório terá no máximo o volume de 26m3.



5-23

Tabela 15- Método de Rippl

Mês

Chuva Média Mensal (mm)

Demanda Mensal

(m³)

Área de

Captação (m²)

Volume

de Chuva Mensal

(m³)

Diferença entre Demanda e Volume

de Chuva (m³)

Diferença Acumulada da Coluna 6 dos Valores

Positivos (m³)

Janeiro 272 22 450 97 -75 Fevereiro 243 22 450 87 -65 Março 223 22 450 80 -58 Abril 89 22 450 31 -9 Maio 92 22 450 32 -10 Junho 47 22 450 16 6 6 Julho 40 22 450 14 8 14 Agosto 30 22 450 10 12 26 Setembro 82 22 450 29 -7 19 Outubro 121 22 450 43 -21 -1 Novembro 114 22 450 40 -18 Dezembro 216 22 450 77 -55

Total 1569 264 556 20 Qualidade da água de chuva

Foi muito discutido os parâmetros de qualidade de água de chuva que se devia adotar, pois não encontramos em nenhum texto estrangeiro ou mesmo na norma alemã nada sobre o assunto.

Baseado na experiência do CIRRA, o dr. José Carlos Mierza apresentou alguns parâmetros básicos que devem ser seguidos conforme o uso e dos perigos de contato humano com a mesma.

Quando o uso for restritivo a norma recomenda que o cloro residual livre esteja entre 0,5mg/L a 3mg/L e que a sua verificação seja mensal.

Quanto a turbidez deve ser menor que 5 uT (unidade de turbidez) e, em alguns casos mais restritivos, ser menor que 2 uT.

A cor aparente deve ser menor que 15 uH (unidade Hazen) e deverá ser verificado mensalmente. Quanto a coliformes totais e termotolerantes deverão estar ausentes em amostras semestrais de 100mL

cada. No que se refere ao pH deverá estar entre 6,0 e 8,0.



5-24

21. Filtros lentos de areia

Os filtros lentos de areia foram os primeiros sistemas de filtração de abastecimento público. Os filtros cerâmicos, panos e em carvão foram criados antes. Os filtros lentos de areia caíram em desuso quando surgiram os filtros rápidos, mas devido a facilidade com que podem reter microorganismos, eles estão de volta.

O objetivo é usar como água bruta a água de chuva precipitada em telhados e captada, melhorando sua qualidade, mas ainda a mesma continua sendo não potável. A idéia é dar uma melhoria qualitativa para fins de uso não potável.

Iremos nos deter somente nos filtros lentos de areia descendentes, sendo aquele em que se forma uma camada de bactérias de mais ou menos 5cm chamada schmutzdeche que é responsável pelo incremento na retenção de impurezas muito finas.

Na Figura (6) vemos um esquema de um filtro lento de areia. Notar que a água entra por cima e sai também por cima acima da camada do schmutzdeche.

O regime de escoamento pode ser continuo ou descontinuo como o aproveitamento de água de chuva. Junto a superfície da camada de areia dos filtros lentos, após algum tempo de funcionamento

dependendo da qualidade da água bruta, forma-se uma camada de impurezas, de natureza gelatinosa, compreendendo microorganismos aquáticos em grande quantidade em 5 a 15 dias.

O fluxo da água deve ser regularizado a fim de não romper o biofilme que se forma. Vantagens e desvantagens dos filtros lentos de areia As vantagens do filtro lento de areia são:

• Remoção de parte da turbidez, • Remoção de bactérias do grupo coliformes, maior que 3log, ou seja, 99,9%. • Baixo custo de construção quando a área for pequena. • Simplicidade de projeto. • Não precisa de produtos químicos como pré-tratamento • A falha no funcionamento do filtro lento de areia resulta numa perda de produção e não na perda da

qualidade da água tratada. • Podem trabalhar com fluxo de água intermitente.

As desvantagens do filtro lento de areia são:

• A turbidez da água bruta não pode ser maior que 30 uT. • A água bruta não deve possuir quantidade elevada maior do que 10.000 células/ml (ou 1mm3 /L de

biovolume) cianobactérias conforme Portaria 518/2004. • A remoção da cor geralmente é pouca ou baixa.

Taxa de filtração

A camada filtrante é constituída por areia mais fina e a velocidade com que a água atravessa a camada filtrante é relativamente baixa.

As taxas de filtração geralmente ficam compreendidas entre 2m3/m2.dia (83litros/m2.hora) a 6 m3/m2/dia (250 litros/m2 .hora).

O funcionamento recomendado de um filtro lento de areia é de 100 litros/m2. hora (0,1m3/m2 x h ou 0,1m/h). A Organização Pan-americana da Saúde, 2003 recomenda valor menor ou igual 0,2m/h (200 litros/m2 x h)



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Figura 6- Esquema de um filtro lento de areia lento descendente com entrada e saída por cima em nível superior a camada de areia.

Salientamos que o filtro lento de areia não torna a água potável, pois para isto deverá atender a

todos os requisitos da Portaria 518/04 do Ministério da Saúde.

Conclusão: A norma ABNT NBR 15527/07 data de setembro de 2007 e entrará em vigor seis meses depois ou seja,

março de 2007. A partir daí todos os projetos no Brasil deverão obedecê-la.

