Reuso de água em edifícios públicos: o caso da Escola

DEPTº DE ENGENHARIA AMBIENTAL - DEA

UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIAESCOLA POLITÉCNICA

MESTRADO PROFISSIONAL EM GERENCIAMENTO E TECNOLOGIAS

AMBIENTAIS NO PROCESSO PRODUTIVO

SALVADOR2004

PPEEDDRROO DDEE AA.. OORRNNEELLAASS MMEENNDDOONNÇÇAA

REUSO DE ÁGUA EM EDIFÍCIOS PÚBLICOS

O CASO DA ESCOLA POLITÉCNICA

PEDRO ORNELAS

REUSO DE ÁGUA EM EDIFÍCIOS PÚBLICOS: O CASO DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UFBA

Dissertação apresentada ao curso de Mestrado Profissional em Gerenciamento e Tecnologia Ambiental no Processo Produtivo, Escola Politécnica, Universidade Federal da Bahia, como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre. Orientador: Prof. Luiz Olinto Monteggia Co-orientador: Prof. Asher Kiperstok

Salvador

2004

O742r Ornelas, Pedro Reuso de água em edifícios públicos: o caso da Escola Politécnica da UFBA / Pedro Ornelas --- Salvador-Ba, 2004.

X xxp. il.; color.

Orientador: Prof. Dr. Luiz Olinto Monteggia Co-orientador: Prof. Dr. Asher Kiperstok

Dissertação (Mestrado em Gerenciamento e Tecnologias Ambientais no Processo Produtivo) – Departamento de Engenharia Ambiental, Universidade Federal da Bahia, 2004.

Referências e Anexos se houver.

1. Água - Reutilização 2.Tratamento de água 3. Tratamento de águas residuárias 4. Água – Tratamento biológico I.Universidade Federal da Bahia. Escola Politécnica. II. Monteggia, Luiz Olinto. III. Kiperstok, Asher. VI.Título.

CDD 333.91

Agradecimentos

Ao professor Doutor Luiz Olinto Monteggia, pela orientação, paciência e valiosas informações. Ao professor Doutor Asher Kiperstok, pelo estímulo e co-orientação deste trabalho. Aos professores participantes dessa banca examinadora, pela gentileza da participação e grande contribuição para a melhoria deste trabalho. Ao professor Arthur Teixeira Cavalcante, pela força e grande cooperação na revisão e formatação do trabalho. Aos professores Caiuby Alves da Costa, Luiz Edmundo e Ednildo Torres, pelo constante estímulo. À FAPESB e à FINEP, pelo apoio financeiro que possibilitou a montagem da ETE (Estação de Tratamento de Efluentes) e a execução do Projeto Reuságua. À empresa Aqua Brasilis, que através de convênio com a UFBA cedeu ao Projeto o reator CBR (Contator Biológico Rotatório).

À minha mãe e meu pai (in memoriam), pelo incentivo em todos os momentos da minha vida. À Alba, Laila e Mila, minha mulher e filhas, pelo apoio e abdicação da companhia e momentos de lazer em troca de ajuda e participação na busca da realização desta etapa da minha vida profissional. Aos colegas do DEM, especialmente ao professor José Amaro pela colaboração e incentivo.

À bolsista, hoje Engenheira Ambiental Cristiane Santana Cruz, pela dedicação com que abraçou as pesquisas que se constituíram na base de dados para a execução deste trabalho. Aos professores e colegas do Curso de Mestrado pela força e intercâmbio de material bibliográfico. Aos amigos, colegas e parceiros do TECLIM pelo incondicional apoio. Aos colegas e profissionais do Laboratório do DEA que tanto se empenharam para vencer as inúmeras dificuldades surgidas no decorrer dos trabalhos.

Meus sinceros agradecimentos.

Pedro Ornelas

RESUMO

Este trabalho tem por objetivo mostrar conceitos teóricos e técnicas aplicadas ao reuso de água em vasos sanitários e como essa prática pode contribuir na busca da sustentabilidade dos recursos hídricos. No seu desenvolvimento são abordados: as crises da água como elemento propulsor dos avanços nessa área, as possibilidades do reuso e suas principais aplicações, os tratamentos requeridos para a aplicação do reuso e as atuais discussões sobre os requisitos de qualidade da água para essa aplicação. A pesquisa apresenta um estudo de caso que consiste na implantação do reuso de água no edifício da Escola Politécnica da UFBA, envolvendo as etapas de instalação, operação e monitoramento de uma estação biológica compacta para o tratamento dos efluentes provenientes de sanitários e avalia os resultados do monitoramento por meio de análises laboratoriais dos principais parâmetros de operação da estação e de resultados através de gráficos estatísticos. Para complementar o estudo, este trabalho estabelece uma comparação entre os resultados da pesquisa feita nas instalações sanitárias da Escola Politécnica da Universidade Federal da Bahia e os resultados obtidos em três Shopping Centers instalados na Cidade de Salvador, pesquisa esta executada no âmbito do Programa TECLIM - Programa de Tecnologias Limpas e Minimização de Resíduos do Departamento de Engenharia Ambiental da Politécnica e que buscou identificar a qualidade da água existente nos vasos sanitários desses edifícios. O estudo faz ainda uma avaliação da viabilidade econômica para a implantação de um sistema de reaproveitamento para uma população não residente de 2.500 pessoas, mediante a captação de efluente primário e secundário, a aplicação de um tratamento biológico e posterior reuso em bacias sanitárias, lavagem de áreas externas do edifício e irrigação de jardins.

Palavras chave: Reuso de água; Águas Residuárias; Efluentes; Tratamento Biológico.

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SUMÁRIO

SUMÁRIO............................................................................................................................................................... 1 RESUMO ................................................................................................................................................................ 5 1. Introdução ..................................................................................................................................................... 7 2. A Crise da Água e a Alternativa do Reuso ............................................................................................... 10

2.1 A crise do abastecimento de água ............................................................................................................ 10 2.2 Reuso de água como alternativa para a crise ............................................................................................ 11 2.3 Vários Reusos........................................................................................................................................... 14 2.4 Reuso urbano............................................................................................................................................ 14

3. Objetivos ...................................................................................................................................................... 18 3.1 Objetivo Geral .......................................................................................................................................... 18 3.2 Objetivos Específicos ............................................................................................................................... 18

4. Metodologia da Pesquisa ............................................................................................................................ 19 5. Gerenciamento do Reuso de Água............................................................................................................. 22

5.1 Características do efluente........................................................................................................................ 22 5.2 Aplicações do reuso de água .................................................................................................................... 26 5.3 Tratamento das águas residuárias............................................................................................................. 35

5.3.1. Tipos de tratamento ......................................................................................................................... 35 5.3.2. Tratamentos biológicos.................................................................................................................... 36

5.4 O reator CBR - histórico, descrição e funcionamento .............................................................................. 43 5.5 Critérios de projeto e parâmetros de dimensionamento............................................................................ 44 5.6 Legislação e Normas Técnicas específicas............................................................................................... 46 5.7 Instalações hidráulicas.............................................................................................................................. 49

5.7.1. Instalações para reuso direto em mictórios e reuso intra-sanitário................................................ 53 5.7.2. Instalações para reuso intra domiciliar e intra predial................................................................... 55

6. A Qualidade da Água para Reuso em Vasos Sanitários .......................................................................... 58 6.1 A qualidade da água encontrada nos vasos sanitário................................................................................ 60

6.1.1. Segunda Etapa da pesquisa: A qualidade da água em vasos tomados aleatoriamente ................... 66 6.2 Resultados em Shopping Centers ............................................................................................................. 68

7. Estudo de Caso – Implantação do Reuso de Água na Escola Politécnica da UFBA ............................. 72 5.1 O sistema hidráulico da Escola Politécnica UFBA................................................................................ 72 7.1 Instalações prediais da EPUFBA.............................................................................................................. 73 7.2 A Estação de Tratamento de Efluentes da Politécnica ............................................................................. 74 7.3 Desempenho e eficiência do reator CBR.................................................................................................. 78

7.3.1. Parâmetros monitorados na primeira campanha ............................................................................ 78 7.3.2. Procedimentos de amostragem ........................................................................................................ 79 7.3.3. Interpretação dos resultados ........................................................................................................... 80 7.3.4. Resultados da primeira fase........................................................................................................... 113 7.3.5. Caracterização do efluente da Escola Politécnica ........................................................................ 114

8. Segunda Etapa da Investigação ............................................................................................................... 116 8.1 Parâmetros monitorados ......................................................................................................................... 116

9. Estudo preliminar de viabilidade econômica ......................................................................................... 132 9.1 Custo operacional ................................................................................................................................... 132 9.2 Investimentos ......................................................................................................................................... 133 9.3 Indicadores obtidos pelo Fluxo de Caixa Incremental ........................................................................... 134

10. Considerações sobre a implantação da ETE. ......................................................................................... 136 10.1 Problemas e soluções.............................................................................................................................. 136 10.2 Desempenho Operacional....................................................................................................................... 136 10.3 A qualidade da água para reuso.............................................................................................................. 137 10.4 Considerações sobre a viabilidade econômica dos projetos de reuso..................................................... 139

11. Comentários .............................................................................................................................................. 141 12. Sugestões.................................................................................................................................................... 143 13. Referências Bibliográficas........................................................................................................................ 145

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Anexos ..................................................................................................................................................................149 Anexo A – Resolução CONAMA 20/1986. .....................................................................................................149 Anexo B - Diagramas típicos de tratamentos biológicos de efluentes: ...........................................................157 Anexo C - Diagramas dos processos usuais de Lodos Ativados. .....................................................................158 Anexo D – Arranjos típicos de estágios para instalações CBR. .......................................................................159 Anexo E - Exemplo de dimensionamento preliminar de um CBR em planilha Excell ....................................160 Anexo F - Vertedouro triangular para medição da vazão.................................................................................162 Anexo G – Fluxo de Caixa Incremental ...........................................................................................................163

LISTA DE FIGURAS

Figura 2.1 - Ciclo natural da água (O reuso da natureza)....................................................................................... 12 Figura 2.2 - Tipos de reuso. ................................................................................................................................... 13 Figura 2.3 - Detalhe da Figura 2.2 - Os ciclos de reuso. ........................................................................................ 13 Figura 5.1 - Fatores para implantação de reuso de água. ....................................................................................... 22 Figura 5.2 - Partição de poluentes orgânicos em águas residuárias. ...................................................................... 36 Figura 5.3 - O sistema CBR (Contator Biológico Rotatório). ................................................................................ 44 Figura 5.4: Equação para o cálculo da concentração de DBO solúvel no estágio n (mg/l).................................... 46 Figura 5.5 - Reuso direto em mictório. .................................................................................................................. 54 Figura 5.6 - Reuso intra-sanitário........................................................................................................................... 55 Figura 5.7 - Esquema de reuso intradomiciliar. ..................................................................................................... 57 Figura 7.1 - Planta baixa da ETE da Escola Politécnica. ....................................................................................... 75 Figura 7.2 - Fotos da ETE durante a Implantação.................................................................................................. 76 Figura 7.3 - Diagrama esquemático de reuso de água da Escola Politécnica da UFBA. ....................................... 77 Figura 7.4 - Equação para o cálculo da massa de contaminantes transferida para os efluentes. ...........................115

LISTA DE QUADROS

Quadro 5-1- Código de cores dos efluentes (Henze et al., 2001). .......................................................................... 23 Quadro 5-2 - Componentes presentes no efluente doméstico (Henze et al., 2001). ............................................... 24 Quadro 5-3 - Passos para o dimensionamento de uma Estação de Tratamento CBR. ........................................... 46 Quadro 5-4 - Valores de consumo per capita residencial para intervalo de confiança de 95%.............................. 50 Quadro 6-1:Diretrizes da qualidade microbiológica e parasitológica da água recomendada para uso em agricultura

(OMS, 1989)................................................................................................................................................. 59 Quadro 6-2 - Resultados de CT e CTE em amostras aleatórias de vasos da Escola Politécnica. ........................... 67 Quadro 6-3: Coliformes Totais e Termotolerantes em vasos ................................................................................. 69 Quadro 7-1 - Parâmetros avaliados. ....................................................................................................................... 78 Quadro 7-2-Parâmetros avaliados, método e ensaio e procedimentos adotados. ................................................... 80 Quadro 7-3 - Tempo de Detenção Hidráulica (horas) por dispositivo da ETE. .................................................113 Quadro 8-1 - Parâmetros monitorados na segunda etapa e respectivas unidades..................................................116 Quadro 8-2 - Coliformes Totais e Termotolerantes do efluente bruto e tratado da Escola Politécnica (UFC/100

ml). ..............................................................................................................................................................120

LISTA DE GRÁFICOS

Gráfico 6.1 - Coliformes Totais do dia 03/12/2002 - vaso 3A4M. ........................................................................ 61

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Gráfico 6.2 - Coliformes Totais do dia 07/01/2003 - vaso 1A4F. .......................................................................... 61 Gráfico 6.3 - Coliformes Totais do dia 14/01/2003 - vaso 5A4M.......................................................................... 62 Gráfico 6.4 - Coliformes Termotolerantes do dia 14/01/2003 - vaso 5A4M.......................................................... 63 Gráfico 6.5 - Coliformes Totais do dia 21/01/2003 - vaso 1A4F. .......................................................................... 63 Gráfico 6.6 - Coliformes Termotolerantes do dia 21/01/2003 - vaso 1A4F. .......................................................... 64 Gráfico 6.7 - Coliformes Termotolerantes do dia 09/09/2003 - vaso 2A5F. ......................................................... 65 Gráfico 6.8 - Coliformes Termotolerantes do dia 10/09/2003 - vaso 2A6F. .......................................................... 65 Gráfico 6.9: Coliformes Termotolerantes do dia 17/0972003 - vaso 2A5F ........................................................... 66 Gráfico 6.10 - Resultados aleatórios de Coliformes Totais nos vasos sanitários da Escola Politécnica (freqüência

X UFC/100 ml) ............................................................................................................................................. 67 Gráfico 6.11 - Resultados aleatórios de Coliformes Termotolerantes nos vasos sanitários da Escola Politécnica (

freqüência X UFC/100 ml) .......................................................................................................................... 68 Gráfico 6.12: Resultados aleatórios de Coliformes Totais nos vasos sanitários de Shopping Centers de Salvador (

freqüência X UFC/100 ml) .......................................................................................................................... 70 Gráfico 6.13: Resultados aleatórios de Coliformes Termotolerantes nos vasos sanitários de Shopping Centers de

Salvador ( freqüência X UFC/100 ml) ......................................................................................................... 70 Gráfico 7.1 - Nitrogênio Amoniacal NH3 (mg/l). ................................................................................................. 83 Gráfico 7.2 – Cor do efluente bruto e tratado. (mg/l). ........................................................................................... 84 Gráfico 7.3 - DBO do efluente bruto e tratado ao longo do tempo (mg./l)............................................................ 85 Gráfico 7.4 - DBO do efluente bruto e tratado (mg./l) - curva ajustada. ................................................................ 87 Gráfico 7.5 - Remoção de DBO no período avaliado (%)...................................................................................... 87 Gráfico 7.6 - DQO do efluente bruto e tratado (mg/l). ........................................................................................... 88 Gráfico 7.7 - Remoção de DQO do efluente em percentual. .................................................................................. 90 Gráfico 7.8 - DBO e DQO do efluente bruto (mg/l)............................................................................................... 91 Gráfico 7.9 - DBO e DQO do efluente tratado (mg/l). ........................................................................................... 91 Gráfico 7.10 - Redução de DBO e DQO (%). ........................................................................................................ 93 Gráfico 7.11 - Fósforo (P-PO4-3) na entrada e saída da ETE. (mg/l). .................................................................. 94 Gráfico 7.12 - Remoção de Fósforo em (%)......................................................................................................... 95 Gráfico 7.13 - Nitratos - N-NO3 do efluente bruto e tratado (mg/l)....................................................................... 96 Gráfico 7.14 - Nitrato - NO3 do Ef. bruto e tratado (mg/l) (Seq. 20 a 28). ........................................................ 97 Gráfico 7.15 - Amônia - NH3 do ef. bruto e Nitrato (NO3) do ef. tratado (mg/l). ............................................... 98 Gráfico 7.16 - Nitritos - NO2 do Ef. bruto e tratado (Seqüência 20 a 28 – mg/l).................................................. 99 Gráfico 7.17 - Nitratos - NO3 e Nitritos - NO2 do ef. tratado (mg/l).............................................................. 100 Gráfico 7.18 - Amônia - NH3 do ef. bruto e Nitritos -NO2 do ef. tratado (mg/l). .............................................. 101 Gráfico 7.19 - Amônia - NH3 do ef. bruto e Nitratos - NO3 do ef. tratado (mg/l)......................................... 101 Gráfico 7.20 - OD do Ef. bruto e tratado (mg/l) com curvas de tendência. ......................................................... 103 Gráfico 7.21: pH do efluente bruto e tratado...................................................................................................... 105 Gráfico 7.22 - Sólidos Suspensos do efluente bruto e tratado (mg/l). ................................................................. 106 Gráfico 7.23: Redução de Sólidos Suspensos (%).............................................................................................. 107 Gráfico 7.24: Turbidez do efluente bruto e tratado (UNT).................................................................................. 109 Gráfico 7.25: Redução da Turbidez do efluente bruto para o tratado (%)............................................................ 109 Gráfico 7.26: Redução de SS e Turbidez no tratamento por CBR (%) ................................................................ 110 Gráfico 7.27 - Vazão do efluente (m³/h).............................................................................................................. 111 Gráfico 8.1 - Coliformes Totais do efluente bruto e tratado (UFC/100 ml). ....................................................... 117 Gráfico 8.2 - Coliformes Termotolerantes do ef. bruto e tratado (UFC/100 ml).................................................. 118 Gráfico 8.3 - Coliformes Totais e Termotolerantes do Efluente bruto (UFC/100 ml).......................................... 119 Gráfico 8.4 - Coliformes Totais e Termotolerantes do efluente tratado (UFC/100 ml)....................................... 119 Gráfico 8.5 - Cor do efluente bruto e tratado (mg/l)............................................................................................ 121 Gráfico 8.6 - DQO do efluente bruto e tratado (mg/l). ......................................................................................... 122 Gráfico 8.7 - Fósforo P-PO4-3 do efluente bruto e tratado (mg/l). ..................................................................... 123 Gráfico 8.8 - Nitratos, N-NO3 efluente bruto e tratado ( mg/l). ......................................................................... 125 Gráfico 8.9: Nitritos N - NO2 ( mg/l).................................................................................................................. 125 Gráfico 8.10 - pH do Ef. Bruto e Tratado............................................................................................................. 127 Gráfico 8.11 - Fosfatos ( P2 O5 ) dos efluentes bruto e tratado (mg/l). ............................................................... 128 Gráfico 8.12: Sólidos Suspensos (SS) do efluente bruto e tratado (mg/l) .......................................................... 129 Gráfico 8.13 - Turbidez do efluente bruto e tratado (UNT). ............................................................................... 130 Gráfico 10.1 - Coliformes Totais nos vasos, efluentes bruto e tratado (UFC/100 ml). ...................................... 138

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Gráfico 10.2 - Coliformes Termotolerantes nos vasos, efluentes bruto e tratado (UFC/100 ml) comparados com limites desse mesmo indicador na Resolução CONAMA 20. .....................................................................138

LISTA DE TABELAS

Tabela 5-1 - Carga típica de poluição per capita em efluentes domésticos em alguns países. ............................... 24 Tabela 5-2 - Fontes tradicionalmente geradoras de resíduos domésticos - valores para residências não ecológicas.

...................................................................................................................................................................... 25 Tabela 5-3 - Concentração de poluentes na geração de efluentes domésticos. ..................................................... 25 Tabela 5-4 - Concentrações típicas de poluentes em efluentes domésticos. .......................................................... 25 Tabela 5-5 - Sorgo irrigado com efluente tratado e com água. .............................................................................. 28 Tabela 5-6 - Algodão irrigado com efluente tratado e com água. .......................................................................... 29 Tabela 5-7 - Informações típicas para o projeto de um Contator Biológico Rotatório. ......................................... 45 Tabela 5-8 - Valores típicos de consumo primário per capita em países do Norte da Europa que usam

mecanismos de recuperação de água (L / habitante). .................................................................................. 51 Tabela 7-1 - Nitrogênio Amoniacal do efluente bruto e tratado (mg/l).................................................................. 82 Tabela 7-2 – Cor do efluente bruto e tratado (mg/l Pt) .......................................................................................... 84 Tabela 7-3 - DBO do efluente bruto e tratado (mg/l). ........................................................................................... 86 Tabela 7-4 - DQO do efluente bruto e tratado em mg/l. ........................................................................................ 92 Tabela 7-5 - Fósforo do efluente bruto e tratado (mg/l). ....................................................................................... 95 Tabela 7-6 - Nitrato – NO3 do efluente bruto e tratado (mg/l). ........................................................................... 97 Tabela 7-7: Nitrito - NO2 do ef. bruto e tratado (mg/l)......................................................................................102 Tabela 7-8: OD do efluente bruto e tratado (mg/l)..............................................................................................104 Tabela 7-9 - pH do efluente bruto e tratado. ........................................................................................................105 Tabela 7-10 - Sólidos Suspensos do efluente bruto e tratado (mg/l). ..................................................................107 Tabela 7-11 - Turbidez do efluente bruto e tratado (UNT). .................................................................................110 Tabela 7-12 - Vazões máxima, média, mínima e de projeto da ETE da Politécnica.............................................112 Tabela 7-13 - Resultados da primeira etapa da investigação no efluente bruto e tratado......................................113 Tabela 7-14 - Carga dos principais contaminantes do efluente da Escola Politécnica, da remoção e do resíduo

acumulado. ..................................................................................................................................................115 Tabela 8-1 - DQO do efluente bruto e tratado nas 1ª e 2ª etapas da investigação. ................................................122 Tabela 8-2 - Fósforo dos efluentes bruto e tratado das 1ª e 2ª etapas da investigação. .........................................123 Tabela 8-3 - Nitratos e Nitritos dos efluentes bruto e tratado nas 1ª e 2ª etapas da investigação..........................126 Tabela 8-4 - pH dos efluentes bruto e tratado nas 1ª e 2ª etapas do experimento. ................................................127 Tabela 8-5 - Sólidos Suspensos dos efluentes bruto e tratado nas 1ª e 2ª etapas...................................................129 Tabela 8-6 - Turbidez dos efluentes bruto e tratado nas 1ª e 2ª etapas..................................................................131

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RESUMO

Este trabalho tem por objetivo mostrar conceitos teóricos e técnicas aplicadas ao reuso de água em vasos sanitários e como essa prática pode contribuir na busca da sustentabilidade dos recursos hídricos. No seu desenvolvimento são abordados: as crises da água como elemento propulsor dos avanços nessa área, as possibilidades do reuso e suas principais aplicações, os tratamentos requeridos para a aplicação do reuso e as atuais discussões sobre os requisitos de qualidade da água para essa aplicação. A pesquisa apresenta um estudo de caso que consiste na implantação do reuso de água no edifício da Escola Politécnica da UFBA, envolvendo as etapas de instalação, operação e monitoramento de uma estação biológica compacta para o tratamento dos efluentes provenientes de sanitários e avalia os resultados do monitoramento por meio de análises laboratoriais dos principais parâmetros de operação da estação e de resultados através de gráficos estatísticos. Para complementar o estudo, este trabalho estabelece uma comparação entre os resultados da pesquisa feita nas instalações sanitárias da Escola Politécnica da Universidade Federal da Bahia e os resultados obtidos em três Shopping Centers instalados na Cidade de Salvador, pesquisa esta executada no âmbito do Programa TECLIM - Programa de Tecnologias Limpas e Minimização de Resíduos do Departamento de Engenharia Ambiental da Politécnica e que buscou identificar a qualidade da água existente nos vasos sanitários desses edifícios. O estudo faz ainda uma avaliação da viabilidade econômica para a implantação de um sistema de reaproveitamento para uma população não residente de 2.500 pessoas, mediante a captação de efluente primário e secundário, a aplicação de um tratamento biológico e posterior reuso em bacias sanitárias, lavagem de áreas externas do edifício e irrigação de jardins.