Engenheiro Plínio Tomaz setembro de 2007

Conselheiro do CREA-SP [email protected]



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22. Bibliografia e livros consultados -ABNT (ASSOCIAÇAO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS). Projeto de captação de água de superfície para abastecimento público. NBR 12213 de abril de 1992. -ABNT (ASSOCIAÇAO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS). Estudos de concepção de sistemas públicos de abastecimento de água. NBR 12211 de abril de 1992. -ABNT (ASSOCIAÇAO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS). Instalação predial de água fria. NBR 5626 de setembro de 1999. -ABNT (ASSOCIAÇAO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS). Instalações prediais de águas pluviais. NBR 10844 de dezembro de 1989. -ABNT (ASSOCIAÇAO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS). Projeto de estação de tratamento de água para abastecimento público. NBR 12216 de abril de 1992 -ABNT (ASSOCIAÇAO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS). Projeto de reservatório de distribuição de água para abastecimento público. NBR 12217 de julho de 1994. -ABNT (ASSOCIAÇAO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS). Projeto de sistema de bombeamento de água para abastecimento público. NBR 12214 de abril de 1992. -ABNT (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS). Água de chuva- Aproveitamento de coberturas em áreas urbanas para fins não potáveis – Requisitos, setembro de 2007. NBR 15527/07. -BOTELHO, MANOEL HENRIQUE CAMPOS E RIBEIRO JR, GERALDO DE ANDRADE.Instalações Hidráulicas prediais feitas para durar- usando tubos de PVC. São Paulo: Pro, 1998, 230 p. -MACEDO, JORGE ANTONIO BARROS DE. Subprodutos do processo de desinfecção de água pelo uso de derivados clorados. Juiz de Fora, 2001, ISBN 85-901.568-3-4. -MAY, SIMONE. Estudo da viabilidade do aproveitamento de água de chuva para consume não potável em edificação. Dissertação apresentada à Escola Politécnica da Universidade de São Paulo para obtenção do titulo de mestre em engenharia.São Paulo, 2004. -MINISTERIO DA SAUDE. Portaria 518 de 25 de março de 2004. Estabelece os procedimentos e responsabilidades relativos ao controle e vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade e dá outras providencias. -ORGANIZACION PANAMERICA DE LA SALUD. Hojas de divulgación técnica ISSN:1018-5119 HDT Nº 88 MARZO 2003. -TEXAS, The Texas Manual on Rainwater Harvesting, 3a edição 2005, Austin, Texas, 88 páginas. -THOMAS, TERRY E REES, DAI. Affordable Roofwater Harvesting in the Humid Tropics. International Rainwater Catchment Systems Association Conference, 6 a 9 de julho de 1999, Petrolina, Brasil. -THOMAS, TERRY et al. Bacteriological quality of water in DRWH- Rural Development. Germany: 2001, Rainwater International Systems de 10 a 14 de setembro de 2001 em Manheim. -TOMAZ, PLINIO. Aproveitamento de água de chuva para áreas urbanas e fins não potáveis. Navegar Editora, São Paulo, 2005, 2ª ed., 180p. ISBN 85-87678-23-x. -TOMAZ, PLÍNIO. Conservação da água. Editora Parma, Guarulhos, 1999, 294 p. -TOMAZ, PLINIO. Previsão de consumo de água- Interface das instalações prediais de água e esgotos com os serviços públicos. Navegar Editora, São Paulo, 2000, ISBN 85-87678-02-07, 250p. -VICHKERS, AMY. Handbook of Water Use and Conservation. Massachusetts, 2001, ISBN 1-9315579-07-5, WaterPlow Press, 446p.

Livro: Água pague menos Capitulo 06- Conservação da água


6-1

Capítulo 6 Conservação da água Os países desenvolvidos aceitaram compromissos diferenciados de redução ou limitação de emissões entre 2008 e 2012 (representando, no total dos países desenvolvidos, redução em pelo menos 5% em relação as emissões combinadas de gases de efeito estufa de 1990). Protocolo de Quioto, Japão, 1997



6-2

SUMÁRIO

Ordem

Assunto

Capítulo 6 - Conservação da água 6.1 Água doce no mundo 6.2 Disponibilidade Hídrica de um país: m3/hab/ano (Nações Unidas) 6.3 As atitudes a serem tomadas: Shiklomanov 6.4 Conservação da água 6.5 Estratégias para conservação da água: 6.6 Submetering 6.7 Reciclagem e reúso da água 6.8 Água Industrial 6.9 Medidas não convencionais para conservação da água

6.10 Aproveitamento de águas de chuvas 6.11 Bibliografia



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6.1 Água doce no mundo Mar Aral (Rússia): dois rios secaram. Plantação de algodão

Rio Colorado (EUA) Rio Nilo: 1900- 85 km3/ano 52 km3/ano 42 km3/ano Índia e China: superexplotação da água subterrânea

A água é um recurso finito

Volume total 1.386 milhões de km3 de água na Terra Água salgada 97,5% Água doce 2,5% Total 100,0%

Água doce (Shiklomanov,1998). 68,90% estão congelados nas calotas polares do Ártico, Antártida e nas regiões montanhosas. 29,90% água subterrânea compreende do volume total de água doce do planeta. 0,266% da água doce representa toda a água dos lagos, rios e reservatórios (0,007% do total de água doce

e salgada) 0,934% biomassa e atmosfera sob a forma de vapor 100,000% Total

Brasil : 12% da água doce do mundo

Recursos hídricos Região Norte 68,5% Nordeste 3,3% Sudeste 6,0%, Sul 6,5% Centro-Oeste 15,7%. População Região Norte 6,83% Nordeste 28,94% Sudeste 42,73%, Sul 15,07% Centro-Oeste 6,43%.

6.2 Disponibilidade Hídrica de um país: m3/hab/ano (Nações Unidas) Países “muito pobres” ou com “escassez de água” < 500 m3/hab/ano. Líbia, Arábia Saudita, Israel,

Jordânia, Singapura entre outros. Os países ”pobres em águas” 500 m3/hab/ano <índice < 1000m3/hab/ano. Egito, Quênia, Cabo Verde e o

baixo Colorado, nos Estados Unidos. Países com “estresse de água” <1000m3/hab/ano Países com “abastecimento regular” 1000 m3/hab/ano<índice<2000 m3/hab/ano. Paquistão, Etiópia,

Ucrânia Bélgica, Polônia. Países “suficientes” 2000 m3/hab/ano <índice <10000 m3/hab/ano. Alemanha, França, México, Reino

Unido, Japão, Itália, Índia, Holanda, Espanha, Cuba, Iraque, Estados Unidos e outros. Países “ricos em água” 10.000 m3/hab/ano <índice <100.000 m3/hab/ano. Brasil, Austrália, Colômbia,

Venezuela, Suécia, Rússia, Albânia, Canadá, Argentina, Angola. Países “muito ricos em água” >100.000 m3/hab/ano. Guiana Francesa, a Islândia, o Gabão, o Suriname e

a Sibéria (Rússia). Brasil “rico em água” 35.732 m3/hab/ano. São Paulo possui 2.209 m3/hab/ano Região Metropolitana de São Paulo- 201 m3/hab/ano Pernambuco 1.270 m3/hab/ano. Israel 470m3/hab/ano Ceará que tem 2.279 m3/hab/ano.



6-4

Amazonas tem 773.000 m3/hab/ano Roraima 1.506.488 m3/hab/ano (maior do Brasil) Mundo: 7.300 m3/hab/ano (ano 2000) Maior uso da água é na agricultura e na irrigação. População do mundo: 6 bilhões Shiklomanov, março de 2000: situação atual: 35% da população do planeta está em regiões com estresse de água.

População ano 2025-8 bilhões- 66% da população mundial estará com estresse de água (WHYCOS, 2000).

Exemplos: o Peru –1990-1.790 m3/hab/ano. Ano 2025 -980 m3/hab/ano. Tanzânia –1990- 2.780 m3/hab/ano. Ano 2025 -900 m3/hab/ano. As ações antropogênicas: piora o problema. Aquecimento global da atmosfera. Poluição dos mananciais

superficiais e subterrâneos.

UNESCO,1999 A utilização dos recursos hídricos deve ser sustentável, isto é, deve ser administrado globalmente, com o

objetivo de atender a sociedade agora e no futuro, mantendo a integridade ecológica, ambiental e hidrológica. Portanto, o desenvolvimento sustentável da água necessita de um compromisso no presente, para atender as nossas necessidades sem comprometer as futuras gerações.

6.3 As atitudes a serem tomadas: Shiklomanov

1. Proteção dos recursos hídricos através de um decréscimo drástico no consumo da água, especialmente

na irrigação e indústria.

2. Cessação ou redução das descargas de águas residuárias nas bacias hidrográficas.

3. Melhor utilização da água através de planejamento a longo prazo, das águas de escoamento superficial dependendo da época sazonal.

4. Uso da água salgada ou salobra através da dessalinização térmica ou osmose reversa. Água do mar: US$0,50/m3 a US$0,80/m3 Água salobra: US$0,20/m3 a US$0,35 /m3

5. Intervenção ativa no processo de precipitação das águas de chuvas. 6. Uso da água das geleiras, das águas seculares dos grandes lagos e dos aqüíferos subterrâneos.

Aqüífero Botucatu (chamado de Aqüífero Guarani) 35.000 km3 de água renovável. Rebocar geleiras (água doce) para as grandes cidades litorâneas, tais como Nova Iorque e outras.

7. Redistribuição dos recursos hídricos através do território. Transferência de parte da água do Rio São Francisco (eixo leste para a Paraíba com 16m3/s) e eixo

norte para o Ceará com 48m3/s) Aqueduto do rio Colorado localizado na Califórnia (EUA) Container de 10.000 toneladas rebocado por navio Turquia

6.4 Conservação da água

Conservação da água é um conjunto de atividades com objetivo de:

- Reduzir a demanda da água; - Melhorar o uso da água e reduzir as perdas e desperdícios da mesma;

- Implantar práticas agrícolas para economizar a água.

Benefícios obtidos com a conservação da água: - Economia de energia elétrica;



6-5

- Redução de esgotos sanitários; - Proteção do meio ambiente nos reservatórios de água e nos mananciais subterrâneos.

Medidas convencionais de conservação da água 6.5 Estratégias para conservação da água:

Providence - Estado de Rhode Island - Estados Unidos, apresentou no congresso de Conservação da água de 1993, realizado em Las Vegas, Nevada, conforme Tabela (6.1).

Tabela 6.1 - Medidas convencionais de conservação da água

Medidas convencionais de conservação da água

Porcentagem aproximada de economia prevista

Consertos de vazamentos nas redes públicas 32%

Mudanças nas tarifas

26%

Leis sobre aparelhos sanitários

19%

Consertos de vazamentos nas casas

8%

Reciclagem e reúso da água

7%

Educação pública

5%

Redução de pressão nas redes públicas 3% Total 100% Estimativa das medidas convencionais para conservação da água. Mudanças nas tarifas

Estados Unidos - estrutura tarifária decrescente, tarifas uniformes, tarifa crescente. Brasil - tarifa crescente, aliada as tarifas sociais para possibilitar o uso da água para pessoas de baixa

renda. Em geral, adota-se um mínimo de 10m3/mês subsidiado internamente pelos consumidores de maior consumo.

Avaliação do consumo de água - com relação a algumas variáveis como preço, renda, número de pessoas que moram numa casa é importante para as ações de conservação da água em relação a tarifa.



6-6

Figura 6.1 - Medidas convencionais de conservação da água

Elasticidade da demanda - o quociente entre a porcentagem da variação na quantidade da demanda pela porcentagem na variação do preço (renda ou número de pessoas na casa), conforme Tabela (6.2). Toma-se o valor da elasticidade em valor absoluto. Se o valor obtido for maior que 1 (um) a demanda é elástica e, se for menor que 1 (um), a demanda é inelástica.

Existem produtos inelásticos como o sal. Diminuindo o preço do sal, o consumo não será alterado. Se aumentarmos o preço do sal, o consumo será o mesmo.