Palavras chave: Reuso de água; Águas Residuárias; Efluentes; Tratamento Biológico.

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ABSTRACT

The aim of this dissertation is to demonstrate theoretical and technical concepts

applied to the reuse of wastewater to flush toilets and how this practice can contribute

to the sustainability of water resources. The scope of this work includes: water crises

that have prompted advances in this area, the potential for reuse and its main uses,

treatment required for the application of water reuse and the current debate on water

quality requirements for this.

This dissertation also presents a case study of water reuse carried out in the

Polytechnic School at UFBA which comprised the implementation, operation and

monitoring of a compact biological Wastewater Treatment Plant (WWTP) for the

treatment of effluent from the toilets of the institution. Furthermore, the laboratory

results of the monitoring for the main parameters of the WWTP and assessment of

the results using statistical graphs are also presented.

To complement this study the results of a survey attempting to identify the quality of

water present in the toilets of the Polytechnic School of the University and that of

shopping centres in the city of Salvador are also presented. This research was

carried out within the TECLIM programme for Clean Technology and the Minimisation

of Waste from the Environmental Engineering Department of the Polytechnic School.

The study also evaluates the economic viability of the installation of a system of reuse

for a non-residential population of 2500 people using primary and secondary effluent,

the application of biological treatment and the subsequent reuse of water in toilets,

cleaning of external areas of buildings and watering of gardens.

Keywords: Water reuse, Wastewater, Effluent, Biological Treatment

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1. Introdução O uso racional da água tem sido, através dos tempos, uma questão mais ou

menos negligenciada, dependendo da disponibilidade desse bem em cada região.

Onde a água é escassa e cara, a questão do seu uso é repensada e os conceitos

implícitos ao tema vão sendo cada vez mais revistos. Conseqüentemente, vão

ocorrendo mudanças comportamentais na sociedade e surgem perguntas como:

A água potável não seria a água para beber, para preparar os alimentos e para

ser usada nos asseios mais íntimos? Por que usamos a água classificada como

potável para todos os outros fins domésticos não potáveis? E constata-se que,

por falta de outra água nas residências, lavamos a calçada, o carro e damos

descarga nos vasos sanitários com a água apropriada para o consumo humano.

Durante muito tempo, poucos se preocuparam em perguntar: A água potável é

encontrada na natureza com a qualidade em que é disponibilizada às

populações? Quanto custa captar, tratar e transportar um metro cúbico de água

potável? E o valor intrínseco do recurso ÁGUA, como apropriar? Quais os

impactos econômicos, ecológicos e sociais gerados pela transformação da água

da forma em que é encontrada na natureza para água potável?

Nos casos de escassez, “[u]ma das alternativas que se têm apontado para o

enfrentamento do problema é o reuso de água, importante instrumento de Gestão

Ambiental do recurso água e detentor de tecnologias já consagradas para a sua

aplicação” (PHILIPPI, 2003). Reusar água nada mais é do que recuperar a água

que seria perdida nas galerias de esgotos, reutilizando-a em aplicações menos

exigentes que a primeira aplicação.

Nas últimas décadas, essas questões têm ultrapassado os limites dos países que

sofrem com a escassez de água com potencial de potabilidade e passado a ser

um tema de discussão pública, não mais restrita apenas a estudiosos,

pesquisadores, ambientalistas, administradores públicos e interessados pelo

assunto. No bojo dessa discussão, têm surgido questionamentos instigantes

relacionados com a qualidade da água necessária e suficiente para cada uso e o

custo associado ao ganho de qualidade entre a água residuária a ser tratada e a

água recuperada, pronta para ser aplicada em cada reuso, tais como: que nível

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de qualidade de água residuária é passível de tratamento para reuso a um custo

energético e ambiental justificável? Que nível de qualidade da água recuperada

pelo tratamento é necessário e suficiente para cada aplicação de reuso? Segundo

Hespanhol (1997), “o conceito de substituição de fontes se mostra como a

alternativa mais plausível para satisfazer a demandas menos restritivas, deixando

as águas de melhor qualidade para usos mais nobres como abastecimento

doméstico”. A definição da qualidade baseada na adequação ao uso, permite a

estratificação das águas em diversos padrões de qualidade. Para Blum (2003) “a

classificação de boa ou má qualidade para uma água, só tem sentido quando se

leva em consideração o uso previsto para ela”. Algumas das aplicações mais

clássicas para a água de reuso já foram suficientemente pesquisadas e o acervo

de dados já permite o estabelecimento de níveis de qualidade bastante seguros e

não tão restritivos. Os dados históricos mostram um decréscimo nos níveis de

exigência à medida que se acumula conhecimento sobre o assunto, sem que isso

represente um proporcional aumento do risco à saúde pública. Existem poucos

dados sobre os efeitos na saúde humana no que se refere ao reuso de águas em

segmentos que ainda não têm a tradição já existente na irrigação (como a

aqüicultura, por exemplo), não sendo, portanto, recomendados padrões definitivos

de qualidade bacteriológica para essas aplicações (CROOK, 1993). É de

fundamental importância, a determinação dos requisitos mínimos de qualidade

para cada reuso, já que quanto mais eficiente for o processo que separa a água

de seus poluentes, maior será a geração de resíduos e o custo energético.

Um ponto crítico na viabilização do reuso urbano está na estrutura de gestão de

esgotos universalmente existente, que recomenda a implantação de grandes

estações municipais centralizadas para tratamento de efluentes (METCALF &

EDDY, 2003). Essa é uma cultura antiga herdada dos gregos e romanos na qual a

remoção da água poluída deveria ser encaminhada para longe dos locais

residenciais numa época em que as pessoas moravam em pequenas

comunidades e consumiam pouca água em relação à disponibilidade dos

recursos hídricos existentes. Esses sistemas centralizados caracterizam-se por

possuir uma complexa rede de coleta, o que, via de regra, representa a maior

parte do investimento além de resultar em elevado custo operacional. O balanço

energético pode ser mais favorável quando pequenas estações de tratamento

9

atendem a uma determinada região ou, ainda melhor, com micro-estações

atendendo a cada condomínio ou edificação.

A realização do projeto que resultou neste trabalho de pesquisa foi possível

devido ao apoio financeiro da FINEP (Financiadora de Estudos e Projetos do

Ministério da Ciência e Tecnologia) e da FAPESB (Fundação de Amparo à

Pesquisa do Estado da Bahia), assim como devido à parceria com a empresa

Acqua Brasilis, à época Korff & Muller que, mediante convênio de cooperação,

importou da Alemanha e cedeu ao projeto um reator biológico compacto do tipo

CBR - Contator Biológico Rotatório, peça fundamental da Estação de Tratamento

de Efluentes (ETE) montada da Escola Politécnica.

10

2. A Crise da Água e a Alternativa do Reuso

2.1 A crise do abastecimento de água

A falta de água nas regiões onde não há escassez sempre foi tratada como um

problema do futuro que iria atormentar alguma geração mais à frente da nossa. O

futuro, no entanto, chegou mais cedo do que se imaginava e, hoje, dentre os

assuntos ligados às ciências do ambiente, a crise no abastecimento de água é

certamente objeto de diversos estudos e o tema de maior relevância em

discussões, palestras e artigos em renomados periódicos. “Em muitas regiões do

globo, a população ultrapassou o ponto em que podia ser abastecida pelos

recursos hídricos locais disponíveis. Hoje existem 26 países que abrigam 262

milhões de pessoas e que se enquadram na categoria de áreas com escassez de

água”. (POSTEL, apud MANCUSO, 2003).

Entre os principais fatores que conduziram diversos países à situação crítica de

abastecimento de água estão: a limitação da oferta de água nas cercanias das

populações, o descuido com os mananciais, o assoreamento dos rios devido ao

desmatamento, as práticas agrícolas inadequadas e o crescimento desordenado

das populações. Esses fatores, agindo isolada ou conjuntamente, reduziram a

quantidade nominal da água que antes parecia nunca faltar. Além do mais, a

contaminação dos mananciais devido ao lançamento de efluentes urbanos e

industriais sem qualquer tratamento e os agrotóxicos carreados pelas águas de

chuva até os mananciais comprometeram significativamente a qualidade da água

que restou.

Segundo Hespanhol,

[a] escassez de água não é um atributo apenas das regiões áridas e semi-áridas onde existe pouca água de superfície e baixo índice de precipitação pluviométrica. Regiões, que embora disponham de recursos hídricos significativos, mas insuficientes para atender a demandas excessivamente elevadas, também experimentam conflitos de usos e sofrem restrições de consumo que afetam as atividades econômicas e influem negativamente na qualidade de vida de suas populações (HESPANHOL, 1997).

No Brasil, a oferta total de água doce é muito superior à atual demanda. No

entanto, a localização dos mananciais e a qualidade das águas basicamente

11

definem a condição de oferta. Apenas para ilustrar, São Paulo e Recife, duas

grandes cidades cortadas ou circundadas por rios importantes e situadas onde

nunca se pensou pudesse faltar água, estão padecendo de crises de

abastecimento e tendo que submeter as suas populações a constantes

racionamentos.

Quais as alternativas para uma cidade como São Paulo? Tratar e usar a água dos

seus rios mais próximos altamente poluídos? Recursos técnicos para tanto não

faltam, mas, supostamente, o custo do tratamento não compensaria o benefício.

Outra alternativa como, por exemplo, trazer água do aqüífero Guarani, o maior

das Américas e um dos maiores do mundo, esbarraria num outro tipo de problema

também associado a custo, que seria o grande dispêndio energético para extrair,

preparar e transportar a água até as torneiras dos cidadãos. Como resolver o

problema? Como garantir que as próximas gerações não sejam comprometidas

por atitudes impensadas da nossa geração e de gerações passadas? A principal

resposta está nas necessárias mudanças de hábitos e paradigmas. “Nossa

sociedade necessita urgentemente incrementar mudanças no estilo de vida para

estilos de vida sustentáveis os quais, através de novos conhecimentos e

tecnologias, trazem também maior proteção ao meio ambiente” (LETTINGA et al.,

2001).

2.2 Reuso de água como alternativa para a crise

Sempre que a água com a qualidade requerida para determinado uso torna-se um

recurso escasso, são buscadas, de forma sistematizada ou não, alternativas de

suprimento ou repressão do consumo para que seja restabelecido o equilíbrio

oferta/demanda desse precioso recurso. O reuso de água, quando bem

planejado, tem demonstrado ser uma das alternativas mais interessantes de

suprimento. Reusar água é reaproveitar a água recuperada de águas residuárias

(efluentes), através da remoção ou não de parte dos resíduos por ela carreada

em uso anterior, e usá-la novamente em aplicações menos exigentes que o

primeiro uso, encurtando assim o ciclo hídrico da natureza em favor do balanço

energético (METCALF & EDDY, 2003). A rigor, as moléculas de água que hoje

usamos, já devem ter sido, um dia, usadas e recicladas pela natureza.

12

O ciclo da água nada mais é do que uma forma de reuso executado naturalmente

e em que a natureza num longo sistema de tratamento utiliza as fontes de energia

naturais de que dispõe. Nesse processo, uma expressiva parcela da água que

circula entre a terra e a atmosfera é conservada e uma parcela de água nova é

incorporada ao ciclo, sendo esta gerada por reações químicas em processos

naturais ou artificiais.

O problema do abastecimento começa com a distribuição da água que, devolvida

à terra na forma de precipitação pluviométrica, obedece basicamente às leis da

natureza no que diz respeito a forma, local e época de precipitação, muitas vezes

abastecendo fartamente algumas regiões e deixando outras em estado crítico de

escassez. Dessa forma, se não houver uma significativa vantagem no balanço

energético, o reuso de água executado pelo homem não é aconselhável; a

natureza faz, melhor que nós, essa tarefa. Fatores como distância entre os

centros consumidores da água e os mananciais de abastecimento elevam o custo

de distribuição e, por isso, têm peso considerável na decisão de aplicar ou não o

reuso.

A figura 2-1 mostra o ciclo natural da água evidenciando o reuso da natureza. Nas

figuras 2-2 e 2-3, os ciclos concêntricos simbolizam diversos tipos de reusos.

Figura 2.1 - Ciclo natural da água (O reuso da natureza).

13

Tipos de reuso: (1) reuso intra-sanitário, (2) reuso intradomicílio, (3) reuso intracondomínio, (4) reuso intrabairro,

(5) reuso urbano, (6) reuso agrícola, (7) recarga de aqüíferos (reuso indireto).

Figura 2.2 - Tipos de reuso.

Figura 2.3 - Detalhe da Figura 2.2 - Os ciclos de reuso.

14

2.3 Vários Reusos

Por milênios, a exploração da água de superfície tem sido a forma principal de

suprimento desse recurso para as diversas necessidades humanas. A depender

da qualidade da água “in natura” e do uso a que se destina, essa água poderá ou

não sofrer tratamentos adequados a cada aplicação. Para finalidades potáveis,

quase sempre, a água tem de passar por um tratamento após a captação para

dotá-la dos requisitos de qualidade necessários para o uso humano com relativa

segurança. Grande parte dos sistemas de gerenciamento de água potável não

oferece qualquer garantia para o seu fornecimento contínuo com manutenção da

qualidade físico-química e microbiológica, condições indispensáveis para a

potabilidade da água (DESAR, 2001). Muitos produtos químicos usados nas

residências e áreas cultivadas retornam aos mananciais, passam incólume pelas

estações de tratamento de água das municipalidades e retornam ao sistema de

abastecimento de água potável (STAN & LING-KERHÄUGNER, 1995; SEILER,

ZUAGG, THOMAS, & HOUWEROFT, 1999, apud NOLDE, 2000).

A substituição da água potável por água de reuso, onde essa substituição for

possível, ajuda a manter a sustentabilidade desse valioso recurso. Além disso,

grandes quantidades de produtos químicos que são adicionados durante o

tratamento da água potável e que geram resíduos que seguem junto com a lama

residual podem ser minimizados. A água de serviço, originária dos sistemas de

coleta da chuva ou recuperada nos tratamentos de efluentes pode ter custo

competitivo e não apresentar qualquer risco para a saúde ou representar redução

de conforto para o consumidor no uso apropriado (LÜCKE, 1998 apud NOLDE,

2000). Para a viabilização dos sistemas de reuso, o tratamento e a distribuição da

água de serviço não devem demandar mais energia e produtos químicos do que

aqueles necessários para o tratamento da água potável do abastecimento

convencional.

2.4 Reuso urbano

O reuso urbano de águas recuperadas das águas residuárias é influenciado por

diversos fatores tais como: clima, condição sócio-econômica, cultura, escassez de

água, aceitação pública entre outros. A realização do reuso urbano de águas

15

recuperadas das águas residuárias depende de diversos fatores tais como: clima,

condição sócio-econômica, cultura, escassez de água, aceitação pública entre

outros. Esses fatores são muito específicos, variando fortemente de um lugar para

outro, não sendo razoável a adoção de um padrão nacional, principalmente em

países com as diversidades do Brasil.

O reuso da água de uma maneira geral é uma prática cada vez mais dominada e

adotada. As principais questões levantadas sobre o assunto são:

a) Que efluentes são recuperáveis de forma economicamente viável?

b) Quais as formas de reuso mais indicadas para as águas recuperadas de

efluentes urbanos?

c) Que requisitos de qualidade da água devem ser exigidos para cada reuso?

As questões a e b estão sendo naturalmente respondidas em compasso com o

desenvolvimento tecnológico do reuso e a sua aplicação prática nos diversos

segmentos da atividade humana. A questão c vem sendo trabalhada em diversos

países e existem muitas pesquisas no sentido de se estabelecer esses requisitos,

principalmente em segmentos de reuso mais largamente difundidos (NOLDE,

2000).

A distribuição da água de superfície é outro fator determinante para a implantação

do reuso urbano. No Brasil, as grandes reservas de água doce (já mencionadas),

teoricamente, nos deixariam fora de situações de risco de desabastecimento.

Entretanto, em algumas regiões, estamos enfrentando sérios problemas de

desabastecimento principalmente porque as nossas maiores reservas de água

doce ocorrem nas regiões de mais baixa densidade populacional:

73% da água doce estão na Amazônia abastecendo 5% da população brasileira. Os outros 27% estão divididos para o restante do país, abastecendo 95% da população. A transferência desses recursos para regiões de maior demanda não somente resultaria em desequilíbrio ecológico como também acarretaria elevados custos operacionais (SETTI et al., 2001).

O reuso urbano de águas recuperadas dos efluentes domésticos é uma prática

cada vez mais difundida nos países desenvolvidos, mesmo onde a água ainda

não é um recurso escasso, não somente pela necessidade de formação de uma

nova consciência de que essa prática preserva o meio ambiente reduzindo

16

impactos ambientais, como também pelo interesse no aprimoramento da

tecnologia aplicada ao reuso (METCALF & EDDY, 2001).

Uma pesquisa realizada pelo Programa Delphi do Ministério do Meio Ambiente da

Alemanha, intitulada Tecnologia da Água no Ano 2010 mostra que

aproximadamente 76% dos especialistas internacionais questionados

consideraram tecnicamente praticável usar a água recuperada dos efluentes de

lavatórios, banheiras e chuveiros nas casas, com o mesmo risco à saúde pública

oferecido pelos atuais sistemas que usam água potável (DELPHI, 1999, apud

NOLDE, 2000). O estudo Delphi concluiu que até 2010 a tecnologia de reuso de

água estará universalizada sendo implantada na maioria dos países

desenvolvidos e em desenvolvimento.

Na década de 90 diversas plantas de tratamento de efluentes com tecnologias

diferentes foram desenvolvidas e instaladas em diversos países embora somente

algumas delas fossem devidamente investigadas e avaliadas. Durante a avaliação

dessas diferentes plantas, testes padrão da água residuária e da água recuperada

foram realizados. Os objetivos do reuso também foram reconsiderados.

Constatou-se que a mesma estação de tratamento biológico de efluentes

operando em locais diferentes pode apresentar resultados diferentes e que, ao

contrário das estações de tratamento por princípios físico-químicos, as de

tratamento biológico têm comportamento menos estáveis e são mais sensíveis às

variações climáticas (NOLDE, 2000).

As dificuldades para a implantação de um projeto de reuso urbano no Brasil

começam pela falta de divulgação dessa técnica e pela falta de conscientização

da população para a necessidade de preservação dos recursos hídricos e

energéticos. Também contribuem para dificultar a implantação dessa técnica o

pouco esclarecimento da população sobre a segurança dos atuais sistemas de

tratamento e a inexistência de legislação e normas técnicas específicas sobre o

assunto. E, finalmente, a falta de estímulo ao reuso por parte dos poderes

públicos não motiva o empreendedor já que os investimentos em instalações

hidráulicas e estações de tratamento são relativamente elevados e não têm

retorno em curto prazo como é demonstrado no capítulo nove.

Existem ainda as dificuldades técnicas, que podem ser específicas a cada caso.

Na implantação do reuso na Escola Politécnica, por exemplo, uma das

17

dificuldades foi a definição de qual efluente deveria ser tratado para reuso em

vasos sanitários e rega de jardins. Para reuso em vasos sanitários, o efluente

usual é o proveniente de banhos e lavatórios por possuir baixa carga orgânica e

baixo nível de nutrientes. Na escola Politécnica, assim como na maioria dos

edifícios públicos, não existem instalações para banho, restando apenas o

efluente proveniente dos lavatórios de mãos, de volume insuficiente para a

implantação do reuso. A opção indicada no caso foi a coleta e o tratamento dos

efluentes provenientes dos vasos sanitários, lavatórios de mãos e mictórios, que

exigem um tratamento mais difícil, porém oferecem uma vazão de água

recuperada suficiente para atender ao reuso objetivado.

18

3. Objetivos

3.1 Objetivo Geral

O objetivo geral deste trabalho é estudar os aspectos técnicos e econômicos

envolvidos na tecnologia do reuso de águas recuperadas de efluentes primário e

secundário de sanitários. A intenção é poder contribuir para a racionalização do

uso da água no meio urbano e para o desenvolvimento de propostas para o

aproveitamento de efluentes sanitários em descargas de vasos sanitários e rega

de jardins.

3.2 Objetivos Específicos

Os objetivos específicos são os seguintes:

Criar condições para o reuso de água recuperada de efluentes na Escola

Politécnica da Universidade Federal da Bahia, visando identificar as dificuldades

que devem ser superadas para viabilizar a recuperação da água e posterior

reuso.

Acompanhar e avaliar o desempenho da ETE através de monitoramento do

processo de tratamento mediante coleta de amostras do efluente bruto e tratado,

análises laboratoriais dessas amostras e avaliação dos principais parâmetros de

controle.

Contribuir para o estabelecimento dos requisitos de qualidade requeridos para

reuso de água recuperada de efluentes primário e secundário, tendo em vista a

segurança do sistema quanto à saúde coletiva.

Fazer um estudo preliminar de viabilidade econômica para implantação de

estação de tratamento de águas residuárias em edifícios públicos objetivando o

reuso da água recuperada em vasos sanitários e/ou rega de jardins.

19

4. Metodologia da Pesquisa

A metodologia aplicada no desenvolvimento deste trabalho consistiu basicamente

em:

Pesquisa bibliográfica - Pesquisa em publicações específicas, livros técnicos e

didáticos, artigos em revistas e periódicos, normas técnicas e legislação sobre

temas correlatos ao uso da água.

Construção de uma Estação Biológica de Tratamento de Efluentes em parceria

com a empresa Korff & Müller e de um sistema de reuso para a água recuperada.

Pesquisa Aplicada 1 - Execução de uma investigação que consistiu no

monitoramento mediante plano de amostragem, coleta de amostras, análises

laboratoriais e avaliação dos resultados da água encontrada nos vasos sanitários

da Escola Politécnica e de mais três shopping centers da cidade de Salvador,

objetivando a determinação da qualidade da água através da quantidade de

coliformes totais e termotolerantes. Esta pesquisa foi executada com a

participação de estudantes bolsistas e do pessoal técnico do Laboratório de

Águas do Departamento de Engenharia Ambiental da UFBA.

Pesquisa Aplicada 2 - Monitoramento da Estação de Tratamento de Efluentes

instalada na Escola Politécnica a partir de um plano de amostragem com coletas

diárias de amostras dos efluentes bruto e tratado para análise laboratorial e

determinação de doze dos principais parâmetros objetivando caracterizar o

efluente, identificar a eficiência do sistema de tratamento e a qualidade da água

recuperada.

O principal parâmetro operacional monitorado foi a vazão, mediante instalação de

vertedouro de perfil triangular entre o decantador e a caixa de água recuperada.

Os parâmetros de controle do desempenho monitorados foram:

a) DBO5 - para avaliar da capacidade de remoção da carga orgânica da ETE.

b) DQO - para avaliar a capacidade de remoção da carga química

biodegradável da ETE.

c) Cor, Sólidos Suspensos e Turbidez – para avaliar a capacidade de

clarificação da ETE, de fundamental importância para o reuso em vasos

20

sanitários. Sendo um dos objetivos do reuso a rega de jardins da Escola

Politécnica, foram também monitorados os seguintes nutrientes: nitrogênio

amoniacal, fósforo e potássio. Os resultados desses parâmetros serão

avaliados posteriormente.

d) Nitritos e Nitratos – para avaliar a capacidade de nitrificação da ETE.

Esta pesquisa também contou com a participação de estudantes bolsistas e de

pessoal técnico do Laboratório de Águas do Departamento de Engenharia

Ambiental da UFBA.

A investigação da qualidade da água nos vasos sanitários foi dividida em duas

etapas distintas. Na primeira, foram investigados apenas os vasos sanitários da

Escola Politécnica. Na segunda, além de vasos da Escola, foram também

incluídos vasos sanitários de shopping centers de Salvador e, desta feita, em

todos os locais, as amostras coletadas foram provenientes de vasos tomados

aleatoriamente.

Na primeira fase da investigação os objetivos foram:

a) Verificar presença de coliformes na água contida nos vasos sanitários após

a descarga dada independentemente do vaso ter sido ou não usado.

b) Em caso positivo, levantar a curva de contaminação em função do tempo

de permanência da água no vaso.

Durante os meses de novembro de 2002 a janeiro de 2003, foram coletadas

amostras de água dos vasos dos sanitários segundo um plano de monitoramento.

Em cada vaso investigado foi dada uma descarga e logo após era coletada a

amostra. A seguir, a porta do boxe era lacrada e a partir daí as demais coletas

eram efetuadas a cada hora durante um período de seis horas. Cada resultado de

análise laboratorial de uma amostragem recebeu um código no qual estavam

identificados o vaso, o sanitário (masculino ou feminino), o andar, a data da coleta

e o parâmetro da análise, ou seja, se coliformes totais ou termotolerantes.

Não foi possível aumentar o número de coletas de cada amostragem devido ao

fato de o volume de água contido no selo hídrico de cada vaso sanitário ser

21

restrito ao sifão (cerca de 1 L), o que limitou a amostragem (amostras de 100 ml)

a um número máximo de seis amostras.

Na segunda fase da investigação, uma vez comprovada a contaminação da água

quando depositada no vaso sanitário no ato da descarga, o objetivo foi avaliar

qual seria a qualidade da água encontrada nos vasos sanitários nas condições

normais de uso.

Nesta fase, iniciando pelos sanitários da Escola Politécnica, foram feitas amostras

de vasos tomados aleatoriamente e, de cada vaso que apresentasse água

aparentemente limpa, era coletada uma única amostra. As amostras eram

levadas ao Laboratório de águas do DEA onde eram examinadas pelo método

TMF (Técnica da Membrana Filtrante) para determinação de Coliformes Totais e

Coliformes termotolerantes. Este procedimento foi também aplicados nos três

Shopping Centers investigados e os resultados confrontados com os obtidos nos

sanitários da Escola Politécnica.

22

5. Gerenciamento do Reuso de Água

Para que o reuso de água recuperada de efluentes possa ser aplicado de forma

sustentável e eco-eficiente um conjunto de fatores precisa ser atendido. Os

principais fatores requeridos, que são de natureza técnica e/ou legal, podem ser

vistos na figura 5.1. Na maioria das vezes, esses fatores são analisados após as

condições sociais econômicas e ambientais envolvidas na implantação do reuso

serem atendidas com segurança.

Figura 5.1 - Fatores para implantação de reuso de água.

5.1 Características do efluente

É evidente que, o primeiro fator a ser considerado para o reuso, seja qual for a

aplicação, é a existência de um efluente em condições econômicas de tratamento.

23

Como já foi exposto, é fundamental a caracterização do efluente para que se

possa obter o maior conhecimento possível e assim determinar o seu potencial de

aproveitamento. Os efluentes contendo resíduos predominantemente orgânicos

biodegradáveis geralmente podem ser tratados biologicamente sem maiores

impactos ambientais.

“A água dos sistemas de reuso deve atender plenamente a quatro critérios:

segurança quanto à higiene, estética, tolerância ambiental e viabilidade técnica e

econômica” (NOLDE & DOTT, 1991, apud NOLDE, 2000). Daí a necessidade de

se caracterizar bem o efluente para que sejam determinadas as suas

possibilidades de fornecer água recuperada com níveis de qualidade adequados.

A análise das características do efluente conjuntamente com os requisitos de

qualidade requeridos para a aplicação de reuso desejada geralmente já define o

tipo de tratamento a ser adotado.

Sendo o efluente de origem doméstica, a classificação convencional em efluente

preto “blackwater” ou efluente cinza “greywater” é importante para a decisão do

nível de tratamento a ser adotado. Estes termos porém, não qualificam bem o

efluente e, por essa razão, novas subdivisões com codificação por cores têm sido

propostas (HENZE et al., 2001, cf. quadro 5-1). Por convenção, efluente cinza ou

“greywater” é o efluente doméstico com baixo teor de poluentes, proveniente de

chuveiros, banheiras e lavatórios, excluindo-se os efluentes da cozinha e das

descargas de vaso sanitário, enquanto que efluente preto ou “blackwater” significa

todos os efluentes domésticos juntos.

Quadro 5-1- Código de cores dos efluentes (Henze et al., 2001).

TIPO CONTAMINANTE Preto (blackwater) Todos os efluentes domésticos Cinza escuro Banho, cozinha e lavatório Cinza claro (greywater) Banho e lavatório Amarelo Somente urina (mictório) Marrom Somente fezes (separadas)

A caracterização do efluente é de fundamental importância para o sucesso do

projeto de reuso. Quanto mais informações se obtiverem do efluente melhor se

poderá caracterizá-lo e, assim, escolher o tratamento mais adequado para se

obter a água recuperada com os requisitos de qualidade exigidos para o reuso de

24

interesse e com menor consumo de energia. Alguns componentes importantes

presentes nos efluentes domésticos são apresentados no quadro 5.2.

Quadro 5-2 - Componentes presentes no efluente doméstico (Henze et al., 2001).

COMPONENTE DE ESPECIAL INTERESSE EFEITOS AMBIENTAIS Microorganismos Bactérias patogênicas, vírus e

ovos de helmintos Riscos com banhos e alimentação com a

pele de peixe. Matéria orgânica biodegradável

Decaimento do oxigênio em rios e lagos

Mortandade de peixes, odor desagradável.

Matéria orgânica (outras)

Detergentes, pesticidas, óleos, graxas e gorduras.

Efeitos tóxicos, inconveniências estéticas,

Corantes e solventes, fenóis e ácidos cianídricos.

Bio-acumulação na cadeia alimentar.

Nutrientes Nitrogênio, Fósforo, Amônia Decaimento do oxigênio, proliferação de algas. Efeitos tóxicos.

Metais Hg, Pb, Cd, Cr, Cu, Ni Efeitos tóxicos, bio- acumulação

Outros materiais inorgânicos

Acidos, por exemplo sulfito de hidrogênio, bases e sulfetos.

Corrosão e efeitos tóxicos, odores e efeitos

Estéticos negativos. Efeitos térmicos Água quente Mudança das condições

de vida da fauna e Da flora. Radioatividade Efeitos tóxicos,

acumulação.

As tabelas de 5-1 a 5-4 apresentam indicadores importantes para a

caracterização efluentes residenciais e seus constituintes.

Tabela 5-1 - Carga típica de poluição per capita em efluentes domésticos em alguns países.

POLUENTE UNIDADE DINA MARCA

BRASIL EGITO ITÁLIA SUÉCIA TURQUIA USA

DBO kg/(Capita.ano) 20-25 20-25 10-15 18-22 25-30 10´-15 30-35 SS " 30-35 20-25 15-25 20-30 30-35 15-25 30-35 N-total " 5´-7 3´-5 3´-5 3´-5 4-6 3´-5 5´-7 P-total " 1,5-2 0,6-1 0,4-0,6 0,6-1,0 0,8-1,2 0,4-0,6 1,5-2,0Detergentes " 0,8-1,2 0,5-1,5 0,3-0,5 0,5-1,0 0,7-1,0 0,3-0,5 0,8-1,2Hg g/(Capita.ano) 0,1-0,2 0,01-0,2 0,02-

0,04 0,1-0,2 0,01 0,02

Pb " 5,0-10 5,0-10 5,0-10 5,0-10 5,0-10 Zn " 15-30 15-30 15-30 10-20 15-30 Cd " 0,2-0,4 0,5-0,7

Fonte: DESAR - Decentralized Sanitation and Reuse, 2001. (TREIBEL, 1982; HENZE, 1977, 1982 e 2001; ANDERSON 1978; EPA 1977; LONHOLDT, 1973)

25

Tabela 5-2 - Fontes tradicionalmente geradoras de resíduos domésticos - valores para residências não ecológicas.

SANITÁRIO BANHO E

CONSTITUINTE UNIDADE TOTAL URINA COZINHA LAVAN DERIA

TOTAL

Efluente m³ / ano 19 11 18 18 55DBO kg / ano 9,1 1,8 11 1,8 21,9DQO kg / ano 27,5 5,5 16 3,7 47,2Nitrogênio kg / ano 4,4 4 0,3 0,4 5,1Fósforo kg / ano 0,7 0,5 0,07 0,1 0,87Potássio kg / ano 1,3 0,9 0,15 0,15 1,6Fonte: DESAR - Decentralized Sanitation and Reuse, 2001 (HENZE, 1997;

SUNDBERG, 1995; EILERSEN et al., 1999).

Tabela 5-3 - Concentração de poluentes na geração de efluentes domésticos.

PARÂMETRO (g / m³) Água residuária (L / capita.dia)

250 160 80 DQO 520 815 1625 DBO 240 375 750 Nitrogênio 50 80 165 Fósforo 10 16 31

Fonte: DESAR - Decentralized Sanitation and Reuse, 2001. (HENZE et al., 2001).

Tabela 5-4 - Concentrações típicas de poluentes em efluentes domésticos.

CONSTITUINTE UNIDADE EFLUENTECINZA CLARO EFLUENTE PRETO Máx. Min. Máx. Min. DBO total g O2 / m3 400 100 600 300DQO total g O2 / m3 700 200 1500 900Nitrogênio total g N / m3 30 8 300 100Fósforo total g P / m3 7 2 40 20Potássio g K / m3 6 2 90 40

Fonte: DESAR - Decentralized Sanitation and Reuse, 2001. (HENZE et al., 2001)

“Alguns fabricantes de sistemas de tratamento de efluentes supõem ser

satisfatório um tratamento mecânico como peneiramento ou filtração para o

efluente cinza” (HILDEBRAND, 1999, apud NOLDE, 2000). Outros afirmam ser

necessária uma tecnologia mais avançada de tratamento (ZWERERNZ, 1999;

ZEISEL, 1999, apud NOLDE, 2000). Na Alemanha, quando se iniciaram as

primeiras pesquisas com reuso de águas recuperadas em vasos sanitários,

alguns peritos do Ministério Federal Alemão do Meio Ambiente (German Federal Health Department) até profetizaram o risco de pragas como a cólera, por exemplo, quando água com qualidade não potável fosse fornecida para a descarga em vasos sanitários, ou outros usos não potáveis (MOLL, 1991, apud NOLDE, 2000).

26

Entretanto, essa atitude mudou e as primeiras estações de reciclagem de águas

residuárias de cor cinza alcançaram padrões de qualidade que provaram sua

eficiência e aplicabilidade na prática e algumas estão operando por mais de 10

anos.

5.2 Aplicações do reuso de água

O fator que dá origem aos estudos de reuso é invariavelmente a aplicação. Se

não existe onde aplicar a água que pode ser recuperada de efluentes não há o

que ser estudado, mesmo existindo efluentes em condições favoráveis de

tratamento. Também não se pensa em reuso se há disponibilidade de nova água

a custo acessível no local do empreendimento.

Atualmente, o Reuso de Águas é uma técnica aplicada em vários segmentos da

atividade humana e, geralmente, a opção por essa técnica depende não somente

da possibilidade e facilidade de sua aplicação, mas, principalmente, da oferta de

nova água confrontada com o balanço energético. Se o custo do consumo de

energia para reusar água recuperada de efluentes é maior do que o custo da

água localmente disponível, não há razão para se pensar em reuso.

As águas residuárias provenientes das lavanderias domésticas, dos banheiros e

lavatórios de mãos, por exemplo, são as que possuem as menores concentrações

de carga orgânica entre os efluentes domésticos (HENZE et al., 2001). No

entanto, são as que carregam as maiores cargas de produtos químicos, os quais

devem ser considerados na indicação do tratamento. Essas águas podem ser

coletadas conjuntamente já que devem ser submetidas ao mesmo tipo de

tratamento. Para o seu reuso em jardinagem ou agricultura, essas águas podem

ser também incorporadas ao efluente tradicional da cozinha e passar por um

tratamento adequado antes de sua aplicação.

A recomendação é de que se pratique o reuso de água se este for tecnicamente

possível e economicamente viável. O uso adequado da água é discutido por

organismos internacionais há pelo menos duas décadas, o que tem resultado em

recomendações como: "A não ser que exista grande disponibilidade, nenhuma

água de boa qualidade deve ser utilizada para usos que toleram águas de

27

qualidade inferior” (United Nations - “Water for Industrial Use”, 1985, apud

HESPANHOL, 1997). Segundo Metcalf & Eddy, 2001,

no planejamento e implementação da recuperação e do reuso, a aplicação da água recuperada geralmente definirá o tratamento requerido para o efluente, sendo considerados principalmente a saúde pública e do meio ambiente e o grau de purificação necessário para se atender aos requisitos do novo processo que vai recebê-la.

As principais aplicações de reuso são:

a) Agricultura irrigada

Em número de projetos e volume de água, esse é o maior segmento de

aplicação do reuso no mundo, principalmente nos Estados Unidos. As

oportunidades de aplicação do reuso na agricultura são bastante amplas. O

tratamento do efluente, entretanto, é recomendável, principalmente no

cultivo de hortaliças e leguminosas ou em forrageiras para a alimentação

animal, para se evitar a contaminação através da cadeia alimentar. O uso

de efluentes tratados na agricultura traz novas possibilidades de

suprimento de fertilizantes menos tóxicos e menos poluentes que os

industrializados. Novas gerações de vasos sanitários que separam a urina

das fezes objetivando a produção de fertilizantes orgânicos de elevada

qualidade aumentam as possibilidades dessa aplicação já que esses

resíduos quando separados podem receber tratamentos específicos

otimizando os seus benefícios (NIEMCZYNOWICZ, 2001). “Existem

evidências de que o uso de excrementos não tratados na agricultura traz

riscos de contaminação epidemiológica através dos alimentos produzidos”

(BLUM; FEACHEM, et al., 1985, apud EAWAG/SANDEC, 1998).

O Seminário - Taller de Saneamento Básico e Sustentabilidade, realizado

em Cali, Colômbia, 1998, com o Tema Reuso de Águas Servidas e

Implicações para a Saúde, nas suas conclusões estabelece que:

A fertilização e cultivo de alimentos com excrementos não tratados

podem causar um excesso significativo de infecções.

28

O tratamento dos excrementos pode reduzir a transmissão de

infecções causadas por nematódeos.

A fertilização de arrozais com excrementos não tratados pode

causar um excesso de infecção de esquistossomose entre os

trabalhadores da área.

O gado alimentado por forrageira irrigada com efluente sem

tratamento pode adquirir Tênia (Solitária), porém é improvável que

contraia salmoneloses (EAWAG/SANDEC, 1998).

Com as pesquisas aplicadas e o conseqüente desenvolvimento tecnológico e

a evolução dos tratamentos biológicos, ficaram evidenciadas as grandes

vantagens existentes na aplicação de água recuperada de efluentes em lugar

de água potável. Além das questões ambientais, a água recuperada de

efluentes domésticos é rica em nutrientes e não contém cloro residual em

proporções que possam comprometer o desenvolvimento dos vegetais.

Estudos vêm sendo desenvolvidos em diversas universidades brasileiras e

bons resultados têm sido obtidos em agricultura irrigada com o emprego de

água recuperada de efluentes domésticos em substituição à água tratada.

Um estudo desenvolvido pelo Centro de Tecnologia da Universidade Federal

do Ceará em 1995 analisou o desempenho de culturas irrigadas por esgoto

doméstico tratado na estação de tratamento local e comparou os resultados

com as mesmas culturas irrigadas com água potável, ou seja, água tratada em

processos convencionais de abastecimento (SILVA, 2000). Os resultados do

experimento com sorgo e algodão são mostrados nas tabelas 5-6 e 5-7 a

seguir:

Tabela 5-5 - Sorgo irrigado com efluente tratado e com água.

CARACTERÍSTICAS UNIDADE PARCELAS IRRIGADAS

COM ESGOTO TRATADO

PARCELAS IRRIGADAS

COM ÁGUA POTÁVEL

Altura média m 1,40 1,00Florescimento Dias 53 70Produção de grãos kg/ha 3.535 605Massa verde t/ha 9,56 2,48Massa seca t/ha 4,64 1,08Proteína bruta % 1,58 1,86

Fonte: (UFC/CT - SILVA, M., 2000).

29

Tabela 5-6 - Algodão irrigado com efluente tratado e com água.

CARACTERÍSTICAS UNID. PARCELAS IRRIGADAS

COM ESGOTO TRATADO

PARCELAS IRRIGADAS

COM ÁGUA POTÁVEL

Produção de grãos Kg/ha 506 340Fibra % 35,1 30,3 Kg/ha 177,61 103,2Peso médio do capulho g 4,2 3,8Peso de 100 sementes g 8,4 7,7Comprimento médio das fibras cm 30,7 27,5

Fonte: (UFC/CT - SILVA M., 2000).

Os resultados mostram a superioridade alcançada em quase todos os

parâmetros estudados quando se usa água recuperada de efluentes

domésticos na irrigação em substituição à água potável. A alternativa de

se reusar água em agricultura não somente se apresenta como uma

alternativa para a escassez de água, como também uma solução para os

problemas ambientais causados pela adição de fertilizantes, normalmente

necessária na irrigação convencional. A água recuperada de efluentes já

contém nutrientes naturais biodisponíveis (SILVA, 2000).

b) Paisagismo

Compreende a irrigação de todo o tipo de paisagismo urbano, incluindo

parques, jardins, playgrounds, campos de golfe, canteiros centrais de

rodovias, áreas verdes de edifícios, indústrias, escritórios e prédios de uma

maneira geral. Nesse tipo de irrigação, os requisitos de qualidade da água

de reuso são tão restritivos quanto àqueles exigidos para a agricultura de

alimentos a serem consumidos crus (hortaliças). Esses projetos envolvem

um sistema duplo de distribuição, desenhado de uma forma tal que possa

garantir a não contaminação do sistema de água normal decorrente de

possíveis conexões cruzadas (METCALF & EDDY, 2003).

No caso específico de reuso de água em paisagismo, é evidente que os

resultados nutricionais da água recuperada de efluentes tratados são

também muito positivos, assim como são também positivas as vantagens

ambientais no que se refere à redução do lançamento de carga química no

30

meio ambiente em virtude do uso de fertilizantes industrializados.

Entretanto, nessa aplicação, cuidados adicionais são recomendados,

principalmente se o objetivo é irrigação de gramados, campos de golfe,

futebol e outros, onde pessoas poderão ter contato direto com as folhas

dos vegetais ou com o solo. Em 1985, a OMS (Organização Mundial de

Saúde) patrocinou uma reunião de especialistas na cidade de Engelberg na

Suíça, cujos resultados foram publicados pela ONU (Organização das

Nações Unidas) em 1973 e tornaram-se conhecidos como “O relatório de

Engelberg”. Esse relatório concluiu, entre outras coisas, que “os riscos

potenciais à saúde associados ao reuso da água para irrigação de

gramados e parques podiam trazer um risco à saúde maior do que aqueles

associados à irrigação de vegetais que são consumidos crus” e, portanto,

recomendou o limite de 2,00E+02 UFC/100ml para coliformes fecais em

irrigação urbana (CROOK, 1993).