Tabela 6.2-Elasticidade do consumo em relação ao nível de renda, preço da água e número de habitantes na casa

nas diversas categorias Elasticidade Categoria de consumo

Nível de Renda Preço da Água Número de habitantes Residência uni-familiar +0,3 a +0,5 -0,2 a –0,4 +0,2 a +0,5 Edifícios multi-familiares

+0,4 a +0,6

0 a –0,2

+0,3 a +0,5 Comércio

-0,1 a –0,3

Indústria

-0,1 a –0,3

Preço/m3 da tarifa de água em 15 países do mundo

Na Tabela (6.3) estão os preços das tarifas de 15 paises. National Utility Service (NUS) em 15 países sobre o custo do m3 da tarifa de água no mundo Os alemães pagam a água mais cara do mundo e os canadenses a mais barata Os americanos pagam US$0,66/m3 em média enquanto que os alemães pagam US$2,44/m3

Guarulhos- US$0,70/m3 (média distribuída- SAAE paga US$0,25/ m3).


19%Redução de

Pressão3%

Conserto de Vazamentos

32%Conserto de

Vazamentos nas casas

8%

Reciclagem e Reuso

7%

Mudanças nas Tarifas26%

Educação Pública

5%



6-7

Tabela 6.3 Preço/m3 da tarifa de água em 15 países do mundo

País

Custo do m3 da água

US$/m3

Porcentagem de acréscimo ou decréscimo da tarifa em relação ao ano anterior

Alemanha 1,89 15,2 Dinamarca 1,62 12,5 Bélgica 1,53 21,4 Holanda 1,24 2,2 França 1,22 -0,9 Inglaterra 1,17 6,3 Itália 0,75 1,3 Finlândia 0,68 -6,2 Irlanda 0,62 6,9 Suécia 0,57 -2,2 Espanha 0,56 0 Austrália 0,49 -39,4 Estados Unidos 0,47 -1,4 África do Sul 0,45 22,8 Canadá 0,40 4,3

Educação pública

Televisão, rádio, jornais e panfletos não ultrapassam de 5% do total de economia de água que se pode fazer.

Palestras em escolas, visitas técnicas e assessoramento às indústrias, encorajando as medidas de conservação da água.

Conserto de vazamentos no sistema de distribuição de água potável

Reparos nas redes e ligações de água - bem como instalar de medidores da água em setores da rede para conhecimento a distância (telemetria) das vazões e constatar a perda de água quando ela acontecer (tempo real).

Reabilitação - anual de cerca de 1% da rede de distribuição, isto é, a reconstrução de trechos muito velhos que apresentam problemas de construção ou de material inadequado.

Os vazamentos nas redes e ligações de água em Guarulhos são de 22m3/km/dia enquanto que na Inglaterra é 8,4m3/km/dia e na Alemanha 3,7m3/km/dia.

Redução de Pressão da água nas redes públicas

Economia de água de cerca de 3%.

Válvula redutora de pressão (VRP) moderna com comando a distância usando telemetria que realmente funcionam.


Nos Estados Unidos em 24 de outubro de 1992 foi promulgada Lei Federal 102-486 - Energy Policy Act,

Bacia sanitária: 6 litros/descarga (EUA)

Torneiras: 10 litros/minuto(EUA)

Descargas em mictórios: 3,8 litros/descarga(EUA) Chuveiros: 10 litros/minuto(EUA)

IPT em 1986 - variavam de 20 litros/descarga a 12 litros/descarga,



6-8

México - substituídas em 1998, gratuitamente, 350.000 bacias sanitárias possibilitando o abastecimento de mais de 250.000 pessoas.

Caixa de descarga da Docol para 6 litros.

Figura 6.2 - Caixa de descarga com 6 litros/descarga junto da bacia sanitária Para economizar água, a caixa de descarga Docol consome de 6 litros/descarga a 9 litros/descarga. O

volume de 6 litros ou 9 litros é determinado pela bacia sanitária. Atualmente existem bacias que precisam de 6 litros e outras de 9 litros.

Arejadores da Docol

Figura 6.3 - Arejador que é instalado na torneira de cozinha

Torneira com sensor que abre automaticamente (Docol) Figura 6.4 - Torneira com sensor

Bateria: A torneira é alimentada por bateria de 9 volts. Possui led interno na lente que indica quando a bateria está fraca.



6-9

Hidrômetros em apartamentos 6.6 Submetering

Submetering é o que chamamos aqui de sub-medidor. Hidrômetro principal (master) e sub-medidores em cada apartamento. Foi usado no Brasil pela primeira vez em 1970, no Parque Cecap, antigo Conjunto Zezinho Magalhães Prado. Guarulhos - temos a Lei 4650 de 27 de setembro de 1994, que exige que apartamentos com área menor que 100m2 tenham hidrômetros individuais. A economia de água pode chegar a 30%, comparando-se quando o apartamento não tinha hidrômetro. Em Guarulhos existem mais de 20.000 apartamentos com medição individualizada.

Pernambuco - na cidade de Recife tem sido usados, com sucesso, hidrômetros em prédios de apartamentos novos e velhos. Isto foi feito pelos drs. Adalberto Cavalcanti Coelho e João Carlos B. Maynard, havendo atualmente cerca de 40.000 apartamentos no Recife com hidrômetros individuais.

Goiânia: existe cerca de 12.000 hidrômetros individuais em apartamentos.

6.7 Reciclagem e reúso da água Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental (ABES) em 1992 - Pedro Mancuso, Manoel Botelho e outros. Os esgotos sanitários podem dispor de até três tipos de tratamento.

Tratamento primário - retirada de materiais sólidos; Tratamento secundário - após o tratamento primário. É a redução da demanda bioquímica de oxigênio

(DBO) a níveis tolerantes com redução considerável de microorganismos até aproximadamente 98%; Tratamento terciário - após o tratamento primário e secundário é usada a floculação, filtração, carvão

ativado, osmose reversa. A desinfecção é usada nos tratamentos secundário e terciário para destruir as bactérias, vírus e outros

patógenos. Reúso e reciclagem - são usados, muitas vezes, como sinônimos, nos Estados Unidos. A água de reúso

ou reciclagem não é potável e poderá ser usada em descargas de bacias sanitárias, irrigação, uso industrial, recarga de aqüíferos subterrâneos, etc conforme o nível de tratamento. A tubulação que conduzir água de reúso ou reciclada terá cor vermelha (normas da Califórnia) e será identificada salientando tratar-se de água não potável.