A Resolução do CONAMA (Conselho Nacional de Meio Ambiente) Nº 20/86

(Anexo A) estabelece critérios de qualidade para a água a ser usada nessa

aplicação, independentemente de ser ou não água de reuso. Assim, as

unidades de tratamento de efluentes têm de estar equipadas para produzir

águas recuperadas com requisitos de qualidade que as possam enquadrar

na Classe 03 do CONAMA, item b - “Águas destinadas à irrigação de

culturas arbóreas, cerealíferas e forrageiras”. Nessa classe o limite máximo

de coliformes termotolerantes é de 1,00 E+03 UFC/100 ml.

c) Atividades industriais

Na indústria, o reuso da água é possível por sucessivas vezes a depender

dos requisitos de qualidade da água exigidos para cada aplicação. A água

proveniente de um primeiro uso pode ter sido ligeiramente contaminada e

passar para um primeiro reuso em que o contaminante arrastado não

represente problema, seguindo depois para outros reusos como, por

exemplo, em sistemas de resfriamento por troca indireta entre outros.

Poderá ser ou não necessário um tratamento intermediário entre os reusos.

A principal aplicação da água de reuso nos processos industriais é nos

sistemas de resfriamento (cerca de 75%). Os requisitos de qualidade para

31

a água de reuso na indústria são específicos para cada processo sendo

difícil o estabelecimento de padrões de qualidade. Problemas como

proliferação de algas e corrosão de tuberías são freqüentes quando

medidas preventivas não são adotadas. Para a proteção da saúde publica,

os órgãos ambientais podem exigir um alto grau de purificação quando for

praticada a aspersão durante o reuso ou quando houver riscos de

contaminação por aerossóis (CROOK, 1993).

Num projeto desenvolvido no âmbito do Programa TECLIM do

Departamento de Engenharia Ambiental da Escola Politécnica da UFBA,

em parceria com a empresa BRASKEM do Pólo Petroquímico de

Camaçari, intitulado BRASKEM / ÁGUA, pesquisadores do TECLIM em

ação conjunta com os engenheiros e pessoal operacional da empresa,

usando princípios das Tecnologias Limpas, concluíram que (Bahia, análise

e dados, 2003):

• Uma parte importante das perdas de água (45%) se dá na forma de

evaporação nas torres de resfriamento.

• A metodologia proposta para o uso desses processos de tecnologias

limpas (Diagrama de Fontes e outros) permite organizar as

informações existentes e sistematizar a busca de outras que sejam

necessárias para a sua própria otimização.

• O próprio processo de busca da solução ótima permite encontrar

propostas de melhorias substanciais (Bahia, análise e dados, 2003).

No mesmo trabalho, é relatada a situação das empresas do Pólo

Petroquímico de Camaçari, no que diz respeito ao uso da água. Essas

empresas, construídas há cerca de trinta anos, empregaram as tecnologias

daquela época e que, hoje, são denominadas de fim de tubo.

Tais tecnologias não dedicavam atenção aos aspectos ambientais e o foco dos projetos era a produção e se isso gerava resíduos ou efluentes, estes tinham que ser tratados posteriormente. Na visão das Tecnologias Limpas, o foco é produzir minimizando ou eliminando totalmente os resíduos ou efluentes (KIPERSTOK et al., 2003).

32

Os pesquisadores ainda afirmam:

A expansão da proposta em desenvolvimento na BRASKEM para outras empresas do Pólo Petroquímico de Camaçari permitirá ganhos ainda maiores para o balanço hídrico da região Metropolitana de Salvador e bacias hidrográficas próximas que abastecem a capital do Estado (PESSOA et al., apud KIPERSTOK et al., 2003).

d) Recarga de aqüíferos

Essa modalidade de reuso pode ser feita com lançamento da água

recuperada dos efluentes diretamente nos aqüíferos ou lançadas em

bases superficiais preparadas para este fim. É o procedimento indicado

quando os requisitos exigidos para a água de reuso são muito elevados,

como, por exemplo, para fins potáveis. Evidentemente que quando essa

água for novamente coletada, juntamente com a água de superfície ou com

o lençol subterrâneo, passará por tratamento convencional para atender

aos padrões de potabilidade (METCALF & EDDY, 2003). Esse tipo de

reuso, também classificado como reuso indireto, conta com a participação

da natureza e é de longo ciclo.

e) Reuso recreativo e ambiental

Envolve um grande número de aplicações não potáveis como o

desenvolvimento de lagos recreativos e ornamentais, reforço de fluxo em

leitos de rios e riachos não perenes, lagos e espelhos d’água de

edificações públicas e privadas e viveiros de peixes ornamentais, desde

que a água atenda aos requisitos de qualidade exigidos (METCALF &

EDDY, 2003).

f) Aqüicultura

Uma opção também interessante para o reuso, está na aqüicultura. Nessa

aplicação, a água recuperada de efluentes domésticos, teoricamente isenta

de contaminantes não biodegradáveis como metais pesados e, geralmente,

rica em nutrientes orgânicos, propicia o desenvolvimento de uma infinidade

33

de formas vegetais, aí incluídos limos e macrófitos, constituintes básicos da

cadeia alimentar dos ecossistemas aquáticos.

Com relação aos requisitos de qualidade exigidos para essa atividade,

existem poucos dados sobre os efeitos na saúde relativos ao reuso da

água na aqüicultura e não foram estabelecidos padrões definitivos de

qualidade bacteriológica para essa aplicação. O limite de 1,00E+03

UFC/100 ml para a média geométrica de coliformes fecais é recomendado

para a água de represas onde cresçam vegetais aquáticos (macrófitos).

Devem ser garantidos altos padrões de higiene durante a limpeza dos

peixes, devido ao risco de existirem micro-organismos patogênicos no trato

digestivo e no fluido intraperitonial, com probabilidade de contaminação

acidental da carne se altos padrões de higiene não forem mantidos durante

o manuseio e a limpeza (CROOK, 1993).

Para a aqüicultura, a Resolução CONAMA 20/86 estabelece a Classe 02

item e - “águas destinadas à criação natural e/ou intensiva (aqüicultura) de

espécies destinadas à alimentação humana”. Todas as entidades

recomendam como padrão de qualidade a ausência total de ovos viáveis

de helmintos.

O relatório do encontro de Genebra da OMS em 1989 recomenda o

tratamento de efluentes em lagoas de estabilização como sendo o

processo adequado para climas quentes se houver área disponível a

custos justificáveis. Os requisitos de qualidade exigidos podem ser

atingidos com confiabilidade para lagoas em série e com tempo de

detenção de 8 a 10 dias. Segundo as mesmas recomendações, em climas

quentes, esse tempo deve ser no mínimo duplicado (CROOK, 1993).

g) Reusos urbanos não potáveis

Nesse grupo estão incluídos reusos como água para proteção contra

incêndio, sistemas centrais de ar-condicionado, descargas em vasos

sanitários, usos diversos na construção civil e desentupimentos de esgotos

sanitários, entre outros. Por razões econômicas e culturais, esses usos não

são ainda muito difundidos e normalmente nas pesquisas são enquadrados

34

em outras categorias de reuso como, por exemplo, irrigação de jardins

(METCALF & EDDY, 2003).

O reuso em descarga de vasos sanitários é o objeto principal deste estudo

e será analisado mais detalhadamente no decorrer dos próximos capítulos.

h) Reuso como água potável

Essa aplicação somente é feita em casos críticos de escassez de água “in

natura” e requer tratamentos avançados e dispendiosos para que a água

recuperada do efluente adquira os requisitos de qualidade exigidos para

fins potáveis. A sua distribuição pode ser feita através da mistura no

reservatório da água de suprimento e, em casos extremos, ser diretamente

introduzida nos tubos do sistema de distribuição de água “pipe to pipe

potable reuse”. Neste caso, um completo tratamento incluindo desinfecção

da água é absolutamente necessário METCALF & EDDY, (2003).

Existem outras aplicações de menor monta para o reuso de água, as quais não

estão ainda devidamente documentadas e não serão aqui consideradas.

Requisitos de Qualidade

Com o avanço das técnicas de tratamento de águas e efluentes e a possibilidade

de adequar qualidade da água ao uso a ser dado, surge a necessidade de uma

classificação mais precisa das águas. Uma água mineral pode ser de excelente

qualidade para o consumo humano, mas imprópria para a alimentação de um

gerador de vapor justamente pela concentração de minerais nela existentes, os

quais não se evaporam no processo de geração de vapor, causando indesejáveis

incrustações na tubería. Para esta finalidade, a água mineral tem de passar por

um dispendioso processo de tratamento para que seja desmineralizada. O

estabelecimento de requisitos de qualidade da água com a determinação de

limites máximos e mínimos para cada um dos seus constituintes é de fundamental

importância para que se tenha uma água o mais adequada possível para cada

uso. Como foi visto, a água recuperada do efluente doméstico através de

tratamento adequado, por exemplo, é de melhor qualidade para a irrigação que a

água potável (ver reuso em agricultura irrigada, letra ‘a’, subcapítulo 5.2).

35

O estabelecimento de requisitos de qualidade deve considerar a necessidade de

uma maior racionalização do uso da água por meio do seu reuso, principalmente

quando a base desse estabelecimento é construída a partir de pesquisas com a

saúde pública ou de estudos de impactos ambientais. As recomendações feitas a

partir de pesquisas ou observações podem ser transformadas em limites técnicos

e legais a serem aplicados por força de lei. No reuso de água em irrigação

agrícola, por exemplo, os limites microbiais foram estabelecidos a partir de

experimentos e observações científicas.

Segmentos mais recentes e menos difundidos como o reuso em descargas de

vasos sanitários ainda estão carentes de pesquisas experimentais e, por falta de

dados cientificamente comprovados e preocupações relativas à saúde publica, os

requisitos de qualidade ainda são muito restritivos.

Se por um lado, a preocupação com a saúde pública é uma atitude sensata, por

outro, se incorre em excessos, poderá impor limites de qualidade tão restritivos

que irão encarecer desnecessariamente os sistemas de tratamento indicados,

inviabilizando a maioria dos projetos. Níveis de qualidade intermediários, racionais

e seguros terão de ser encontrados de forma a não comprometer os projetos e,

conseqüentemente, o desenvolvimento tecnológico nessa área, mas de modo

também a não representar riscos à saúde pública maiores que os riscos

assumidos com o sistema existente.

5.3 Tratamento das águas residuárias

5.3.1. Tipos de tratamento

Tradicionalmente, parte das águas fornecidas às populações pelos sistemas de

abastecimento retorna pelas redes de esgotamento sanitário, recebe ou não um

tratamento, são dispostas em algum corpo receptor, infiltradas no solo ou

reusadas em alguma outra aplicação. A depender da destinação final da água

recuperada, existirão níveis de qualidade indicados para cada aplicação e,

conseqüentemente, um tratamento específico adequado a cada caso.

Consideram-se como principais variáveis as características da água residuária a

ser tratada e os requisitos de qualidade requeridos pela nova aplicação da água

recuperada (METCALF & EDDY, 2003).

36

A escolha do processo de tratamento da água residuária a ser adotado é de

fundamental importância para o sucesso do empreendimento e, por isso, ela deve

ser bastante criteriosa e fundamentada na boa caracterização do efluente a tratar,

no conhecimento das técnicas de tratamento existentes e nas necessidades e

requisitos de qualidade da aplicação de reuso proposto.

5.3.2. Tratamentos biológicos

As estações biológicas de tratamento de efluentes têm passado por grande

evolução nos últimos anos. Isso tem resultado em significativos avanços com

aumento de eficiência, redução de espaço físico requerido e diversificação das

possibilidades de tratamento (METCALF & EDDY, 2003). Dessa forma, quando

antes se pensava que existiam muitas opções para um determinado projeto, hoje

se sabe que existem poucas alternativas que resolvem adequadamente cada

caso específico.

Nos tratamentos biológicos de efluentes, para a identificação das alternativas de

processos mais adequados, é conveniente caracterizar bem a água residuária

separando o seu conteúdo orgânico em várias frações com base na viabilidade de

remoção / degradação pela ação de microrganismos. A fig. 5-2 apresenta um

esquema de classificação dos poluentes presentes na água residuária a ser

tratada, visando auxiliar na escolha do processo a ser aplicado.

Fonte: Monteggia, (2002). Figura 5.2 - Partição de poluentes orgânicos em águas residuárias.

Materiais Orgânicos em Águas Residuárias

Lentamente degradáveis

Facilmente degradáveis

Sorvíveis



Não-Sorvíveis

Solúveis



Insolúveis

37

Segundo Metcalf & Eddy,

os métodos de tratamento nos quais a aplicação de forças físicas predomina são conhecidos como operações unitárias de tratamento e aqueles em que a remoção dos contaminantes é feita por reações químicas ou reações biológicas são conhecidos como processos unitários. Atualmente as operações e os processos unitários são associados para fornecer vários níveis de tratamento, conhecidos como tratamento preliminar, primário, secundário, sem ou com remoção nutrientes e tratamento avançado ou terciário (METCALF & EDDY, 2003) (ver quadro 5-2).

No tratamento preliminar, também conhecido como gradeamento, os sólidos

brutos tais como objetos grandes, tecidos, madeiras e outros são removidos,

principalmente porque podem causar danos aos equipamentos. Nessa etapa do

tratamento, os materiais que flutuam e os materiais sedimentáveis encontrados

nas águas residuárias são separados por flotação e sedimentação, que nada mais

são do que operações físicas. No caso de tratamento preliminar avançado, alguns

produtos químicos podem ser adicionados para acelerar a remoção de sólidos

suspensos e facilitar a sedimentação dos sólidos dissolvidos (METCALF & EDDY,

2003).

Após coagulação e floculação, geralmente, são empregados métodos gravitacionais como decantação, flotação e filtração. No processo biológico convencional, a decantação é aplicada em dois estágios antes e depois da fase biológica. Com a adição de coagulantes químicos, a sedimentação é fortemente acelerada. Mesmo assim, partículas finas e coloidais permanecem no efluente causando turbidez. Se o efluente for destinado para reuso, a depender da aplicação, processos adicionais poderão ser necessários para melhorar a qualidade da água recuperada. O método que melhor se aplica neste caso é a flotação por ar dissolvido, seguida de filtração (PIMENTEL, 2003).

Metcalf & Eddy afirmam que,

no tratamento secundário, processos biológicos e químicos são usados para remover a maioria da matéria orgânica. No tratamento avançado, as combinações de operações e de processos unitários são usadas para remover os sólidos suspensos residuais e outros constituintes que não são reduzidos significativamente pelo tratamento secundário convencional (METCALF & EDDY, 2003).

38

Quadro 5-3: Níveis de tratamento de águas residuárias

Nos anos 60, o principal mecanismo utilizado no tratamento secundário era o

sistema de lodo ativado (COOPER, 2001). Um dos maiores problemas do sistema

de lodo ativado identificado naquela época foi a oxidação do nitrogênio amoniacal

(nitrificação). A solução para o problema foi descoberta por uma investigação de

Downing em 1963 (DOWNING et al. 1964, apud COOPER, 2001). O resultado

desse trabalho está atualmente inserido na metodologia de projetos de estações

de tratamento na forma de modelagem matemática para computação (METCALF

& EDDY, 2003).1

De acordo com Metcalf & Eddy,

[q]uando comparado aos métodos convencionais de tratamentos químicos, o RBN usa menos produtos químicos, reduz a produção

1 Há aproximadamente 20 anos, a Remoção Biológica de Nutrientes – RBN (Biological Nutrients Removal – BNR) foi introduzida nos tratamentos avançados de efluentes para a remoção de nitrogênio e fósforo, entre outros nutrientes. Como conseqüência das pesquisas nos mecanismos de atuação do RBN, das vantagens de seu uso e do número de sistemas de RBN que foram colocados em operação para remoção de nutrientes, o RBN foi transformado numa parte do tratamento convencional de efluentes (METCALF & EDDY, 2003).

39

dos sólidos residuais e tem um consumo de energia mais baixo. Devido à importância no tratamento de efluentes o RBN está sempre integrado na discussão teórica da aplicação e dos projetos de sistemas de tratamento biológicos de efluentes (METCALF & EDDY, 2001, apud CRITES and TCHOBANOGLOUS, 1998 e CRITES et al., 2000).

A remoção de nutrientes das águas residuárias ou dos corpos hídricos com

elevada carga orgânica, ajuda a prevenir a eutroficação e protege os mananciais

da alta concentração de nitratos (COOPER, 2001).

A RBN, por motivos óbvios, não deve ser implementada quando a aplicação do

reuso for agricultura, paisagismo jardinagem ou qualquer outra aplicação em que

a presença de nutrientes seja um fator requerido.

Os processos de tratamento biológico são desenvolvidos baseados na

observação de fenômenos naturais. Ainda assim, o tratamento de efluente mais

elementar, que é a disposição no solo, também denominada “sistemas naturais",

combina os mecanismos de tratamento físico, químico e biológico e produz água

com a qualidade similar a produzida pelos melhores tratamentos avançados de

efluentes, ou até melhor (METCALF & EDDY, 2003).

Na maioria dos casos, existe a necessidade da aplicação de mais de um

tratamento. A escolha de um único tratamento ou de tratamentos associados

deve, primeiramente, levar em consideração a qualidade requerida para a água

no reuso proposto, porque o custo do tratamento cresce numa proporção maior

que o aumento da exigência dos requisitos de qualidade. Existem aplicações de

reuso que, a depender do efluente, dispensam tratamentos mais sofisticados,

como é o caso de paisagismos e irrigação de algumas culturas.

Quase todas as águas residuárias que contém constituintes biodegradáveis

podem ser tratadas biologicamente. Para que possamos selecionar bem o

tratamento completo e os processos a serem empregados, é fundamental que

entendamos as características de cada processo biológico. Isso possibilita a

reprodução do ambiente natural dos microorganismos que operam as

transformações desejadas, assim como o seu controle de maneira eficaz. Desse

modo, poderão ser atingidos os principais objetivos de um tratamento biológico,

quais sejam:

40

a) Oxidar constituintes biodegradáveis dissolvidos e particulados,

transformando-os em produtos finais aceitáveis.

b) Captar e incorporar sólidos coloidais suspensos e não sedimentáveis,

transformando-os em flocos ou em um filme biológico (biofilme).

c) Transformar ou remover nutrientes, tais como o nitrogênio e fósforo, a

depender da aplicação do reuso.

d) Remover traços de constituintes orgânicos específicos e compostos.

Para o caso de efluente industrial, o objetivo deve ser remover ou reduzir a

concentração de compostos orgânicos e inorgânicos. Como alguns dos

constituintes e compostos encontrados no efluente industrial têm efeito tóxico

sobre os microorganismos, um pré-tratamento pode ser requerido antes que o

efluente industrial possa ser descarregado em um sistema municipal de coleta

(METCALF & EDDY, 2003).

Cada efluente tem as suas características básicas formando grupos

assemelhados que requerem tratamentos semelhantes baseados nos mesmos

princípios físicos. Os efluentes urbanos, por exemplo, sempre têm as mesmas

características básicas e geralmente os tratamentos indicados são redução de

carga orgânica, clarificação e desinfecção. Já o efluente agrícola do retorno da

irrigação, rico em nutrientes, especificamente o nitrogênio o potássio e o fósforo,

que são capazes de estimular o crescimento de plantas aquáticas, exigem

tratamento específico para a sua remoção.

Diagramas de fluxo esquemáticos de vários sistemas de tratamento para

efluentes domésticos através de processos biológicos são mostrados no Anexo B.

Os processos biológicos usados para o tratamento de efluentes podem ser

divididos em anaeróbios e aeróbios. São anaeróbios, quando as bactérias

metanogênicas se desenvolvem e promovem a biodigestão da matéria orgânica

carbonácea na ausência de oxigênio. Geralmente esse processo é de ação mais

lenta e na conversão da matéria orgânica há produção do biogás rico em metano,

que, a despeito do baixo poder calorífico, pode ser aproveitado como fonte de

energia térmica em favor do balanço energético. Já os processos aeróbios são

mais ativos em termos de ação oxidante das bactérias, as quais convertem mais

rapidamente a matéria orgânica carbonácea dissolvida e particulada (suspensa)

41

em biomassa. Os dois processos podem ser subdivididos em duas categorias

principais:

a) Leito fixo: processo em que as bactérias se agrupam sobre uma superfície

inerte formando um biofilme por onde passa o efluente a ser tratado. Nos

tratamentos do tipo aeróbio são promovidos meios para que as bactérias

tenham contato com o efluente a ser tratado, como também com ar

atmosférico ou ar comprimido, ou até, oxigênio, de forma intermitente.

b) Leito disperso ou suspenso: processo em que as bactérias se desenvolvem

em suspensão no efluente a ser tratado. Nos tratamentos aeróbios,

mecanismos para esse fim desenvolvidos introduzem ar atmosférico, ar

comprimido ou oxigênio no seio da massa líquida.

A maior desvantagem dos processos do grupo b é justamente o elevado

dispêndio energético que acarreta custos operacionais indesejáveis. Fatores

ambientais que possam afetar o desempenho, as necessidades nutritivas e a

ação cinética da reação devem ser considerados nos projetos (MONTEGGIA,

2002).

O processo de leito disperso ou suspenso mais comumente usado para o

tratamento de efluente municipal é o de lodo ativado, no qual as bactérias, ao

digerirem a matéria orgânica contida no efluente, desenvolvem-se em colônias

formando flocos ao final da fase de aeração. Na fase de decantação, os flocos

precipitam-se formando os biossólidos. No processo de lodo ativado, parte do

lodo formado retorna ao início do processo na câmara de equalização ou

diretamente na câmara de aeração, acelerando o processo de biodigestão

(MONTEGGIA, 2002)2.

Os tratamentos convencionais de lodos ativados são considerados reatores de

fluxo de pistão com mistura longitudinal (dispersão), ou seja, apresentam um fluxo

arbitrário. Os fatores que contribuem para a tendência de escoamento em pistão

são o reduzido tempo de detenção hidráulico e a forma dos reatores.

Segundo Monteggia,

2 O processo de lodo ativado foi desenvolvido em torno de 1913 na estação experimental de Lawrence em Massachusetts por Clark e Calibre e também por Ardern e Lockett (1914) nos trabalhos do esgoto de Manchester, Inglaterra, e foi assim nomeado porque envolve a produção de uma massa ativada de microorganismos capaz de estabilizar os resíduos sob circunstâncias aeróbicas (METCALF E EDDY, 2001).

42

devido à elevada carga aplicada na entrada do reator e decréscimo contínuo do OD ao longo do escoamento longitudinal do tanque, faz-se necessário ajustar o sistema de aeração para suprir maior quantidade de ar (até 1,5 vezes) na 1ª parte do tanque. Volumes de excesso de lodo oscilam na faixa de 1 a 6 % da vazão tratada, dependendo da massa de excesso e concentração no ponto de descarte do sistema (MONTEGGIA, 2002).

A mistura líquido + lodo (Liquor Misto) sai do reator biológico e é encaminhada ao

decantador secundário onde ocorre a separação do lodo por sedimentação,

sendo o efluente líquido descarregado imediatamente no corpo receptor ou na

etapa seguinte do tratamento. No tanque de aeração, existe um tempo de contato

para o efluente, que é lentamente agitado enquanto o ar é introduzido de forma

pressurizada ou através de aeradores mecânicos. Os sólidos em suspensão no

efluente juntamente com a suspensão microbial são chamados de Sólidos

Suspensos do Liquor Misto - SSLM (Mixed Liquor Suspended Solids - MLSS). O

SSLM está em permanente contato com o oxigênio para manter em atividade as

bactérias aeróbicas (METCALF & EDDY, 2003).

Equipamentos mecânicos são usados para fornecer ar ou oxigênio ao liquor

misto, o que faz com que ocorra a transferência do oxigênio ao processo. O liquor

misto flui então para um clarificador onde a suspensão microbial sedimenta e a

água é separada do biossólido (lodo). Parte do lodo separado retorna ao início do

processo para que as bactérias promovam a biodigestão da carga orgânica que

chega ao tratamento. Esse ciclo se repete indefinidamente. A continuação desse

processo implica, evidentemente, que haverá um acúmulo da biomassa, cujo

excedente, periodicamente, terá de ser removido. A biomassa é denominada

“lodo ativado” por causa da concentração de microorganismos ativos e quando

retorna ao tanque de aeração, para continuar a biodegradação do material

orgânico do efluente, pode conter partes mais velhas e partes mais novas do lodo

que podem ser identificadas a partir da coloração.

Uma característica importante do processo de lodo ativado é a formação de

flocos, variando no tamanho de 50 a 200 µm, os quais podem ser removidos após

serem decantados por ação da gravidade, deixando um líquido relativamente

limpo como efluente tratado. Tipicamente, mais de 99 por cento dos sólidos

suspensos podem ser removidos na etapa da clarificação. As características e as

43

propriedades físicas das partículas (flocos) afetam o projeto e o desempenho do

clarificador. Alguns diagramas dos processos de lodos ativados podem ser vistos

no Anexo C.

5.4 O reator CBR - histórico, descrição e funcionamento

Os primeiros Contatores Biológicos Rotatórios CBR’s (Rotatory Biological

Contactors – RBCs) foram instalados na Alemanha Ocidental em 1960, sendo a

seguir, introduzidos nos Estados Unidos e em outros países como Austrália,

Canadá e Reino Unido, entre outros. “Somente nos Estados Unidos, centenas de

equipamentos CBR foram instalados na década de 1970 e o processo foi revisado

e atualizado em inúmeros relatórios” (METCALF & EDDY, 2003).

O sistema de tratamento RBC consiste em um conjunto contendo rotores

compostos por discos fabricados em plástico rígido com pequena espessura que

trabalham parcialmente submersos (cerca de 40%), geralmente conformados para

resultar na maior superfície específica possível. Os discos são montados lado a

lado, num eixo horizontal, afastados um do outro de 5 a 12 mm, formando

grandes cilindros que operam parcialmente submersos no efluente, acoplados a

um sistema de acionamento que o fazem girar lentamente, de 1,0 a 1,6 rpm

(figura 5-3).

O princípio biológico do sistema CBR é exatamente o mesmo de todos os outros

sistemas de leito fixo. As bactérias aeróbias, responsáveis pela biodigestão das

cargas poluentes, ao invés de ficarem em suspensão no lodo como é o caso dos

sistemas de lodo ativado, vão se aglomerando nas superfícies dos discos e,

quando estes giram, por estarem apenas parcialmente submersos, promovem

ciclicamente a aeração e imersão das colônias de bactérias no efluente e estas

produzem a biodigestão contínua dos poluentes através da oxidação do carbono

orgânico nele contido. As bactérias vão se concentrando cada vez mais nas

superfícies dos discos, formando grandes colônias, que resultam em espessas

camadas denominadas biofilme.

44

Figura 5.3 - O sistema CBR (Contator Biológico Rotatório).

Devido ao constante crescimento da colônia de bactérias o biofilme tem a sua

espessura constantemente aumentada fazendo com que as bactérias que estão

na parte mais interna da película tenham dificuldade de contato com o oxigênio do

ar quando o disco gira, o que ocasiona a sua mortandade. Nesse processo o

biofilme se desprende dos discos e segue para o decantador formando um lodo

ativo (contém também bactérias vivas) já que apenas a camada mais interna do

lodo é constituída de bactérias mortas. No decantador, que nada mais é do que

um tanque com 2,0 m de profundidade em formato tronco-piramidal, o lodo

sedimenta e a água tratada extravasa pela parte mais alta, indo para o tanque de

água para reuso.

5.5 Critérios de projeto e parâmetros de dimensionamento

O dimensionamento de sistemas CBR é feito baseado na superfície total de

discos do conjunto, em quantas séries de rotores serão necessárias para executar

o tratamento objetivado e no número de rotores em cada série.

A associação dos eixos de rotores em série ou paralelo altera as condições

bióticas dos sistemas, possibilitando o crescimento de diferentes cepas de

bactérias, mudando assim os resultados obtidos. Se por exemplo, o objetivo é a

nitrificação, será necessário um maior número de séries enquanto que se o

objetivo é redução de DBO não são necessárias tantas séries, mas sim, maior

45

superfície no primeiro estágio e assim sucessivamente. Os principais arranjos

para instalações CBR estão apresentados no Anexo D.

A tabela 5-7 fornece os principais parâmetros de projeto para o dimensionamento

de um Contator Biológico Rotativo para diferentes níveis de tratamento (remoção

de DBO, remoção de DBO juntamente com nitrificação e nitrificação em

separado).

Tabela 5-7 - Informações típicas para o projeto de um Contator Biológico Rotatório.

NÍVEL DE TRATAMENTO PARÂMETRO UNIDADE Remoção Remoção de DBO Nitrificação de DBO e Nitrificação Separada Carga hidráulica m³/m³.dia 0,08 – 0,16 0,03 - 0,08 0,04 - 0,10 Carga orgânica g sDBO / m².dia 4- 10 2,5 – 8 0,5 - 1

“ g DBO / m².dia 8- 20 5- 16 1- 2 Lodo orgânico máximo no g sDBO / m².dia 12 – 15 12 – 15 1º estágio g DBO / m².dia 24 – 30 24 – 30 Carga de NH3 g N / m².dia 0,75 - 1,5 Tempo de retenção hidráulica H 0,7 - 1,5 1,5 – 4 1,2 - 3 DBO do efluente mg/l 15 – 30 7 – 15 7- 15 NH4-N mg/l < 2 1 - 2 Temperatura do efluente em torno de 13° C.

Fonte: METCALF & EDDY, 2001.

O quadro 5-3 apresenta os passos para o dimensionamento preliminar de uma

unidade de tratamento CBR. A partir das informações contidas no referido quadro

e usando a equação empírica da figura 5.4 que determina a concentração de

DBO5 (mg/l) em cada estágio, é possível a montagem de uma rotina

computacional em planilha eletrônica – Anexo E.

Ao se entrar com os dados referentes às características do efluente (vazão,

poluentes, concentrações de constituintes e objetivos do tratamento) na planilha

eletrônica do Anexo E obtêm-se a superfície total, o número de séries e a

quantidade de rotores por série necessários à realização do tratamento desejado.

46

Quadro 5-3 - Passos para o dimensionamento de uma Estação de Tratamento CBR.

ÍTEM DESCRIÇÃO 1 Determinar a concentração de DBOs no afluente e efluente e vazão da água residuária.

2 Determinar a área total de discos do primeiro estágio, com base numa redução máxima de DBOs, de12 a 15 DBOs/m3 dia.

3 Determinar o número de eixos de RBC usando uma densidade de disco padrão (m2/eixo).

4 Selecionar o número de conjuntos do projeto, escoamento por conjunto, número de estágios e área de disco por eixo em cada estágio. Para os estágios finais, discos de alta densidade (menor afastamento entre eles) podem ser usados.

5

Baseado nas premissas do passo 4, calcular a concentração de DBOs em cada estágio, determinar se a concentração de DBOs no efluente pode ser determinada. Se não, modificar o número de estágios, o número de eixos por estágios e/ou área de discos por estágios. Se a concentração de DBOs do efluente é sustentável, avaliar alternativas para a eventual otimização do projeto. Note que estes procedimentos ajudam a montar os cálculos em planilhas.

6 Desenvolver o projeto do clarificador secundário.

A concentração de DBO solúvel no estágio n em (mg/l), segundo Metcalf & Eddy,

pode ser calculada pela equação apresentada na figura 5-4.

( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )QA

SQAS

S

nSn ⋅⋅

⋅⋅⋅++−= −

00974,0200974,0411 1

Figura 5.4: Equação para o cálculo da concentração de DBO solúvel no estágio n (mg/l)

( )( )

( ). Vazão.

. n. estágio no discos dos superfície da Área

. n. estágio no solúvel DBO de ãoconcentraç:

3

2

diamQ

mA

LmgSOnde

S

n

=

=

=

5.6 Legislação e Normas Técnicas específicas

O uso de águas residuárias em agricultura tem sido uma prática aplicada por

muitos povos ao longo da história. Inicialmente, sem qualquer tratamento, as

águas dos rios e lagoas onde eram despejados os detritos humanos eram

também aproveitadas para a agricultura. As culturas irrigadas com essas águas

mostravam sempre um melhor desenvolvimento do que as culturas irrigadas com

as águas dos mananciais usados para o consumo humano. Com a ocorrência de

grandes epidemias, logo associadas a essas práticas, as lagoas eram

47

abandonadas e se retornava à irrigação das lavouras com água mais pura,

mesmo que em detrimento do bom desenvolvimento das plantações. Nos

períodos de escassez de água, por falta de outra opção para manter a plantação

viva, voltava-se a lançar mão, ainda que temerosamente, das velhas águas que

estavam depositadas nas lagoas abandonadas. Descobriu-se assim que as águas

que “descansavam” não eram tão perigosas quanto as lagoas de água com

turbidez perceptível. “água suja”.

Como não se tinha a menor idéia do que era um microorganismo, durante muito

tempo, a purificação da água era associada ao processo de decantação e, assim,

nasceram as primeiras lagoas de estabilização. Essa descoberta impulsionou o

reuso de águas residuárias na agricultura, onde mais recentemente houve

significativos investimentos em pesquisas aplicadas. Com o desenvolvimento

científico, o processo de tratamento foi aperfeiçoado tornando a agricultura

irrigada com água recuperada de efluentes uma técnica de reuso segura, com

procedimentos normativos e legislação específicos, também conhecida como

Ferticultura.

Em se tratando de outras aplicações de reuso de caráter mais urbano como, por

exemplo, descarga em vasos sanitários, lavagem de veículos, rega de jardins,

entre outros – que não passaram por processos evolutivos semelhantes aos que

ocorreram com reuso em agricultura irrigada – o acervo de informações sobre a

qualidade requerida é ainda incipiente, o que nos leva à adoção de

recomendações baseadas em normas estabelecidas para o reuso agrícola. Isso

tem produzido distorções como, por exemplo, exigência de níveis de qualidade

para reuso em vasos sanitários superior à qualidade da água para uso balneável,

o que implica em tratamentos mais onerosos.

A escassez de informações relativas aos requisitos de qualidade exigidos para

reusos urbanos, principalmente para o reuso em vasos sanitários, é um fato. As

recomendações encontradas em normas de muitos países são claramente

baseadas em padrões de qualidade estabelecidos fora do próprio país, ou,

estabelecidas a partir de algum padrão existente para outro tipo de reuso, o que

acarreta variações expressivas nos requisitos de qualidade exigidos. No caso do

indicador Coliformes Totais, por exemplo, cujos limites admissíveis encontrados

nas pesquisas bibliográficas vão de < 2,2 UFC/100 ml (não detectável) a

48

1,00E+03 UFC/100 ml, mostrando uma grande disparidade de valores, a falta de

consistência é flagrante.

Segundo Nolde (2000), na maioria dos países, não existem diretrizes e padrões

para reuso da água nos edifícios. Nos Estados Unidos, a Agência de Proteção

Ambiental (Environmental Protection Agency – EPA) publicou as “Diretrizes para

reuso da água" (U.S. EPA, 1992), que descrevem os estágios do tratamento, as

exigências de qualidade da água e a orientação para monitoramento. De acordo

com a U.S. EPA (1992), a água recuperada usada para descarga nos vasos

sanitários deve submeter-se eventualmente à filtração e à desinfecção. O efluente

não deve ter coliforme fecal detectável em 100 ml de água tratada, ter o DBO5 <10

mg/l e o Cl2 residual > de 1,0 mg/l e deve-se promover meios para que o Cl2 seja

continuamente monitorado, ou seja, a exigência é de uma água com requisitos de

qualidade próximos aos da água potável.

Já estudos realizados sob os auspícios da OMS em 1998, baseados em padrões

estabelecidos para outros reusos e adaptados para o reuso em descargas de

vasos sanitários, concluíram que o limite para o indicador Coliformes

Termotolerantes de 1,0E+02 UFC/100 ml é aceitável e não altera

significativamente a condição de risco dos atuais sistemas (METCALF &EDDY,

2003).

Em Tokio, Japão, o reuso do efluente cinza tratado tem sido altamente difundido e

bastante aplicado. Somente em descarga de vaso sanitário o Japão já

economizava em 1995 cerca de 970.000 m3 ano-1, (MAEDA et al., 1995, apud

NOLDE, 2000). Os critérios para a água recuperada para o uso em descarga de

vaso sanitário foram definidos no "Relatório sobre reuso de efluente cinza tratado”

que, entre outros parâmetros, define para descarga em vaso sanitário Coliformes

Totais < 1,00E+03 UFC / 100 ml e DBO < 20 mg/l (MAEDA et al., 1995, apud

NOLDE, 2000), ou seja, requisitos semelhantes aos da nossa água classificada

como balneável pela Resolução Nº 20 do CONAMA.

As maiores dificuldades para implantação de um sistema de reuso no Brasil ainda

são relativas à falta dos já mencionados padrões de qualidade higiênico-

microbiológicos para a água de reuso. A legislação brasileira estabelece padrões

de qualidade para água potável (Portaria 36/GM e Portaria 1.469 de 2000) e para

águas superficiais (Resolução CONAMA Nº 20), mas ainda não faz referências a

49

padrões para o reuso. No entanto, o principal entrave para a disseminação dessa

prática está relacionado com os custos, que ainda são muito elevados. Isso

ocorre, principalmente, em razão dos altos preços dos sistemas de tratamento

compactos (que ainda não são produzidos em escala econômica) e, em muitas

regiões, devido ao baixo preço da água potável, no qual está incluído somente o

custo dos serviços de tratamento e distribuição. Além de cobrirem apenas os

custos, esses preços são ainda subsidiados e expurgados de todas as

externalidades ambientais.

Para se estimular o reuso urbano de água recuperada das águas residuárias nas

descargas de vasos sanitários, é estritamente necessária a ruptura do ciclo

vicioso em que a situação se encontra: a prática do reuso não é estimulada por

falta de regulamentação técnica e legal e não existem padrões de qualidade

porque faltam aplicações na prática e, conseqüentemente, dados experimentais

confiáveis.

A tendência, quando se lida com processos de estabelecimento de padrões sem

base de dados específicos, é a opção pela segurança. Isso tem conduzido os

legisladores, muitas vezes, à recomendação, ou mesmo imposição de requisitos

de qualidade mais restritivos que os efetivamente necessários, o que eleva mais

ainda o já alto investimento em instalações hidráulicas e unidades de tratamento

desestimulando a aplicação do reuso nas residências e impedindo que uma

parcela da população não atendida com água potável e saneamento básico

obtenha esse benefício social.

5.7 Instalações hidráulicas

Uma área que pouco avançou, no que tange ao modelo tecnológico e construtivo

dos edifícios, foi a forma de se projetar e construir instalações hidráulicas.

Excetuando-se os avanços nos materiais utilizados, que evoluíram para materiais

com vida útil mais elevada e maior facilidade para se instalar e fazer manutenção,

essas instalações são, na sua essência, basicamente as mesmas há décadas.

Entre os pontos mais exemplificados, por servir de estímulo para os

consumidores usarem a água de forma inadequada, está a ausência de

micromedição nas unidades residenciais em edifícios. Uma pesquisa realizada

50

pelo Projeto de Revisão e Atualização do Plano Diretor de Esgotos de Salvador

feita em 1995, em seu Volume II, apresenta resultados de consumo das classes

A, B e C. A partir desse estudo, constata-se que, em todas as classes sociais

pesquisadas, a ausência de micromedição influencia negativamente os hábitos

dos consumidores e que as pessoas tendem a consumir água de forma

inadequada quando o consumo de água da unidade sob seu domínio não é

medido separadamente (domicílios em edifícios de apartamentos). Os resultados,

mostrados no quadro 5-5, contrariam quaisquer expectativas já que numa casa

residencial as necessidades de demanda de água são naturalmente maiores que

as necessidades de consumo quando se reside num apartamento em edifício. No

entanto o que se verifica é que o consumo per cápita para residentes em

apartamentos é sempre maior que o mesmo indicador para residentes em casas.

Teoricamente, quanto mais andares o edifício tiver, menor deveria ser o consumo

per capita devido à redução da fração ideal das áreas comuns.

Quadro 5-4 - Valores de consumo per capita residencial para intervalo de confiança de 95%.

CLASSE TIPO DE IMÓVEL CONSUMO MÉDIO PARA INTERVALO DE CONFIANÇA DE 95%

A Edifício Casa

De 296,6 a 365,4 De 279,9 a 356,1

B Edifício Casa

De 220,0 a 261,0 De 150,1 a 230,8

C Edifício Casa

De 154,2 a 166,5 De 91,2 a 108,3

Fonte: SRHSH, cap. 3, vol II, pág 3, 1995.

A velha concepção de que a água residencial tem de ser de um único tipo, ou

seja, tem de ter os mesmos requisitos de qualidade para atender a todos os usos,

gera estagnação tecnológica nas instalações prediais, pois implica um

nivelamento por cima. Se a água é de um único tipo não há necessidade de se

pensar outras possibilidades de construções hidráulicas. Assim, utiliza-se, para

todos os usos domésticos, água com requisitos de qualidade para atender às

demandas potáveis, que representam a menor contribuição de consumo das

residências (Tabela 5-8) (HENZE et al., 1997). Desse modo, damos descarga nos

vasos sanitários, lavamos a calçada, regamos o jardim, lavamos o automóvel,

entre outras aplicações, tudo isso usando água potável.

Projetar e construir instalações hidráulicas prediais duplicadas, como existentes

em muitos países, separadas desde os reservatórios até os pontos de consumo e

51

contendo águas de dois diferentes padrões de qualidade, um potável e outro para

água de serviço composta de água captada das chuvas e água recuperada dos

efluentes, certamente necessitaria um maior investimento inicial. Na hipótese de

conseguir a redução do consumo total da água para 25% do consumo típico

(Tabela 5-8), haverá um ganho econômico e ambiental significativo e de longa

duração a ser considerado.

A redução de 75% no consumo primário de água é possível usando-se a água

potável apenas para as necessidades consideradas potáveis. As demandas

residenciais restantes são supridas com água recuperada do efluente e/ou água

coletada da chuva.

Tabela 5-8 - Valores típicos de consumo primário per capita em países do Norte da Europa que usam mecanismos de recuperação de água (L / habitante).

PONTO DE

CONSUMO

CONSUMO TÍPICO

(L / HAB)

CONSUMO TOTAL DE ÁGUA USANDO MECANISMOS DE

RECUPERAÇÃO E REUSO (1) (L / HABITANTE)

CONSUMO DE ÁGUA PRIMÁRIA COM MECANISMOS DE

RECUPERAÇÃO E REUSO (2) OU USO DE ÁGUA DA CHUVA

(L / HABITANTE) Vaso sanitário 50 25 / 0 0Banho 50 25 25Cozinha 50 25 25Lavanderia 10 5 1Perdas 80 25 n/aTotal 240 105 51

(1) Novas instalações com recuperação de efluentes. (2) Consumo de água primária, reusando água na descarga do vaso sanitário e lavanderia. Fonte: Henze et al., 1997, apud DESAR, 2001.

A tabela 5-8 mostra o consumo típico por habitante em países do norte da Europa

em habitações convencionais, em habitações que usam mecanismos de

recuperação e reuso de água e em habitações que, além disso, usam também

água coletada da chuva em demandas não potáveis. O consumo total observado

apresenta uma diferença que vai dos 240 L/hab. em residências convencionais

para 51 L./hab. em residências consideradas ecoeficientes, o que representa

uma redução no consumo de 78,75%, mantendo-se o mesmo nível do conforto. O

que muda, na verdade, são os hábitos de consumo.

O reuso residencial de água recuperada desponta como uma solução racional

para as águas residuárias urbanas, sendo uma prática cada vez mais adotada em

todo o mundo, haja ou não escassez de água nova, principalmente pelo aspecto

preservacionista que representa. Evidentemente, havendo possibilidade do reuso

em irrigação de plantas alimentícias, jardinagem ou paisagismo, essas opções

52

devem ser priorizadas, uma vez que a água recuperada de efluentes domésticos

tratados é rica em nutrientes que não devem ser desperdiçados. Como nos

centros urbanos essa aplicação nem sempre é possível, o reuso em descargas de

vasos sanitários passa a ser uma alternativa interessante para um primeiro reuso,

e, quando viável, a este pode se seguir um reuso em jardinagem ou paisagismo.

Em princípio, qualquer edifício já construído é passível de ser adaptado para

receber instalações hidráulicas duplicadas com finalidade de reuso. Edifícios de

maior porte com galerias e prumadas em “shafts” são mais fáceis de serem

adaptados. Os edifícios residenciais, que geralmente são construídos com as

tubulações embutidas nas paredes, apresentam um grau de dificuldade maior,

principalmente sob o ponto de vista de custo já que a adaptação envolve

intervenções, reposição de revestimentos, azulejos e pisos. Edifícios cujos vasos

sanitários são projetados para operar com válvulas de pressão apresentam maior

facilidade porque as tubulações de alimentação dessas descargas são totalmente

independentes das demais instalações, o que evita a modificação mais traumática

que é a intervenção no interior dos sanitários. Para a prática do reuso em vasos

sanitários, além dos critérios básicos de qualidade, alguns cuidados especiais

devem ser tomados para se garantir o isolamento da rede potável. Segundo

Valiron e outros (1983), algumas recomendações devem ser seguidas tais como:

a) Pressões inferiores: O sistema de água de reuso deve ter pressões

menores que o sistema de água potável para que esta não seja

contaminada em caso de conexões cruzadas.

b) Diferenciação: Utilização de materiais e/ou cores diferentes daqueles

empregados no sistema de água potável.

c) Monitoramento: Análises periódicas para controlar a qualidade das águas

potável e de reuso.