Descarga zero - muitas indústrias no Brasil já começaram a reciclar a sua água dentro da sua propriedade. Os esgotos sanitários ou industriais são tratados e reutilizados, com o objetivo de se obter descarga zero, o que na prática é muito difícil de atingir.

Japão - o reúso da água vem sendo feito desde 1964.

México - possui o maior e mais velho projeto de reúso da água usando esgoto sanitário para uso na agricultura e irrigação. É irrigado em todo o país 257.000 hectares com vazão de 102m3/s, ou seja, 8.812 milhões de litros/dia (dados de 1995).

Califórnia - nos Estados Unidos tem um regulamento (California Code of Regulations Title 22) para o reúso da água de esgoto sanitário após tratamento.

Europa - até o ano 2000 não existem normas européias para o reúso da água de esgoto tratada, entretanto o Artigo nº12 sobre as Diretivas sobre o tratamento de esgotos (91/271/EEC) estabelece que os esgotos tratados devem ser reaproveitados de maneira conveniente.



6-10

6.8 Água Industrial Objetivo - uso da água industrial já é comum nos Estados Unidos e na Europa, sendo o mesmo

altamente recomendado.

Reúso potável direto - quando após o tratamento secundário e terciário de um esgoto sanitário, o mesmo é lançado diretamente na rede de distribuição de água potável, temos o reúso potável direto, o que é desaconselhado pela Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e por demais órgãos internacionais. Em resumo, a água obtida por intermédio de reúso, não deve ser usada como água potável.

Reúso potável indireto - quando os efluentes de uma estação de esgoto sanitário, após o tratamento

secundário e terciário, reforçar as águas subterrâneas através de injeção de poços tubulares profundos, ou quando for misturado e diluído com outra água de superfície, temos o reúso potável indireto.

Reúso não potável industrial - o reúso pode ser também de água não potável, que é o nosso caso em

questão. Quando o efluente de uma estação de tratamento de esgoto, após o tratamento secundário e terciário, pode abastecer indústrias e servir como água não potável, temos então o que se chama de reúso não potável industrial.

Nações Unidas - em 1985 o Conselho Econômico e Social das Nações Unidas, estabeleceu uma política de gestão para áreas carentes de recursos hídricos, que suporta esse conceito: “a não ser que exista grande disponibilidade, nenhuma água de boa qualidade deve ser utilizada para usos que toleram águas de qualidade inferior”.

Agenda 21 - a Conferência sobre Desenvolvimento e Ambiente realizada em junho de 1992 no Rio de

Janeiro, dedicou importância especial ao reúso, recomendando aos países participantes, “a implementação de políticas de gestão, dirigidas para o uso e reciclagem de efluentes integrando proteção da saúde pública de grupos de risco, com práticas ambientais adequadas”.

Consertos de vazamentos nas casas evitam o desperdício

Na Tabela (6.4) temos as reduções de consumo em diversas categorias.

Tabela 6.4 - Redução de consumo de água em diversas categorias de consumo localizando

vazamentos e instalando aparelhos economizadores de água.

Quota per capita

litros/funcionário/dia

Categoria de Consumo

Antes Depois

Redução de consumo de

água

Período de

Pay-back

(mês)

Escritório comercial 57 47 16% 9

Edifício da SABESP (sede)

83 32 62%

8

Cozinha da Ford 39 19 52% 1

Cozinha Ford Ipiranga 42 20 52% 1

Cozinha da SABESP(sede)

33 16 66% 0,5



6-11

Hospital das Clínicas 255 202 21% 0,20

Armazéns Ceagesp 40 27 37% 0

Dicas para conservação d´água em residências Banheiro

Verificar se não há vazamentos nas torneiras e nas tubulações; Feche a água enquanto estiver escovando os dentes ou fazendo a barba. O banho no chuveiro não deve ultrapassar 5 (cinco) minutos. Desligue o chuveiro enquanto estiver

usando o sabonete. Um misturador de cozinha gasta 12 litros/minuto. Em 5 minutos gasta 60 litros.

Um chuveiro gasta 15 litros/minuto. Em um banho de 5 minutos gasta-se 75 litros e em 10 minutos gasta-

se 150 litros. Use chuveiros com restritor de vazão e que, portanto, economizam cerca de 30% da água (Deca). Uma torneira de lavatório gasta 10 litros/minuto. Um minuto gasta 10litros. Em 5 minutos gasta 50 litros. Verifique periodicamente a bacia sanitária. Se a mesma for com caixa de descarga, coloque um pouco

de alguma substância colorida na água. Espere alguns minutos e se você observar a cor na água da bacia sanitária então há vazamento. Se a bacia sanitária tem válvula de descarga, esvaziar a água contida no fundo da bacia e notar se a mesma enche de água através de vazamento da válvula. Isto pode ser feito com cinza de cigarro. Coloque cinza de cigarro e se a mesma está sendo deslocada existe vazamento.

Instale de preferências bacias sanitárias com caixa acoplada com 6 litros/descarga. As válvulas de descargas apresentam o grande risco de retrossifonagem, pois pode haver mistura de água limpa com água suja. Cozinha e Lavanderia

As máquinas de lavar roupas e pratos são mais eficientes quando estão funcionamento a plena carga, isto é, na sua capacidade máxima. Evite usar um ciclo extra. Não ultrapasse a carga recomendada pelo fabricante. Adquira uma máquina de lavar roupas ou pratos que economize água. Existem máquinas de lavar roupas e pratos que usam de 18 litros a 100 litros.

Utilizar a quantidade de água correta para preparar alimentos sem exageros. Um misturador de cozinha gasta 12 litros/minuto. Durante 5 minutos gasta 60 litros.

Instale torneiras na cozinha com aerador. Uma torneira gasta 12 litros/minuto.