Em se tratando da implantação de reuso em descargas de vasos sanitários em

edifícios com muitos anos de funcionamento, sendo possível, um teste com água

tingida com corantes naturais deve ser realizado após a execução da rede água

de reuso, para detectar possíveis conexões cruzadas.

53

5.7.1. Instalações para reuso direto em mictórios e reuso intra-sanitário

Uma alternativa de reuso interessante e eco-eficiente é o reuso imediato lavatório-

mictório. Esse reuso somente pode ser aplicado em sanitários públicos

masculinos que possuem mictórios, pois parte do princípio de que as pessoas

quando utilizam os mictórios lavam as mãos em seguida e a água residuária

decorrente dessa lavagem, ao invés de ser jogada na rede de esgotamento é

desviada para o mictório em substituição à água potável que seria normalmente

utilizada. Esse tipo de reuso não necessita de qualquer tratamento ou

bombeamento e a água aplicada já leva para o mictório uma parcela de

saponáceo decorrente do sabonete ou sabão líquido usado na lavagem das

mãos. O saponáceo carreado terá uma ação desodorizante no mictório

dispensado o uso de detergentes normalmente utilizados nesses dispositivos

hidro-sanitários, reduzindo assim a carga química lançada no meio ambiente.

A figura 5-5 mostra a simplicidade da instalação desse reuso, de extrema

facilidade de execução, baixíssimo investimento para implantação e custo

operacional zero. No bocal de saída do sifão é introduzido um tubo horizontal com

pequena inclinação no sentido do mictório para não reter a água residuária. No

trecho do mictório, o tubo contém perfurações espaçadas para a distribuição da

água em toda a cuba. Não foram encontrados nos livros técnicos pesquisados

referências ou normas específicas para esse tipo de reuso.

Outro exemplo de reuso imediato é o intra-sanitário ou intra-banheiro que vem

sendo objeto de discussão e pesquisa (figura 5-6). Nesse sistema, os efluentes

cinza, provenientes dos banhos de chuveiro ou banheira e do lavatório de mãos,

são usados quase que diretamente nos vasos sanitários. Esse tipo de reuso

encaixa-se bem num dos principais fundamentos do emprego dessa técnica, qual

seja, que o reuso de águas residuárias seja sempre executado o mais próximo

possível da fonte geradora. Dessa forma, o consumo de energia será mínimo e o

controle sobre a qualidade e natureza do efluente será mais efetivo.

54

Figura 5.5 - Reuso direto em mictório.

No reuso intra-sanitário (Fig. 5-6), a água usada nos lavatórios e chuveiro são

coletadas num pequeno reservatório contendo dois compartimentos instalado sob

o piso do boxe do banheiro. No primeiro compartimento, a água residuária passa

por um processo compacto de decantação e posterior filtração. A seguir, a água

recuperada (filtrada) é armazenada no segundo compartimento do reservatório e

posteriormente transferida por meio de uma mini bomba para a caixa acoplada ou

caixa embutida do vaso sanitário. O dispêndio energético no caso é apenas o

consumo da mini bomba que transfere a água recuperada para a caixa acoplada

vencendo uma elevação de pouco mais de um metro.

O reservatório, cuja capacidade pode variar de 80 a 150 litros em função do

número de usuários habituais do sanitário, possui nos dois compartimentos tubos

para extravasamento que delimitam a capacidade máxima de armazenagem e

impedem um transbordamento no caso de um desequilíbrio no balanço hídrico em

favor da geração da água residuária. A mini bomba centrifuga, com potência na

faixa de 20 a 50 W, é acionada automaticamente por sensores de nível superior e

inferior instalados na caixa de descarga do vaso sanitário.

55

Figura 5.6 - Reuso intra-sanitário.

Da mesma forma que no balanço hídrico pode ocorrer um desequilíbrio em favor

da geração da água residuária, eventualmente, pode ocorrer o inverso, ou seja,

maior consumo de água recuperada que geração de efluente. Nesses casos,

assim como em ocorrências de falta de suprimento de energia elétrica para o

funcionamento da microbomba, a caixa de água de descarga do vaso é

abastecida com água potável através de um simples sistema de válvula-bóia de

acionamento mecânico.

Os dois exemplos citados mostram como podem ser simples as instalações

prediais para determinados tipos de reuso em que a necessidade de tratamento

da água é praticamente inexistente sendo o consumo de energia muito baixo.

Esses casos podem ter resultados econômicos altamente favoráveis e,

provavelmente, sem oferecer maiores riscos para a saúde dos usuários além dos

já existentes.

5.7.2. Instalações para reuso intra domiciliar e intra predial

Embora a instalação de um sistema de tratamento de efluentes pareça, num

primeiro momento, complicada e economicamente inviável, estudos mostram que

em situações de escassez de abastecimento ou custo elevado da água de uso

primário, o reuso intra predial é perfeitamente viável sob os pontos de vistas

56

técnico, econômico e ambiental. Atualmente, existem disponíveis, estações

compactas de tratamento de efluentes que executam o tratamento das águas

residuárias a partir de princípios biológicos naturais e que, como veremos no

decorrer deste trabalho, além de operarem sem qualquer necessidade de

produtos químicos, são de baixo consumo de energia e baixo custo operacional.

Certamente, na implantação de reuso numa instalação predial, existirá sempre

um investimento inicial a ser feito para as modificações nas instalações

hidráulicas e a aquisição da Estação de Tratamento de Efluentes - ETE. Um

estudo preliminar de viabilidade econômica indicará as possibilidades de

realização ou não do projeto. Vale observar que a localização e altura do edifício

são fatores determinantes, pois o custo da energia do bombeamento da água

recuperada pode ser um fator que influirá na decisão de aplicar ou não o reuso.

Para que as idéias e os conceitos aqui apresentados comecem a ser utilizados

em novos projetos de edifícios, medidas incentivadoras tais como benefícios

fiscais ou redução de impostos poderiam ser implementadas, favorecendo

aqueles edifícios que fossem construídos e enquadrados em categorias especiais

como, por exemplo, “ecológicos”, “ambientalmente corretos” ou “eco-eficientes”.

Também poderiam ser criadas medidas restritivas como, por exemplo, “eco-

taxas”, que seriam aplicadas às contas de água dos novos edifícios que fossem

construídos sem observar os princípios de Tecnologias Limpas.

A falta de legislação específica para reuso urbano de água deixa sem referências

os interessados na implantação dos projetos de reuso. A implantação de um

projeto de reuso urbano, como foi visto neste capítulo, depende da definição dos

requisitos de qualidade e dos limites a serem estabelecidos na legislação.

Estabelecer limites legais baseados apenas em legislações vigentes em outros

países pode não funcionar adequadamente, em razão de que essas leis podem

não ser condizentes com a nossa realidade e cultura. Enquanto estudos

epidemiológicos específicos para o reuso em vasos sanitários de águas

recuperadas dos efluentes residenciais não forem concluídos, é razoável seguir o

princípio da precaução assumindo riscos menores em relação a esse caso

particular de reuso. Não é razoável, no entanto, a pretexto da falta de

informações, exigirem-se níveis de qualidade da água mais elevados dos que os

57

já estabelecidos para outras finalidades cujos riscos já conhecidos são

inquestionavelmente maiores.

O esquema de reuso intradomiciliar mais encontrado na revisão bibliográfica é o

que coleta as águas residuárias cinza claro provenientes dos banhos, lavatórios e

de lavagens de roupas, promove a sua recuperação através de tratamento

apropriado e faz o seu reuso em descargas de vasos sanitários, lavagens de

pisos, veículos, rega de jardins e outras aplicações.

Figura 5.7 - Esquema de reuso intradomiciliar.

58

6. A Qualidade da Água para Reuso em Vasos Sanitários Um aspecto do reuso de água que tem sido freqüentemente debatido é o

relacionado com a questão dos requisitos de qualidade da água para reuso em

vasos sanitários. Foram estabelecidos padrões de qualidade para outros reusos,

principalmente para a agricultura irrigada e o paisagismo, entretanto,

especificamente para reuso em vasos sanitários, as recomendações são ainda

desencontradas.

O reuso de águas residuárias de efluentes domésticos em vasos sanitários vem

sendo estudado em outros países há mais de dez anos. No Brasil, os estudos

sobre essa prática e sua aplicação estão apenas começando. Em nossas

pesquisas bibliográficas não foram encontrados padrões de qualidade para a

água a ser reusada em vasos sanitários que tenham sido estabelecidos com base

em estudos científicos. Existem recomendações baseadas em padrões existentes

para outras aplicações. Padrões de qualidade requeridos para a água de reuso

em vasos sanitários baseados, não no risco potencial, mas, no risco real a partir

de pesquisas científicas, ainda não foram estabelecidos (SILVA, 2000).

Ainda segundo Silva (2000), “no Brasil, até mesmo pela falta de tradição quanto

ao reuso planejado da água, não existem normas e padrões para este tipo de

manipulação. O que se encontra é o estabelecimento de limites máximos de

impurezas para cada destino específico”. Esses limites, chamados de padrões de

qualidade, estabelecidos pela Resolução Nº 20/86 do CONAMA, já mencionada,

são subdivididos para as águas doces, salobras e salinas. Para as águas doces,

foram definidas cinco classes (são nove no total). Existe, portanto, uma gama de

qualidade de água, que pode atender a diversas aplicações de reuso, inclusive o

reuso em vasos sanitários.

O quadro 6-1 apresenta as diretrizes da qualidade microbiológica e parasitológica

da água recomendada para agricultura, divulgado em 1989 pela Organização

Mundial de Saúde.

59

Quadro 6-1:Diretrizes da qualidade microbiológica e parasitológica da água recomendada para uso em agricultura (OMS, 1989).

Diretrizes da qualidade microbiológica e parasitológica da água recomendada para uso em agricultura (OMS, 1989)

Quando não se dispõe de informações técnicas que possam embasar uma

especificação coerente do nível de qualidade da água que seja seguro para a

saúde dos usuários, e também eco-eficiente sob o ponto de vista econômico

social e ambiental, a tendência natural é nivelar por cima, recomendando-se uma

água de qualidade potável, ou quase potável. Isto aconteceu no passado com os

60

padrões de qualidade para a água de reuso na agricultura em irrigação de

alimentos a serem consumidos crus, cujos primeiros níveis de qualidade

recomendados foram altamente restritivos.

Entretanto, à medida que os dados acumulados sobre os experimentos e as

aplicações práticas ao longo do tempo foram divulgados, houve redução dessas

restrições. Atualmente, em se tratando de contaminação orgânica e

microbiológica, os padrões de qualidade para a irrigação de alimentos a serem

consumidos crus são praticamente equivalentes aos padrões de água balneável.

6.1 A qualidade da água encontrada nos vasos sanitário

Uma questão relevante para a definição da qualidade da água a ser reusada em

descargas sanitárias surgiu num Fórum de Tecnologias Limpas: qual a qualidade

da água encontrada nos vasos sanitários? A questão levantada estava

diretamente relacionada a uma recomendação da United Nations - “Water for

Industrial Use”, segundo a qual não se deve usar uma água de qualidade melhor

do que aquela que o uso requer. Embora a aplicação específica seja em

descargas de banheiros e não na área industrial – em que o conhecimento da

qualidade da água é imprescindível –, conhecer a qualidade da água de vasos

sanitários é fundamental, porque ajudaria no processo de determinação dos

requisitos de qualidade necessários para o reuso em foco, tendo em vista que não

há motivos justificáveis para usarmos uma água de melhor qualidade do que

aquela que já é encontrada nos próprios vasos.

Atualmente, a água utilizada nas descargas dos vasos sanitários é, em princípio,

de qualidade potável. Mas, o que acontece com a água potável a partir do

momento em que é despejada em um vaso sanitário? A revisão bibliográfica não

esclareceu essa questão, por esse motivo realizou-se uma investigação

objetivando conhecer um pouco mais sobre a qualidade da água presente nos

vasos sanitários. Essa investigação foi iniciada nos sanitários da Escola

Politécnica sendo, posteriormente, estendida a outras edificações de uso público.

Os resultados obtidos foram plotados gerando os gráficos que serão a seguir

apresentados, juntamente com algumas observações e comentários.

61

COLIFORMES TOTAIS

1,00E+05

1,00E+06

1,00E+07

10 11 12 13 14 15 16 17

HORA DE COLETA

CO

LIFO

RM

ES T

OTA

IS (U

FC/1

00m

L)

C.TOTAIS (UFC / 100ML)DATA DE COLETA - 03/12/02 V3 A4 M

Gráfico 6.1 - Coliformes Totais do dia 03/12/2002 - vaso 3A4M.

C.TOTAIS (UFC / 100ML)

1,00E+00

1,00E+01

1,00E+02

1,00E+03

1,00E+04

1,00E+05

1,00E+06

1,00E+07

10 11 12 13 14 15 16 17

HORÁRIO DE COLETA

C.T

OTA

IS (

UFC

/ 10

0mL)

DATA DE COLETA - 07/01/03 V1 A4 F

Gráfico 6.2 - Coliformes Totais do dia 07/01/2003 - vaso 1A4F.

O objetivo específico da pesquisa foi o levantamento das curvas dos níveis de

coliformes totais e termotolerantes dos vasos em função do tempo, partindo da

suspeita da existência de uma contaminação dentro do próprio vaso. Os

62

primeiros resultados mostraram indícios de contaminação, lenta no início, mas

acentuada a partir da segunda hora. Fizemos então um ajuste nos procedimentos,

para que a primeira coleta fosse efetivada na segunda hora após a descarga e

mais três coletas fossem efetuadas a cada duas horas após a primeira. Os

resultados preliminares confirmaram a suspeita da contaminação, que de fato

ocorreu em todas as amostras. As curvas levantadas apresentam um

comportamento variável mostrando que, em alguns casos, a contaminação ocorre

já nas primeiras duas horas como se pode ver nos gráficos 6-3 e 6-4, que

mostram níveis de coliformes de 3,25E+07 UFC/100 ml e de 2,40E+04 UFC/100

ml, respectivamente.

C.TOTAIS (UFC / 100ML)

1,00E+07

1,00E+08

10 11 12 13 14 15 16 17

HORÁRIO DE COLETA

C.TO

TAIS

(UF

C /

100M

L)

C.TOTAIS (UFC / 100ML)DATA DE COLETA - 14/01/03 V5 A4 M

Gráfico 6.3 - Coliformes Totais do dia 14/01/2003 - vaso 5A4M.

63

C.TERMOTOLERANTE UFC/ 100ML)

1,00E+00

1,00E+01

1,00E+02

1,00E+03

1,00E+04

1,00E+05

10 11 12 13 14 15 16 17

HORÁRIO DE COLETA

C.T

ERM

OTO

LER

ANT

E U

FC/ 1

00m

L)

C.TERMO UFC/ 100ML)

DATA DE COLETA - 14/01/03 V5 A4 M

Gráfico 6.4 - Coliformes Termotolerantes do dia 14/01/2003 - vaso 5A4M.

Existiram curvas como a apresentada no gráfico 6-5 que, partindo de 2,50E+06

UFC/100 ml, atingiu 8,50E+07 UFC/100 ml após a segunda hora, iniciando a

seguir uma redução no nível de contaminação, atingindo na quarta hora por

2,40E+07 UFC/100 ml e retornando a 2,60E+06 UFC/100 ml após a sexta hora.

C. TOTAIS(UFC/ML)

1,00E+00

1,00E+01

1,00E+02

1,00E+03

1,00E+04

1,00E+05

1,00E+06

1,00E+07

1,00E+08

10 11 12 13 14 15 16 17HORÁRIO DE COLETA

C.T

OTA

IS (

UFC

/ 10

0ML)

C.TOTAIS (UFC / 100ML)DATA DE COLETA - 21/01/03 V1 A4 F

Gráfico 6.5 - Coliformes Totais do dia 21/01/2003 - vaso 1A4F.

64

Algumas curvas tiveram o comportamento crescente como a do gráfico 6-2, cujo

nível de contaminação na primeira amostra estava em 8,40E+04 UFC/100 ml, na

segunda amostra elevou-se para 2,00E+05 UFC/100 ml, passando para 6,00E+05

UFC/100 ml na terceira amostra e finalizando em 1,20E+06 UFC/100 ml. Em

outras curvas observou-se um comportamento alternado como a do gráfico 6-6,

cujo resultado da primeira amostra foi de 6,00E+03 UFC/100 ml, elevando-se na

segunda amostra para 3,75E+05 UFC/100 ml, sofrendo redução na amostra

seguinte para 2,00E+05 UFC/100 ml e, finalmente, elevando-se novamente para

4,00E+05 UFC/100 ml.

C. TERMOTOLERANTE

1,00E+00

1,00E+01

1,00E+02

1,00E+03

1,00E+04

1,00E+05

1,00E+06

10 11 12 13 14 15 16 17HORÁRIO DE COLETA

C. T

ERM

OTO

LER

ANT

E (U

FC/1

00m

L)

C.TERMO UFC/ 100ML)DATA DE COLETA - 21/01/03 V1 A4 F

Gráfico 6.6 - Coliformes Termotolerantes do dia 21/01/2003 - vaso 1A4F.

Para se avaliar melhor a cinética e a velocidade da contaminação, foi realizada

uma nova campanha com intervalo de tempo de apenas dez minutos entre as

coletas das amostras. Os gráficos 6-7; 6-8 e 6-9 mostram os resultados dessa

investigação.

65

CTE090903A5V2F

1,00E+00

1,00E+01

1,00E+02

1,00E+03

1,00E+04

1,00E+05

1,00E+06

12:00 12:10 12:20 12:30 13:00 14:00 15:00

Hora da coleta

org.

/100

mL

Coliformes Termotolerantes


CTE100903A6V2F

1,00E+00

1,00E+01

1,00E+02

1,00E+03

1,00E+04

1,00E+05

12:31 12:41 12:51 13:01 13:31 14:31 15:31

Hora da coleta

org.

/100

mL

Coliformes Termotolerantes


66

CTE170903A3V2F

1,00E+05

1,00E+06

1,00E+07

12:25 12:35 12:45 12:55 13:25 14:25 15:25

Hora da coleta

org.

/100

mL

Coliformes Termotolerantes Gráfico 6.9: Coliformes Termotolerantes do dia 17/0972003 - vaso 2A5F

Os resultados apresentados são preliminares e ainda não são suficientes para se

inferir as razões do comportamento incerto da contaminação ao longo do tempo.

A pesquisa deverá continuar até que seja obtida uma base quantitativa de

informações para um tratamento estatístico dos dados e o estabelecimento de

correlações conclusivas.

6.1.1. Segunda Etapa da pesquisa: A qualidade da água em vasos tomados aleatoriamente

A segunda etapa desta pesquisa teve como objetivo determinar o nível de

coliformes presentes na água encontrada nos vasos escolhidos aleatoriamente

sem conhecer as condições anteriores do uso. Todos os vasos tomados estavam

limpos e prontos para novo uso. Nesta etapa da pesquisa, objetivando uma

abrangência maior de informações sobre a qualidade da água encontrada nos

vasos, foram coletadas 19 amostras de vasos do quarto ao oitavo andar da

Escola Politécnica, uma única amostra para cada vaso, sempre coletada de vasos

contendo água aparentemente limpa e sem que houvesse sido dada descarga

antes da coleta. Os resultados são apresentados no quadro 6.2.

67

Quadro 6-2 - Resultados de CT e CTE em amostras aleatórias de vasos da Escola Politécnica.

Nº da AMOSTRA

ANDAR COLIFORMES TOTAIS

(UFC / 100ML)

COLIFORMES TERMOTOLERANTES

(UFC/ 100ML) 1 7º 5,00E+04 1,00E+03 2 7° 7,00E+04 4,00E+04 3 5° 5,00E+05 4,60E+05 4 5° 4,00E+04 1,00E+03 5 7° 3,00E+04 1,00E+03 6 6° 4,00E+04 4,00E+03 7 5° 2,00E+04 4,00E+03 8 4° 3,00E+04 1,00E+03 9 7° 1,00E+04 1,00E+03 10 6° 3,00E+05 1,00E+03 11 5° 3,00E+05 9,00E+04 12 4° 3,50E+05 9,00E+03 13 7° 5,50E+04 3,00E+04 14 6° 1,20E+05 5,00E+03 15 5° 2,00E+04 1,00E+03 16 4° 4,60E+05 2,50E+05 17 4º 2,90E+04 1,20E+04 18 5º 1,80E+05 2,50E+04 19 6º 3,10E+05 1,00E+03

A contagem de coliformes nos vasos sanitários tomados aleatoriamente como

pontos de amostragem apresentou contaminação, como pode ser visto nos

gráficos 6-10 e 6-11.

Gráfico 6.10 - Resultados aleatórios de Coliformes Totais nos vasos sanitários da Escola Politécnica (freqüência X UFC/100 ml)

68

Gráfico 6.11 - Resultados aleatórios de Coliformes Termotolerantes nos vasos sanitários da Escola Politécnica ( freqüência X UFC/100 ml)

A contagem de coliformes de todas as amostras ficou entre 1,00E+03 e

5,00E+05 UFC/100 ml. e os vasos amostrados aleatoriamente estavam em pleno

uso e não sofreram qualquer tipo de preparo para o teste.

Em todas as etapas da pesquisa, as investigações foram concentradas nos

sanitários mais ativos da escola (3º, 4º, 5º 6º e 7º andares), desprezando-se os

sanitários dos andares de pouca movimentação (1º, 2º e 8º andares). O objetivo

desse procedimento foi minimizar as distorções nos resultados, uma vez que a

freqüência de uso dos sanitários destes últimos andares citados é muito mais

baixa que a freqüência de uso dos primeiros mencionados, o que poderia criar

possíveis diferenças cinéticas biológicas no mecanismo de contaminação e

crescimento microbial.

6.2 Resultados em Shopping Centers

Durante as avaliações dos resultados da qualidade da água dos vasos sanitários

da Escola Politécnica surgiram questionamentos quanto à caracterização do

usuário já que uma escola de nível superior, teoricamente, é freqüentada por

pessoas em sua maioria jovens, saudáveis e esclarecidas. Como seria a água

dos vasos sanitários de edificações onde o usuário é o cidadão comum de todas

69

as idades, sexos, condicionamentos físicos, estados de saúde, entre outros

fatores?