Quando lavar pratos com as mãos não deixe a água ficar correndo livremente. Tampe a cuba para

proceder a limpeza. Lave tudo de uma só vez. Os pratos ficam secos em duas horas aproximadamente. Fora da casa e dados gerais

Controle o consumo de água de sua casa. Uma pessoa gasta em média 5m3/mês. Assim uma casa com 4 pessoas deverá gastar em média 4 pessoas x 5m3/mês = 20m3/mês. Pode haver uma variação para mais ou para menos de 30% (trinta por cento), o que ainda será considerado normal. Quando estiver fora da faixa dos 30% haverá problema de vazamentos ou desperdícios.



6-12

Quando lavar o carro use sabão e água em um balde. Use uma mangueira com esguicho na ponta para fechar a água.

Conserte os vazamentos visíveis, tais como vazamentos em torneiras, no ladrão da caixa d´água, nas máquinas de lavar roupa e pratos. A média em 100 casas é de 25 vazamentos nas torneiras e 25 nas bacias sanitárias.

Use uma vassoura e balde para limpar as calçadas e passeios. Verificar vazamentos nas instalações internas, utilizando o método do copo e outros. Verificar se não há vazamentos nos reservatórios. No caso de sprinklers para rega de jardins, não regar os passeios e calçadas. Verifique constantemente

o sistema de sprinklers.

Um sprinkler gasta de 10 litros/minuto a 35 litros/minuto. O sprinkler deve trabalhar duas vezes por semana funcionando menos que uma hora.

Uma torneira de jardim ou de tanque gasta 12 litros/minuto. Em 5 minutos gasta 6 litros. Em 10 minutos

gasta 120 litros. Regue ao amanhecer ou entardecer quando a temperatura do dia está mais baixa para evitar a

evaporação. Reaproveitar a água das máquinas de lavar roupa para lavagem de pátios. Não regar jardins em dias de chuva ou quando acabou de chover.

Para irrigação de jardins devem ser instalados aparelhos automáticos que levam em conta a precipitação

das chuvas. Use gramas que usam pouca água.

Dicas gerais para economizar água

Ensine às crianças as medidas de conservação da água. A água não deve ser usada como um brinquedo.

Evite comprar brinquedos que usem a água. Ensine os empregados das medidas de conservação da água. Encoraje as escolas nas medidas da conservação da água. Ensine os amigos e vizinhos das medidas de conservação da água.

Sugestões gerais para economia de água em comércio

Os postos de gasolina e lava-rápidos podem economizar água, fazendo a reciclagem da mesma, podendo ser obtido redução de até 80% do consumo.

Os edifícios de escritórios podem diminuir o consumo de água, fazendo-se uma verificação em todas as

bacias sanitárias e torneiras. Em restaurantes pode-se obter economia verificando-se as bacias sanitárias, torneiras de lavatórios,

mictórios e torneiras nas cozinhas.



6-13

6.9 Medidas não convencionais para conservação da água

Medidas não convencionais para conservação da água são: uso do graywater, uso da água de chuva, bacias sanitárias para compostagem e dessalinização.

Graywater (águas cinzas) É muito grande nos Estados Unidos principalmente na Califórnia. Graywater é o esgoto residencial

provindo da torneira do banheiro, do chuveiro, da banheira, da máquina de lavar roupas. Não inclui os esgotos das bacias sanitárias (black water), das torneiras das cozinhas e nem das máquinas de lavar pratos.

Figura 6.5 - Tipo de tratamento de graywater usado nos Estados Unidos

Tratamento de esgoto (graywater) para uso na irrigação Na Califórnia o uso do graywater é legalizado e usado somente para irrigação abaixo da superfície

através de tubulações enterradas. Custo - existem para serem adquiridos na Califórnia cerca de 20 sistemas que usam o graywater, cujo

custo varia de US$200,00 a US$1000,00. O uso da graywater reduz o consumo de água na Califórnia em cerca de 15 a 25%.

Não há odor e o uso do graywater também pode ser usado para descargas das bacias sanitárias. Bacias sanitárias para compostagem

Adubo natural - embora seja completamente desconhecido no Brasil, nos Estados Unidos usam-se muito bacias sanitárias que fabricam um adubo natural, isto é, fazem a compostagem.

Nas bacias sanitárias com compostagem é usado processo aeróbio para quebrar o material orgânico

produzindo o CO2. É instalado em residências e em prédios menores que três pavimentos. Nestas bacias sanitárias para compostagem praticamente não se usa água, havendo economia da mesma em cerca de 28%. Periodicamente é necessário uma pequena manutenção.

Nos Estados Unidos e Canadá existem 20.000 banheiros públicos onde se usam as bacias com compostagem do tipo Sueco, denominada Clivus Multrum.

O custo de uma bacia de compostagem varia de US$750,00 a US$1200,00. Não produz odor, é de fácil instalação e necessita de ventilação. Na prática, são adicionados materiais de carbono para melhorar a eficiência da compostagem.



6-14

Figura 6.6-Bacia de Compostagem



6-15

6.10 Aproveitamento de águas de chuvas

O aproveitamento de águas de chuva é bastante velho. Existe lei de 830 anos a.C, feita pelo rei Mesha, dos Moabitas (falavam uma língua semelhante ao hebraico) que obrigava as famílias locais a aproveitar a água de chuva dos telhados.

Figura 6.7 - Aproveitamento de água de chuva Aproveitamento de água de chuva com reservatórios de PVC. É usado nos Estados Unidos, na Alemanha, Austrália e Japão, entre outros. No Brasil é usada em

algumas cidades do Nordeste. Cisternas - de modo geral, a água de chuva é acumulada em cisternas. Alemanha - em Hamburgo, a água de chuva é muito usada para as descargas nas bacias sanitárias e

servem para aliviar o pico das vazões de enchentes. A prefeitura de Hamburgo fornece US$ 1500 a US$ 2000 a quem aproveitar água de chuva. Em Guarulhos foi colocado, no novo Código de Obras, a exigência de reservatórios de detenção em lotes.

Japão - o aproveitamento da água de chuva é feito em casas, prédios de apartamentos, estádios de beisebol e prédios de escritórios. A água de chuva é usada para as descargas nas bacias sanitárias e rega de jardins.

Europa - os especialistas esperam que na Europa cerca de 15% da água utilizada seja aquela provinda da água de chuva até o ano de 2010 e que na Alemanha chegue a 24% (dados de fevereiro/2000).

Dessalinização de água do mar ou salobra

Dessalinização da água do mar ou de águas salobras: usado desde 1950. Técnicas de dessalinização são duas: a osmose reversa e destilação. São muito usadas no oriente

médio, nos países detentores de petróleo. Preços: Água do mar US$0,50/m3 a US$0,80/m3 Água salobra US$0,20/m3 a US$0,35/m3. Dois processos básicos: para dessalinização da água do mar é usada a destilação através do

processo Multi-Stage Flash (MSF) que é o melhor. Para águas salobras, o processo mais eficiente e econômico é da Osmose Reversa (RO) muito usada no nordeste do Brasil devido a pesquisas e incentivo da Universidade de Campina Grande, na Paraíba.

Na Arábia Saudita existe desde 1978, uma estação dessalinizadora para 59.000m3/dia e, em Trinidad, de 113.000m3/dia.

Estados Unidos é muito usada a dessalinização nos estados da Califórnia e da Flórida. Talvez o custo super-baixo da dessalinização nunca aconteça. Haverá um ponto em que os preços

não mais cairão, como aconteceu com a energia elétrica de origem nuclear.



6-16

6.11 Bibliografia

TOMAZ, PLINIO. Economia de água. Navegar, São Paulo, 2003.

Livro: Água pague menos Capitulo 07- Monitoramento do consumo de água


7-1

Capítulo 7

Monitoramento do consumo de água em instalações comerciais e indústrias Estima-se que 80% de todas as moléstias e mais de um terço dos óbitos dos países em desenvolvimento sejam causados pelo consumo de águas contaminadas e, em média, até um décimo do tempo produtivo de cada pessoa se perde devido a doenças relacionadas com a água. Agenda 21



7-2

SUMÁRIO

Ordem

Assunto

Capítulo 7 - Monitoramento do consumo de água em instalações comerciais e indústrias

7.1 Introdução 7.2 Economia de água em instalações comerciais e industriais 7.3 Atividades 7.4 Estabelecimento de prioridades dos elementos dentro do Sistema de Abastecimento de

Água 7.5 Auditoria final 7.6 Estudo do caso: reduzir as despesas com água potável e esgoto sanitário em uma

indústria de alimentação. 7.7 Métodos não convencionais 7.8 Bibliografia



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Capítulo 7 - Monitoramento do consumo de água em instalações comerciais e indústrias 7.1 Introdução As tarifas de água e esgotos sanitários na região metropolitana de São Paulo são caras e não há até o momento, meios para os preços abaixarem. A solução é procurar diminuir o consumo e usar medidas não convencionais como aproveitamento de água de chuva e reúso. Vamos mostrar neste trabalho método científico para diminuição do consumo principalmente para grandes consumidores de água no comércio e indústria 7.2 Economia de água em instalações comerciais e industriais Para melhor orientar a economia ou conservação da água em instalações comerciais e industriais é necessário que se aplique o conceito que iremos expor abaixo.

O ambiente em que procuramos fazer a conservação da água é dentro de uma instalação comercial ou industrial que receberá o nome genérico de indústria.

A indústria pode possuir uma ligação de água do serviço público e um reservatório e daí a água é distribuída para vários setores. É como se fosse um sistema de abastecimento municipal, em que a água vai para um grande número de usuários. Cada setor da indústria deverá possuir um medidor, pois, como diz Lord Byron, só se conhece um problema quando se consegue medir.

Sistema é um conjunto de elementos ligados por um conjunto de relações. O Sistema de Abastecimento de Água dentro da indústria tem os seguintes caracteres estruturais.

Podemos possuir sistema com água fria e com água quente. Limites: é a definição da fronteira do sistema. Uma indústria poderá possuir um sistema de

abastecimento de água ou vários sistemas e estes sistemas poderão ainda estar interligados fisicamente. Reservatório: é onde se acumula a água. O sistema de abastecimento poderá possuir um reservatório ou

ser alimentado através de outro sistema. Elementos: são os componentes do sistema que podem ser separados por categorias ou grupos. São os

consumidores de água, como caldeiras, torres de resfriamento, água para cozinhas, água para banheiros, etc. Redes de tubulações: possibilita o abastecimento de água do reservatório para os elementos do sistema. Os caracteres funcionais do Sistema de Abastecimento de Água são Vazões: é o fluxo da água que sai do reservatório e vai para os elementos do sistema. As unidades

podem ser: L/s, m3/h, m3/dia, m3/mês. Válvulas reguladoras (registro de gaveta): controlam o abastecimento de cada elemento, podendo

aumentar ou diminuir a vazão. Medidores (hidrômetros): medem a vazão de saída do reservatório, sendo neste caso o hidrômetro

denominado de Master, ou seja, o principal e medem a vazão que cada elemento abastece. Retroação (feedback): é a comparação das vazões de entrada com as vazões de saída, para manter o

equilíbrio das mesmas. Válvula de retenção: evita o refluxo da água. O Sistema de Abastecimento de Água é aberto. A água entra no sistema e vai para o reservatório e de lá

distribui pela rede para os elementos e destes vai para o consumo direto, abastecendo caldeiras, torres de resfriamento etc. A energia elétrica também entra no sistema para acionar bombas centrífugas ou booster na rede de tubulações.

Entrando a água no reservatório e sendo esta distribuída na rede de tubulação, o sistema se manterá em equilíbrio dinâmico, com garantia contínua de fluxo da água e de energia elétrica.