A pesquisa foi então estendida a edificações de uso público intensivo e, assim, foi

elaborado um plano para investigar as águas dos vasos sanitários de três

Shopping Centers localizados na cidade de Salvador. Os resultados podem ser

vistos no quadro 6-3.

Quadro 6-3: Coliformes Totais e Termotolerantes em vasos

LOCAL: Shopping Centers ANÁLISE: Coliformes Totais e Termotolerantes UNIDADE: (UFC/100 ml) VASO: Aleatório PERÍODO: 19/08 a 27/09/2003

I CT ( UFC/100 Ml) CTE ( UFC/100 Ml) 1 4,50E+04 3,10E+04 2 2,00E+03 1,00E+03 3 4,00E+03 2,00E+03 4 1,20E+05 2,40E+04 5 2,00E+03 1,00E+03 6 1,50E+04 1,00E+03 7 1,00E+04 3,00E+03 8 5,00E+03 1,00E+03 9 2,00E+03 1,00E+03 10 4,40E+04 4,00E+03 11 1,00E+05 2,40E+04 12 8,00E+03 1,00E+03 13 6,00E+03 1,00E+03 14 4,00E+03 1,00E+03 15 2,00E+03 1,00E+03 16 3,00E+03 1,00E+03

Soma 3,72E+05 9,80E+04 MÁXIMO 1,00E+05 9,80E+04 Média Xm 2,33E+04 6,13E+03 MINIMO 2,00E+03 1,00E+03

Os gráficos 6-12 e 6-13 mostram as curvas de distribuição por freqüência dos

resultados de Coliformes Totais e Termotolerantes encontrados nas águas dos

vasos sanitários de três Shopping Centers localizados em Salvador.

70

Gráfico 6.12: Resultados aleatórios de Coliformes Totais nos vasos sanitários de Shopping Centers de

Salvador ( freqüência X UFC/100 ml)

Gráfico 6.13: Resultados aleatórios de Coliformes Termotolerantes nos vasos sanitários de Shopping

Centers de Salvador ( freqüência X UFC/100 ml)

71

Os resultados da investigação nos Shopping Centers apresentaram em todas as

amostras variados níveis de contaminação sendo que, para Coliformes Totais, os

valores máximo, mínimo e médio foram 1,20E+05; 2,00E+03 e 2,30E+04

UFC/100 ml, respectivamente, enquanto que para o indicador Coliformes

Termolerantes, os valores máximo, mínimo e médio encontrados, foram, também

respectivamente, 3,00E+04; 1,00E+03 e 6,00E+03UFC/100 ml.

Os números mostram que, teoricamente, usar em descarga de vasos sanitários

água contendo níveis de coliformes totais ou termotolerantes na faixa de

1,00E+03 UFC/100 ml não altera significativamente as condições de risco para o

usuário em relação ao uso de água que atualmente é feito.

72

7. Estudo de Caso – Implantação do Reuso de Água na Escola Politécnica da UFBA

5.1 O sistema hidráulico da Escola Politécnica UFBA

Uma das necessidades fundamentais para a decisão de implantar ou não o reuso

de águas residuárias num edifício já construído é o seu sistema hidráulico.

Evidentemente que, no caso específico da Escola Politécnica da Universidade

Federal da Bahia em que o objetivo principal da implantação está ligado ao

desenvolvimento de estudos e pesquisas, as dificuldades econômicas

apresentadas teriam que ser de alguma forma superadas.

Na construção do edifício da Escola Politécnica da UFBA, há quase cinco

décadas, foram utilizados na rede de distribuição de água tubulações e conexões

de aço-carbono galvanizado e na rede de esgotamento, tubos e conexões de

ferro fundido “Barbará”. Ao longo da existência desse prédio, muitos reparos e

intervenções foram efetuados e, da instalação original, quase nada mais existe,

tendo sido substituídos os tubos da rede de água e esgoto por tubos de PVC. As

substituições realizadas aconteceram por etapas e em diferentes ocasiões e

foram determinadas principalmente, devido a necessidades de manutenção, face

ao avançado estado de corrosão dos materiais originais e, outras vezes, por

necessidade de modificações estruturais como implantação de laboratórios,

construção de novos sanitários ou mudança de local do refeitório. Existem poucos

registros dessas modificações e para a realização deste trabalho de implantação

da tecnologia de reuso de água foi necessário implementar uma pesquisa de

campo para a identificação segura das vias de fluxo e identificação de possíveis

conexões cruzadas não registradas. Esses cuidados são absolutamente

necessários, uma vez que um dos pontos mais críticos da implantação de um

sistema de reuso, principalmente num edifício antigo, é a garantia do isolamento

da tubulação da água de reuso que, em nenhuma hipótese, pode cruzar com a

tubulação de água potável.

No início da realização da pesquisa de campo encontramos sinais das

modificações acima mencionadas na rede de esgotamento. Concluímos que em

73

todos os sanitários dos andares, os esgotos primário e secundário foram unidos

numa só tubulação.

Um ponto que pode trazer grande facilidade às modificações que se fazem

necessárias para a implantação do reuso é o fato de as descargas dos vasos

sanitários serem do tipo de pressão. A vantagem prática que esse tipo de

descarga apresenta é que a norma técnica de instalação recomenda uma

prumada independente só para a alimentação dessas descargas. Não havendo

entroncamentos para as “puxadas” de água dessa prumada para outros usos, a

modificação necessária para a implantação de reuso fica limitada ao

seccionamento do tubo que sai do barrilete de distribuição localizado logo após a

saída do tanque superior e o posterior entroncamento no novo tanque de água de

serviço.

O sistema proposto para reuso de água consistiu em:

a) Rede de captação do efluente a tratar para coletar os efluentes primário e

secundário dos sanitários.

b) Estação biológica compacta de efluentes contendo um reator do tipo

Contactor Biológico Rotatório - CBR e unidade de bombeamento.

c) Reservatório na cobertura do edifício.

d) Linha de transferência da estação de bombeamento para o tanque elevado

e uma linha desse tanque para a prumada de alimentação das descargas

dos vasos sanitários.

No caso em estudo, do edifício da Escola Politécnica, ainda não foi executada a

ligação do tanque de água recuperada com a prumada de distribuição. A

construção dessa linha está aguardando a conclusão dos estudos que estão

sendo realizadas sobre os requisitos de qualidade da água recuperada.

7.1 Instalações prediais da EPUFBA

Em relação aos aspectos construtivos das instalações prediais do edifício da

Escola Politécnica, existe um aspecto técnico que facilitará muito as modificações

para implantação do reuso que é a forma de sua rede de distribuição. Todas as

prumadas de tubulações de água e esgoto seguem por “shafts” suficientemente

74

espaçosos para a execução dos trabalhos. Uma alternativa para a instalação de

uma nova rede de distribuição, caso haja dificuldade para a utilização da rede

existente, seria a execução de uma nova prumada que poderá ser interna –

usando-se o próprio “shaft” existente – ou ser externa fixada à parede da parte

dos fundos do edifício. Essa segunda opção, apesar de execução mais

trabalhosa, já que exigiria a montagem de andaimes ou dispositivos equivalentes

para a sua instalação, poderia oferecer uma maior garantia de que não irá existir

qualquer possibilidade de conexões cruzadas que poderia comprometer a

qualidade da água potável, trazendo sérios riscos à saúde dos usuários do

sistema. Outra vantagem que essa alternativa possui é eliminar a preocupação

com a possibilidade de que no futuro, alguma intervenção seja feita e,

inadvertidamente, seja promovido o cruzamento das águas, causando a

indesejada contaminação.

7.2 A Estação de Tratamento de Efluentes da Politécnica

A estação de tratamento foi instalada num espaço localizado na área externa do

edifício e é constituída de quatro cubas (tanques) com finalidades específicas

(que serão descritas no tópico seguinte) construídas em alvenaria de blocos e

interligadas com tubulação de PVC, tendo como peça principal o reator biológico

onde é processada a biodigestão aeróbia da matéria orgânica contida no efluente.

O dimensionamento do CBR, assim como de todas as cubas e dispositivos da

ETE da Escola Politécnica, foi efetuado pelo fabricante a partir de informações

sobre a população que circula diariamente pelo edifício.

A estação completa é mostrada na planta baixa, apresentada na figura 7-1.

Consta de câmara de sedimentação, que recebe o efluente dos sanitários e o lodo

de retorno; câmara de equalização, onde ocorre a homogeneização do efluente

com o lodo recirculado; reator CBR, onde ocorre a digestão da matéria orgânica

carbonácea, e cuba de decantação, onde o biossólido é separado da água por

sedimentação. Na cuba de decantação uma bomba submersa controlada por um

programador é ligada e desligada automaticamente, transferindo parte do lodo

acumulado para a caixa de sedimentação, o que aumenta a eficiência do sistema

por combinar o tratamento CBR com o tratamento por lodo ativado.

75

No início da operação do sistema, a bomba foi programada para funcionar de seis

em seis horas durante dez segundos. Essa programação foi reajustada

posteriormente para entrar em operação durante cinco segundos a cada oito

horas. Dessa forma, o efluente bruto tem contato direto com o lodo que em sua

maior parte é ativo, mas contém uma parcela inerte (morta). O lodo inerte, por ser

mais pesado, acumula-se no fundo da cuba de sedimentação e precisa ser

removido periodicamente (em princípio, a cada ano).

Figura 7.1 - Planta baixa da ETE da Escola Politécnica.

A água separada verte pela parte superior do tanque de decantação indo para a

caixa de água de serviço, onde existem duas bombas Anauger 900 com vazão de

1,0 m3/h, que transferem a água para um tanque elevado (instalado no terraço do

edifício) e daí para os vasos sanitários e jardins.

Entre a cuba de sedimentação e o CBR, está a cuba de equalização, onde foi

instalado um extravasor ligado à rede de esgotos para a eventualidade de

transbordamento por interrupção temporária na operação do sistema por algum

motivo como, por exemplo, falta de energia elétrica.

A figura 7-2 mostra algumas fotos da ETE feitas em diferentes etapas da

montagem desde o início da obra até a situação em que hoje se encontra.

76

Foto 01 - Início das obras - escavação para construção das cubas Foto 02 - Instalação do reator CBR (Contator Biológico Rotatório) Foto 03 - Início da montagem da Cobertura Foto 04 - A ETE concluída e em operação.

Figura 7.2 - Fotos da ETE durante a Implantação.

Para produzir o movimento de rotação do eixo, o equipamento possui um motor

de 1/8 HP (+ 100W), acoplado a um redutor com relação de transmissão de

1.100:1 rpm. Devido à baixa a rotação do rotor, o torque motor fornecido ao

sistema é suficientemente alto (cerca de 83 N.m) para vencer com facilidade o

movimento do conjunto eixo / discos com o seu próprio peso e sua carga adicional

de biofilme.

O desenho esquemático de todo o sistema de tratamento dos efluentes e de

reuso da água recuperada da Escola Politécnica pode ser visto na figura 7-3.

77

Figura 7.3 - Diagrama esquemático de reuso de água da Escola Politécnica da UFBA.

Nos sanitários da Escola Politécnica, a água do primeiro uso, em princípio

potável, é usada nos lavatórios, mictórios e vasos sanitários gerando a água

residuária que é conduzida à ETE. Chegando à ETE, pelo tanque de

sedimentação, o efluente entra em contato com o lodo ativo recirculado e, nesse

ambiente com elevado nível de Oxigênio Dissolvido, o processo de biodigestão

tem seu início. A mistura passa por uma cuba de equalização e segue para o

Contator Biológico Rotatório. Nessa etapa, o efluente entra em contato com o

biofilme que reveste os discos rotativos do CBR, formado por colônias de

bactérias aeróbias. Essas bactérias digerem a maior parte da matéria orgânica,

nitrificam parte do Nitrogênio Amoniacal e se alimentam também de parte dos

Coliformes, entre outras atividades biológicas. A água, que sai desse processo

contendo uma pequena parcela do lodo que se desprende dos discos, segue para

a cuba de clarificação sendo neste ponto separada do lodo. A água limpa passa

então para o tanque de água recuperada e por meio de bombas vibratórias é

transferida para o tanque de reuso situado no terraço do edifício.

78

7.3 Desempenho e eficiência do reator CBR

Para avaliar o desempenho da ETE foram executadas duas campanhas de

monitoramento que consistiram no acompanhamento da operação sendo a

primeira realizada de novembro de 2002 a fevereiro de 2003 e a segunda entre os

dias 21 de outubro e 18 de novembro de 2003, que será tratada no capítulo 8. Na

primeira campanha foram monitorados doze parâmetros com freqüência da

amostragem de três amostras por semana. Foram coletadas 60 amostras

simples, sendo 30 de efluente bruto e 30 da água recuperada (efluente tratado).

7.3.1. Parâmetros monitorados na primeira campanha

A qualidade de uma água, como já mencionado em capítulos anteriores, é

determinada a partir de suas propriedades físico-químicas e microbiológicas

Evidentemente que o reuso proposto é o fator preponderante para a definição de

quais são as propriedades que importam e que devem ser monitoradas e

controladas adequadamente.

No caso do experimento da Escola Politécnica, em que entre os objetivos

específicos estão o reuso em descargas de vasos sanitários e reuso em rega de

jardins, o conjunto de parâmetros a ser monitorado foi definido em função desses

reusos. O quadro 7-1 relaciona os parâmetros monitorados na primeira

campanha.

Quadro 7-1 - Parâmetros avaliados.

PARÂMETRO FÓRMULA UNIDADE Nitrogênio Amoniacal N-NH3 mg/l

Cor --- “ DBO --- “ DQO --- “

Fosfato P-PO4-3 “

Nitrato N-NO3 “ Nitrito N-NO2 “

OD O2 “ pH --- pH

Sólidos Suspensos --- mg/l Turbidez --- UNT Vazão --- m3/h

79

7.3.2. Procedimentos de amostragem

a) No efluente bruto

O ponto de coleta das amostras do efluente bruto foi inicialmente

estabelecido no tanque de sedimentação, que é o local onde o efluente

bruto chega à estação. Como nesse tanque também ocorre o retorno do

lodo de recirculação, ficou determinado que nos procedimentos de

amostragem, a coleta seria feita uma hora antes do funcionamento

automático da bomba que faz circular o lodo, objetivando minimizar a sua

influência nos resultados. Para a coleta das amostras do efluente bruto foi

instalada uma bomba de diafragma de operação manual.

Os dados resultantes do monitoramento foram tabulados e tratados

estatisticamente, o que forneceu material para o levantamento de curvas e

para análise das possíveis relações entre os parâmetros, que serão

apresentados no item 7.3.3.

b) No efluente tratado

Na tubulação de recalque da bomba de transferência da água recuperada

do efluente para o reservatório superior foi colocada uma válvula do tipo

pressão para a coleta das amostras do efluente tratado. Como o sistema

opera automaticamente, ligando e desligando a bomba de acordo com o

nível do tanque da água tratada, houve, inicialmente, uma dificuldade em

se coletar a amostra quando, por coincidência, a bomba estava desligada.

Nesse caso, o responsável pela coleta tinha de suspender a bóia de nível

que funciona como um interruptor ligando a bomba possibilitando assim a

coleta. Para eliminar esse problema foi instalado na casa de bombas, ao

lado da torneira de amostragem, um interruptor que funciona no circuito

elétrico em paralelo com a chave-bóia de nível superior (a que liga a

bomba).

80

c) Análises laboratoriais

As amostras, depois de coletadas, eram encaminhadas ao Laboratório de

Águas do Departamento de Engenharia Ambiental da Escola Politécnica

onde eram preparadas e analisadas. Os procedimentos adotados para as

análises das amostras foram os da Standard Methods for the Examination

of Water and Wastewater (SMEWW /20ª Edt.), e os da NBR /10561 da

Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). Os procedimentos de

análise do SMEWW para cada parâmetro analisado estão relacionados no

quadro 7.2.

Quadro 7-2-Parâmetros avaliados, método e ensaio e procedimentos adotados.

PARÂMETRO Edição SMEWW PROCEDIMENTO Nitrogênio Amoniacal 14ª 418-B

Cor 20ª 2120-B DBO “ 5210-B DQO “ 5220-B

Fosfato “ 4500-P-D Nitrato “ 4500-NO3-E Nitrito “ 4500-NO2-B

OD “ 4500-0-C pH “ 4500-M+-B

Sólidos Suspensos “ 2540-D Turbidez “ 2130-B Vazão --- Vertedouro 60º

No tópico seguinte, apresentamos os resultados da primeira etapa do

projeto, com as curvas levantadas para cada parâmetro. Paralelamente à

apresentação dos gráficos serão feitas algumas observações.

7.3.3. Interpretação dos resultados

Os resultados da primeira campanha de monitoramento (que aqui estão

expressos na forma gráfica para melhor visualização) apesar de preliminares,

definiram as diretrizes para elaboração das etapas seguintes da pesquisa. A partir

desses resultados foi possível identificar em quais parâmetros o tratamento CBR

é mais eficiente e ter uma idéia dos níveis de remoção de cada poluente.

Foram realizadas algumas análises aleatórias no início da operação da ETE, mas

estas não foram consideradas para o levantamento das mencionadas curvas

gráficas. A campanha foi efetivamente iniciada somente após os quatro primeiros

81

meses de operação, tempo necessário para que o biofilme formado sobre o

substrato inerte pudesse atingir condições operacionais estáveis para o seu

processo biológico.

A seguir, os resultados dos parâmetros analisados serão apresentados

juntamente com alguns comentários sobre os resultados obtidos e sobre o

comportamento da Estação de Tratamento de Efluentes referentes a cada

parâmetro apresentado.

a) Nitrificação

O gráfico 7-1 mostra que a ETE da Escola Politécnica é de baixa eficiência

para nitrificação. Os resultados apresentaram uma grande amplitude de

variação quando em algumas amostras a remoção aparente ultrapassa os

80%, enquanto que em outras atingem valores negativos. Essa variação

pode ter sido causada pelo Tempo de Detenção Hidráulica (TDH) que cria

uma defasagem entre os tempos de passagem do efluente bruto e do

tratado pelos pontos de coleta, gerando assim possíveis distorções nos

resultados. Para obtenção de resultados mais exatos o procedimento a ser

adotado seria o cálculo das médias resultantes de amostragem composta

ao invés de amostragem simples. No procedimento de amostragem

composta, ao longo de cada dia, várias amostras são coletadas e

conservadas a 4ºC. Ao final do dia, elas são misturadas, obtendo-se assim

uma única amostra representativa daquele dia (NOLDE, 1998). Sendo um

dos objetivos específicos deste Projeto acompanhar e avaliar o

desempenho da ETE, conforme exposto no capítulo 3, os resultados

obtidos por amostragem simples são suficientes para uma análise

preliminar do desempenho.

b) Nitrogênio Amoniacal (N-NH3)

O parâmetro Nitrogênio Amoniacal é provem principalmente da urina

contida no efluente doméstico e, como será visto no decorrer deste

trabalho, está relacionado com a geração de outros parâmetros: Nitratos

(N-NO3) e Nitritos (N-NO2).

82

As distorções observadas são explicáveis e ocorrem com maior intensidade

em instalações com elevado tempo de detenção hidráulica - TDH. Quanto

maior for o tempo de detenção hidráulica do efluente na estação de

tratamento, maior será a equalização do efluente e o nivelamento dos

parâmetros de saída. Conseqüentemente, maiores serão as distorções

apresentadas em se tratando de amostragem simples.

No efluente tratado, como não poderia deixar de ser, há uma maior

homogeneização dos constituintes, o que leva a uma menor variação nos

resultados e, conseqüentemente, a menores amplitudes das curvas. Se a

coleta do efluente bruto acontece, coincidentemente, em um momento que

na curva de variação do parâmetro corresponda a um pico superior e esse

mesmo momento no efluente tratado, também por mera coincidência,

corresponda a um pico superior, os resultados apontarão para uma

remoção mais elevada devido à diferença de amplitude das curvas. A

remoção será mais elevada ainda se o efluente tratado for coletado num

ponto que corresponda a uma maior depressão da curva, ao invés de pico.

Se ocorrer o inverso, ou seja, as amostras coincidirem em pontos que

indiquem depressão no efluente bruto e pico no tratado, a remoção

apontada será baixa, podendo indicar uma remoção negativa.

Uma avaliação considerando todos os resultados obtidos indicou uma

remoção média de 23,07%. Adotando-se a média simples dos 17

resultados mais consistentes, foram encontrados os valores apresentados

na tabela 7-1. A remoção média encontrada foi 28,88%.

Tabela 7-1 - Nitrogênio Amoniacal do efluente bruto e tratado (mg/l).

PARÂMETRO VALOR BRUTO TRATADO REDUÇÃO

MÁXIMO 177,00 140,00

Amônia mg/l N-NH3 MÉDIO 117,15 83,90 28,38%

MÍNIMO 7,06 17,60

A variação da vazão influenciou diretamente nos resultados tanto do

efluente bruto quanto do tratado. No caso de aumento da vazão de água,

uma vez mantida a concentração anterior dos constituintes, os resultados

83

mostram melhoria na qualidade da água para reuso em vaso sanitário,

porque os números absolutos do constituinte no efluente tratado

decrescem com o aumento da vazão como pode ser visto no gráfico 7-1.

Nitrogênio Amoniacal (NH3) - Ef. bruto e tratado (mg./L)

-20,0

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

120,0

140,0

160,0

180,0

200,0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Amostras

mg.

/L

BRUTA TRATADA

Gráfico 7.1 - Nitrogênio Amoniacal NH3 (mg/l).

c) Cor

No parâmetro cor, o efeito da amostragem simples é menos perceptível, o

que denota um comportamento mais estável da estação para esse

parâmetro, que mantém uma menor diferença entre as amplitudes das

curvas dos efluentes de entrada e de saída conforme podemos observar no

gráfico 7-2. A relação observável mostra que os dados de entrada

impactam as respostas com pouca influência da defasagem causada pelo

tempo de detenção hidráulica. Embora neste parâmetro o comportamento

da estação seja mais previsível, é possível se observar uma diferença de

amplitude das duas curvas, ainda que não muito acentuada.

84

COR - EF. BRUTO E TRATADO (mg./L)

-50

0

50

100

150

200

250

300

350

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Amostras

mg.

/L

BRUTA TRATADA Gráfico 7.2 – Cor do efluente bruto e tratado. (mg/l).