No equilíbrio é visível, o nível do reservatório. É o efeito macroscópio. O efeito microscópio é invisível. Assim, a soma de vazões que abastece os elementos deve ser a vazão

de saída. A Figura (7.1) mostra o esquema de distribuição de água numa indústria nos elementos (A, B, C, D,..).

Em cada elemento será instalado um hidrômetro e verificada somatória das vazões. Em cada elemento será verificado o consumo de máquinas, etc e comparar depois com o consumo real.



7-4

Figura 7.1 - Esquema da distribuição de água na indústria nos elementos (A,B,C,D,...)

7.3 Atividades Objetivo

Estabelecemos prazos: a economia de água em todos os elementos do sistema de abastecimento de água, devendo ser reduzido o volume mensal de água, por exemplo, em 27% no prazo de 8 meses. Treinamento de pessoal

Através de palestras deverá ser mostrado a todos a necessidade de economia de água do ponto de vista financeiro e da conservação da água. Deverá ser entregue apostila e projeções sobre a metodologia que será aplicada (motivação). Seleção dos Sistemas de Abastecimento de Água

Deverão ser decidido as prioridades para cada Sistema de Abastecimento de Água. Instalação de medidores, válvulas reguladoras e válvulas de retenção.

No Sistema de Abastecimento de Água prioritário deverá ser instalado o hidrômetro Master, isto é, o hidrômetro principal e os outros medidores bem como válvulas reguladoras de vazão para permitir o controle do fluxo da água e válvulas de retenção para evitar o retorno da mesma. Os medidores e válvulas poderão possuir acionamento manual ou a distância com ou sem fios (telemetria). Nota: quando se separa um determinado setor deverão ser verificados os catálogos de consumo das máquinas e equipamentos, para depois poder conferir com o consumo real medido no medidor. Poderão ser achados máquinas ou equipamentos que estão gastando bem mais água do que exigido. Leitura dos medidores

Deverá ser feita aproximadamente por uns três meses a leitura do medidor Master e dos sub-medidores dentro do Sistema de Abastecimento de Água escolhido. Localização de vazamentos visíveis e invisíveis na rede do Sistema de Abastecimento de Água

Para a localização dos vazamentos invisíveis na rede poderá ser contratada uma firma que utiliza equipamentos eletrônicos para localizar fugas de água. Os vazamentos deverão ser reparados.



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7.4 Estabelecimento de prioridades dos elementos dentro do Sistema de Abastecimento de Água

Dentro do Sistema de Abastecimento de Água escolhido, deverá ser estabelecido prioridades para as medidas de conservação da água, levando em conta dois conceitos: facilidade de resolver o problema e grande consumo de água. 7.5 Auditoria final

Verificar a economia real atendida e verificar os custos despendidos fazendo o pay-back, verificando em quantos meses se paga o investimento feito. Usar n Região Metropolitana de São Paulo US$ 4,0/m3 para a tarifa de água e US$4,0/m3 para tarifa de esgoto sanitário. Revisão do objetivo

Após a auditoria deverá ser estabelecido novo objetivo e começar novamente.

7.6 Estudo do caso: reduzir as despesas com água potável e esgoto sanitário em uma indústria de alimentação.

As variações de consumo das indústrias são muito grandes, mesmo considerando uma determinada categoria. Isto se deve ao maquinário existente, tecnologia aplicada, etc.

A melhor maneira para se diminuir o consumo de água dentro de uma indústria, é conhecer o consumo de água de cada setor da mesma. Na indústria de alimentos, por exemplo, o uso da água está aproximadamente assim distribuído, conforme Tabela (7.1):

Tabela 7.1 - Uso da água em 5 indústrias de alimentos em Denver, Colorado Uso da água Uso da água em porcentagem Água de processo 12,7% Água para lavagem 41,9% Água para lavanderia 0,1% Água para resfriamento e aquecimento 19,1% Água para resfriamento s/ reaproveitamento. 14,4% Consumo doméstico 3,3% Desperdício e vazamentos de água 7,6% Outros usos da água 0,9% Uso total da água = 100,0%

Fonte: AWWA, 1995 in Tomaz, 2000 - Previsão de Consumo de Água

Elaboramos no ano 2000 um livro denominado “Previsão de Consumo de Água” para consumos residenciais, comerciais, industriais e públicos. Assim para a indústria de alimentos e produtos similares, o consumo médio é de 1773 litros/dia/empregado (Dziegielewski,1996) e conforme o Laboratório de Engenharia Civil (LNEC) de Portugal, para confeitaria o consumo é de 694 litros/dia/empregado.

Como se pode verificar existe uma grande variação de consumo. Considerando o consumo médio mensal da indústria de alimentação de 12.797 m3 e 450 funcionários a quota per capita será 948 litros/dia/funcionário.

Deverá ser provisoriamente admitido uma meta como, por exemplo, atingir 694 litros/dia/empregado, o que significa que teremos que atingir uma economia de água em volume de 27% em um prazo de oito meses. 7.7 Métodos não convencionais

Após estas medidas deverão ser estudados métodos não convencionais, como o aproveitamento de águas de chuvas e o aproveitamento dos esgotos tratados (reúso).

As águas de chuvas podem ser usadas na rega de jardins, lavagem de pátios e uso em bacias sanitárias, devendo ser construído cisternas para armazenamento da mesma.

O aproveitamento dos efluentes dos esgotos sanitários tenderá a diminuir o volume de esgoto a serem lançados na rede pública.



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7.8 Bibliografia -TOMAZ, PLÍNIO. Conservação da água. Editora Parma, Guarulhos, 1999, 294 p. -TOMAZ, PLÍNIO. Economia de água. São Paulo, Navegar, 2001, 112p. ISBN 85-87678-09-4. -TOMAZ, PLÍNIO. Previsão de consumo de água. São Paulo, Navegar, 2000, 250 p. ISBN: 85-87678-02-07.

livro11 agua pague menos

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