O desempenho da ETE no parâmetro cor apresentou eficiência média de

58% ao longo do período monitorado, o que, em princípio deixa a desejar,

uma vez que este é um requisito exigido em se tratando de reuso em

descarga de vasos sanitários, já que influencia diretamente nas

propriedades estéticas da água. A cor residual após o tratamento, apesar

de consistir característica estética da água de reuso, pode eventualmente

causar restrições à sua utilização por parte do usuário. Esse parâmetro

poderá melhor ser avaliado através de pesquisa de opinião pública para

aferir a sua influência na aceitação ou rejeição da água para reuso em

vasos sanitários por parte da população.Os resultados obtidos estão

sintetizados na tabela 7-2.

Tabela 7-2 – Cor do efluente bruto e tratado (mg/l Pt)


MÁXIMO 320,00 150,00

Cor mg/l Pt MÉDIO 157,81 65,00 58,81%

MÍNIMO 5,00 5,00

85

d) DBO5

No parâmetro DBO5, a estação tem demonstrado um desempenho

compatível com a sua capacidade e com o número de estágios.

Observando o gráfico 7-3, é possível constatar a diferença de amplitude

entre as curvas da DBO5 do efluente na entrada e na saída da estação. A

variação da carga orgânica do efluente bruto, como não poderia deixar de

ser é significativa, principalmente se comparada com a variação da carga

orgânica no efluente tratado, uma vez que, após passar pela cuba de

equalização, pelo próprio CBR e pela cuba de decantação, o efluente está

com a DBO praticamente nivelada.

DBO - EF. BRUTO E TRATADO (mg./L)

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Amostras

mg.

/L

BRUTA TRATADA

Gráfico 7.3 - DBO do efluente bruto e tratado ao longo do tempo (mg./l).

86

Os valores reduzidos apresentados no trecho entre a amostra 20 e a

amostra 28 são devido à diluição da concentração orgânica decorrente da

elevada vazão ocorrida no período, em razão de falha em uma das válvulas

de descarga. Esses valores não foram considerados para os resultados

nem para média do parâmetro.

Mais uma vez, o nível de remoção aparente sofre uma variação sensível

dependendo do valor da DBO do efluente bruto no momento da coleta da

amostra. A remoção média de DBO5 foi de 82,6%, o que indica

desempenho compatível com a carga orgânica aplicada e o porte da

estação.

Valores como 94,31% são observados, assim como dois valores de

remoção negativos: um de -49,21% na amostra 22 e outro de -8,31% na

amostra 25, o que não é compatível com o desempenho da ETE.

Excluindo-se as distorções de ponta e os valores sob suspeição, foram

obtidos os resultados apresentados na tabela 7-3.

Tabela 7-3 - DBO do efluente bruto e tratado (mg/l).


MÁXIMO 390,00 84,00

DBO mg/l MÉDIO 247,61 43,00 82,63%

MÍNIMO 53,00 17,00

Como já foi exposto, em condições normais de operação da estação

observou-se que a remoção média ficou em 82,6. Mas, a depender dos

valores absolutos da DBO5 do efluente bruto, podem ocorrer valores de

DBO5 do efluente tratado que não possam ser enquadrados nos limites de

requisitos exigidos para o reuso proposto.

87

DBO (Ajustado) - EF. BRUTO E TRATADO (mg./L)

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Amostras

DBO

(mg.

/L)

Ef. Bruto Ef. Tratado

Gráfico 7.4 - DBO do efluente bruto e tratado (mg./l) - curva ajustada.

REMOÇÃO DE DBO (%)

-60%

-40%

-20%

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Amostras

Rem

oção

de

DB

O (%

)

REMOÇÃO DE DBO (%)

Gráfico 7.5 - Remoção de DBO no período avaliado (%).

88

O gráfico 7-3 não apresenta curvas contínuas devido ao fato de três

resultados não terem sido determinados, o que comprometeu a avaliação

do conjunto de resultados. O gráfico 7-4 ajustado por valores médios

substituindo os pontos não determinados permite uma melhor visualização

do comportamento das curvas de DBO do efluente bruto e tratado. Já o

gráfico 7-5 mostra a remoção da DBO5 em percentual ao longo do período

amostrado. Os dois pontos de remoção negativos na amostra 22 e 25 não

correspondem à realidade, mas sim ao já citado efeito da amostragem

simples.

e) DQO

As curvas do parâmetro DQO (Gráficos 7-6 a 7-10) apresentam os mesmos

efeitos relativos às amplitudes apresentados pelas demais curvas

anteriormente estudadas, porém de uma forma mais visível, principalmente

por conterem todos os trinta resultados do experimento e pelo fato de este

parâmetro não ter produzido resultados negativos ou grandes desvios.

DQO - EF. BRUTO E TRATADO (mg./L)

0

100

200

300

400

500

600

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Amostras

mg.

/L

BRUTA TRATADA Gráfico 7.6 - DQO do efluente bruto e tratado (mg/l).

89

No efluente bruto, tivemos o menor valor registrado, de 106,00 mg/l, e o

maior, de 509,00 mg/l. No tratado, foi registrada uma DQO mínima de

36,50 mg/l contra uma máxima de 139,00 mg/l, sendo o valor 86,29 mg/l a

média do período. A remoção média foi de 75,20%.

Durante o período da investigação, pode ser observada uma queda de

desempenho – também perceptível nos demais parâmetros até aqui

analisados – que atingiu os valores mínimos (onde as curvas mais se

aproximam) entre as 20ª e 27ª amostras (Gráfico 7-9). Ao analisar as

prováveis causas desse comportamento, a possibilidade que fazia sentido

estava relacionada com a variação da vazão do efluente devido a uma

falha já comentada. A identificação da causa, porém, só aconteceu após a

terceira ocorrência, quando foi executada uma inspeção em todas as

válvulas de descarga dos sanitários de alunos e no vaso nº. 02, localizado

no sanitário masculino do quarto andar, foi encontrada uma válvula com

problemas que emperrava sempre que era acionada. O problema da

válvula foi sanado e a sua influência nos resultados da pesquisa avaliada.

Os resultados referentes ao período sob suspeição não foram

considerados nos cálculos da média do parâmetro.

O gráfico 7-7, que apresenta a remoção de DQO do efluente em

percentual, mostra uma queda na eficiência de remoção da matéria

orgânica ao longo do período amostrado. Pela média do mesmo período, a

remoção de DQO da ETE ficou em 66,9%. Contudo, no trecho da curva em

que a vazão aumentou devido à já mencionada falha da válvula de uma

das descargas de vaso, a concentração de DQO de entrada ficou

aparentemente reduzida devido à diluição do efluente com a entrada de

água pura, aparentando também uma queda na remoção de DQO, assim

como de quase todos os parâmetros.

90

Remoção de DQO (%)

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Amostras

(%)

Gráfico 7.7 - Remoção de DQO do efluente em percentual.

O gráfico 7-8 mostra a relação existente entre DBO e DQO do efluente

bruto. Mesmo em um processo de amostragem simples, a forte relação é

perceptível. Interessante observar que no trecho da curva correspondente

ao período de vazão mais elevada a relação é ainda mais evidenciada, o

que pode indicar que o efeito nos resultados devido ao tempo de detenção

hidráulica nas amostragens simples é menor em efluentes mais diluídos.

Esse efeito é também observado no gráfico 7-9, que mostra as curvas de

DBO e DQO do efluente tratado. No trecho correspondente ao período de

vazão elevada, as curvas desenvolvem-se quase que paralelas, indicando

a forte relação existente entre esses dois parâmetros.

91

DBO (ajustado) e DQO (mg./L) - EF. BRUTO

0

100

200

300

400

500

600

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Amostras

mg.

/L

DBO-Ef. Bruto DQO-Ef. Bruto Gráfico 7.8 - DBO e DQO do efluente bruto (mg/l).

DBO e DQO (mg./L) - EF. TRATADO

0

20

40

60

80

100

120

140

160

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Amostras

mg.

/L

DBO-Ef. Tratado DQO-Ef. Tratado Gráfico 7.9 - DBO e DQO do efluente tratado (mg/l).

92

A tabela 7-4 mostra os resultados do parâmetro DQO no efluente bruto e

tratado nos valores mínimo, médio e máximo.

Tabela 7-4 - DQO do efluente bruto e tratado em mg/l.


MÁXIMO 509,00 139,00

DQO mg/l MÉDIO 347,90 86,29 75,20%

MÍNIMO 106,00 36,50

Pelos valores médios encontrados, as relações numéricas entre os

parâmetros DBO5 e DQO nos efluentes bruto e tratado são:

71,000,34761,247 :Bruto Efluente 5 ==

DQODBO

50,029,8600,43 :Tratado Efluente 5 ==

DQODBO

Um comportamento interessante pode ser constatado a partir do gráfico 7-

10, que mostra simultaneamente as curvas de redução de DBO e DQO em

percentual.

93

REDUÇÃO DE DBO e DQO (%)

-60%

-40%

-20%

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

Amostras

redu

ção

(%)

Redução DBO (%) Redução DQO (%) Gráfico 7.10 - Redução de DBO e DQO (%).

Pode-se observar que a queda da remoção de DBO é mais acentuada que

a da remoção de DQO com o aumento da vazão, a ponto de haver um

cruzamento das linhas e uma “inversão” da capacidade de remoção.

A remoção de DBO que no inicio do período de testes era maior que a

remoção de DQO passou a ser menor que esta e vice-versa. Nos picos de

vazão, a diferença de remoção é bem mais expressiva. Tal comportamento

pode indicar que a DQO está associada em grande parte à água utilizada

nos vasos sanitários ao passo que a DBO está associada aos resíduos

incorporados ao efluente no uso sanitário.

f) Fósforo ( 34

−− POP )

Os gráficos 7-11 e 7-12, mostram que a unidade CBR de tratamento de

efluentes na configuração de dois estágios (um rotor por estágio) tem um

desempenho apenas razoável na remoção de nutrientes, o que está em

conformidade com a literatura técnica no tocante à baixa eficiência de

remoção de nutrientes do processo CBR. As curvas de Fósforo na entrada

94

e saída da estação apresentam valores muito próximos (Gráfico 7-11)

evidenciando a baixa remoção.Os resultados obtidos para os nutrientes

pesquisados serão apresentados sem comentários mais profundos, já que

não estão incluídos nos parâmetros que representam o centro de interesse

da pesquisa, devendo ser estudados em uma pesquisa posterior a ser

desenvolvida com a finalidade específica de aproveitamento dos nutrientes

contidos nos efluentes domésticos.

FÓSFORO(mg./L) - EF. BRUTO E TRATADO

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Amostras

mg.

/L

BRUTA TRATADA

Gráfico 7.11 - Fósforo (P-PO4-3) na entrada e saída da ETE. (mg/l).

95

Remoção de Fósforo (%)

-200,00

-150,00

-100,00

-50,00

0,00

50,00

100,00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27

Amostras

Rem

oção

(%)

Gráfico 7.12 - Remoção de Fósforo em (%).

O gráfico 7-12 mostra a remoção de Fósforo em percentual. Embora

tenham ocorrido pontos negativos, a resultante é sempre positiva, com

valores minimizados no período de vazão elevada. Os resultados estão

sintetizados na tabela 7-5.

Tabela 7-5 - Fósforo do efluente bruto e tratado (mg/l).


MÁXIMO 16,60 13,40

Fósforo mg/l P-PO4-3 MÉDIO 11,98 8,56 28,50%

MÍNIMO 1,56 1,89

g) Nitratos ( 3NON − )

As instalações do tipo CBR, segundo Metcalf & Eddy (2001), citando Pano

e Middlebrooks, são eficientes para nitrificar quando possuem mais de dois

estágios. Para a nitrificação, a concentração do sDBO (DBO solúvel) deve

ser reduzida nos estágios iniciais do CBR que precedem a nitrificação.

Deve-se obter uma concentração máxima de DBO solúvel de 15 mg/l para

que uma significativa população de bactérias nitrificantes possa se

desenvolver no biofilme depositado sobre discos do CBR dos estágios

96

subseqüentes (PANO e MIDDLEBROOKS, 1983). A taxa máxima para o

nitrogênio por superfície é de aproximadamente 1,5g N/m2d-1, que é

similar aos valores observados para os demais filtros biológicos (METCALF

& EDDY, 2001).

Sendo a ETE da Escola Politécnica de dois estágios e com apenas um

rotor em cada estágio, a nitrificação é modesta. Assim, os resultados

obtidos nos efluentes bruto e tratado em algumas amostras não foram

determinados e em outras são desprezíveis.

A nitrificação ocorre a partir da transformação do Nitrogênio Amoniacal

(NH3), que inicialmente é transformado em nitritos e a seguir em nitratos.

Os nitratos de algumas amostras, principalmente do efluente bruto, não

foram determinados, como pode ser visto no gráfico 7-13.

NITRATO (mg./L) - EF. BRUTO E TRATADO

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0

Amostras

mg.

/L

TRATADA BRUTA Gráfico 7.13 - Nitratos - N-NO3 do efluente bruto e tratado (mg/l).

97

Dos resultados do efluente bruto, dois ficaram dispersos e nove foram

aproveitados para que fosse possível formar uma idéia do comportamento

da ETE com relação a este parâmetro. Muitos resultados (a maioria) foram

enquadrados na categoria não determinados ou foram considerados

desprezíveis.

Os resultados máximo médio e mínimo dos efluentes bruto e tratado estão

na tabela 7-6.

Tabela 7-6 - Nitrato – NO3 do efluente bruto e tratado (mg/l).

PARÂMETRO VALOR BRUTO TRATADO

MÁXIMA 0,14 2,90

Nitrato mg/l N-NO3 MÉDIA 0,09 0,74

MÍNIMA 0,03 0,03

NITRATO (NO3) - SEQ. 20 a 28 (mg./L)

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Amostras 20 a 28

mg.

/L


Gráfico 7.14 - Nitrato - NO3 do Ef. bruto e tratado (mg/l) (Seq. 20 a 28).

98

AMÔNIA (NH3) EF. BRUTO e NITRATO(NO3) EF. TRATADO

-20

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Amostras seq. 14 a 30

mg.

/L

NH3 (Ef. Bruto) NO3 (Ef. Tratado)x10 Gráfico 7.15 - Amônia - NH3 do ef. bruto e Nitrato (NO3) do ef. tratado (mg/l).

h) Nitritos

No que se refere aos resultados obtidos para Nitritos (N-NO2), a situação

não foi muito diferente. Das 30 amostras coletadas para o efluente tratado,

apenas 10 resultados foram determinados sendo que nove foram

seqüenciados, o que possibilitou o levantamento da curva relativa a esse

período como pode ser visto no gráfico 7-16, que mostra o trecho

correspondente às amostras da seqüência de 20 a 28, todas determinadas.

Do efluente tratado, todos os 30 resultados foram determinados.

99

NITRITO (NO2) EF. BRUTO E TRATADO, SEQ. 20 a 28 - (mg./L)

0

0,5

1

1,5

2

2,5

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Amostras 20 a 28

(mg.

/L)

Ef. Bruto Ef. Tratado Gráfico 7.16 - Nitritos - NO2 do Ef. bruto e tratado (Seqüência 20 a 28 – mg/l).

O gráfico 7-17 mostra as curvas dos resultados de nitritos (NO2) e nitratos

(NO3) obtidos para o efluente tratado. Os resultados revelam um

comportamento atípico da ETE da Politécnica, visto que apresentam

valores para nitritos mais elevados que os valores de nitratos. A amônia

presente no efluente bruto é primeiramente convertida em nitritos (NO2) e

num segundo momento os nitritos são convertidos (oxidados) a nitratos

(NO3). Por essa razão, o nível médio de nitritos (NO2) do efluente tratado é

sempre inferior ao nível médio de nitratos (NO3).

Não podemos descartar a hipótese de troca dos resultados o que poderá

ser comprovado ou não na segunda etapa da investigação.

Como já foi visto, uma estação biológica de tratamento de efluentes deve

ter a sua conformação (nº de estágios, nº de série, superfície por disco e

superfície por estágio), em função, principalmente dos objetivos de

tratamento. Para nitrificação, são necessários mais de dois estágios, uma

vez que o biofilme nitrificante tem melhor desenvolvimento em ambientes

com DBO mais baixos porque as bactérias nitrificantes não conseguem

conviver bem com as vorazes bactérias oxidantes, devoradoras do carbono

100

orgânico. Valores de DBO menores que 15 mg/l são ideais para a

nitrificação (METCALF & EDDY, 2001).

NITRATOS (NO3) e NITRITOS (NO2) - EF. TRATADO (mg./L)

-5

0

5

10

15

20

25

30

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

Amostras

mg.

/L

NO3 Ef. Tratado) NO2 (Ef. Tratado) Gráfico 7.17 - Nitratos - NO3 e Nitritos - NO2 do ef. tratado (mg/l).

O gráfico 7-18 mostra a relação existente entre a amônia do efluente bruto

e os nitritos do efluente tratado. Nele pode-se observar uma queda

acentuada na presença da amônia no efluente ao longo da investigação.

Entretanto, na verdade, sabemos tratar-se de uma diluição em face do

aumento da água pura no efluente bruto. Quanto aos nitritos do efluente

tratado, a queda somente é percebida a partir da segunda amostra e ainda

assim bem menos acentuada do que a ocorrida com a amônia. A relação

entre as duas curvas pode ser mais facilmente observada no intervalo entre

a primeira e segunda amostra. No intervalo entre a 20ª e 23ª amostras, a

nitrificação verificada foi quase nula. Embora os resultados mostrem picos

esporádicos de nitritos em torno de 24 mg/l, a média do período para o

efluente tratado ficou em 7,42 mg/l.

101

AMÔNIA (NH3) EF. BRUTO e NITRITOS (NO2) EF. TRATADO (mg./L)

-20,0

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

120,0

140,0

160,0

180,0

200,0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

Amostras

mg.

/L

NH3 (Ef. Bruto) NO2 (Ef. Tratado) Gráfico 7.18 - Amônia - NH3 do ef. bruto e Nitritos -NO2 do ef. tratado (mg/l).

AMONIA (NH3 ) e NITRATOS(NO3) - EF. TRATADO (mg./L)

-20

0

20

40

60

80

100

120

140

160

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

Amostras

mg.

/L

Amonia (NH3) Nitrato (No3) x 10 Gráfico 7.19 - Amônia - NH3 do ef. bruto e Nitratos - NO3 do ef. tratado (mg/l).

102

Os valores mínimo, médio e máximo de nitritos encontrados nesta etapa do

experimento estão resumidos na Tabela 7-7.

Tabela 7-7: Nitrito - NO2 do ef. bruto e tratado (mg/l)


MÁXIMO 0,06 24,10

Nitrito mg/l N-NO2 MÉDIO 0,06 7,42

MÍNIMO 0,06 0,07

i) OD (Oxigênio Dissolvido)

O parâmetro OD é um importante indicador de desempenho das estações

biológicas aeróbias. Através da medição do OD na saída dos reatores

pode-se aferir a eficácia do sistema de aeração e, conseqüentemente, o

desempenho da estação de tratamento.

Numa instalação do tipo Aeróbia Lodos Ativados, a medição é feita na cuba

de aeração medindo-se o OD em diversos pontos selecionados, obtendo-

se assim um valor médio representativo que é calculado dentro de um

modelo estatístico e em função do tamanho da amostra. Deve-se

considerar que as bactérias ativas estão em suspensão e distribuídas por

todo o lodo.

Numa instalação CBR, que é um sistema de leito fixo sobre discos

rotativos, a medição é feita após o reator. A maior concentração de

bactérias ativas está justamente no reator, que é o local de maior

oxigenação do sistema como um todo. No CBR, o OD medido é residual,

uma vez que no processo de oxidação da matéria orgânica, o oxigênio

dissolvido é consumido pelas bactérias aeróbias. O OD medido na cuba de

decantação deve se situar na faixa de 1,0 a 3,0 mg/l (METCALF & EDDY,

2003).

No caso em estudo, a ETE da Escola Politécnica, as curvas de Oxigênio

Dissolvido vistas no gráfico 7-20 mostram que os valores mínimo, médio e

103

máximo de OD do efluente bruto verificados foram respectivamente 0,18;

1,67 e 4,68 mg/l. No efluente tratado, os valores foram 0,40; 3,81 e 5,30

também respectivamente. No efluente tratado, embora se verifiquem

pontos abaixo da faixa de referência, o valor médio obtido indica um

funcionamento adequado da instalação.

OXIGÊNIO DISSOLVIDO (OD) EF. BRUTO E TRATADO (mg./L)

-5

0

5

10

15

20

25

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Amostras

mg.

/L

BRUTA TRATADA Gráfico 7.20 - OD do Ef. bruto e tratado (mg/l) com curvas de tendência.

Observando o gráfico 7-20 podemos constatar que os valores mais

elevados de OD do efluente bruto ocorreram entre a 20ª e 28ª amostras,

justamente no período em que uma das válvulas de descarga estava com

problemas deixando passar água continuamente, aumentando a

contribuição de água potável na composição do efluente.

O que realmente interessa é a massa de O2 consumida no CBR. A verificação de OD no efluente tratado indica apenas se a massa transferida de O2 está atendendo ao consumo respiratório das bactérias. A água potável (no reservatório superior) normalmente tem o OD próximo à saturação, pois está sempre em contato com o ar atmosférico e, teoricamente, deve estar livre de poluentes (MONTEGGIA, 2003).

104

Se o efluente chega ao reator com nível de OD elevado e a aeração própria

do sistema é maior do que a necessidade das bactérias, o OD verificado no

efluente tratado será maior que o verificado no efluente bruto. A tabela 7-8

mostra de forma resumida os resultados de OD.

Tabela 7-8: OD do efluente bruto e tratado (mg/l)


MÁXIMO 4,68 5,30

OD mg/L MÉDIO 1,67 3,81

MÍNIMO 0,18 0,40

j) pH

Os valores levantados no experimento para o parâmetro pH mostram que a

estação de tratamento teve, no período da da pesquisa, uma ação

ligeiramente acidificante. A nitrificação consome alcalinidade, o que

contribui para a ligeira queda observada no pH. Os resultados de pH do

efluente bruto indicam a sua natureza alcalina e, mesmo com a ação

acidificante da estação, o pH do efluente tratado continua alcalino. Essa

alcalinidade é explicada pela presença de detergentes e saponáceos

adicionados ao efluente nas lavagens de mãos e asseio dos vasos

sanitários.

Os valores mínimo médio e máximo de pH para o efluente bruto foram

respectivamente 7,6; 8,57 e 9,0 enquanto que para o efluente tratado

foram, também respectivamente, 7,82; 8,21 e 8,42 (ver tabela 7-9). O

gráfico 7-21 mostra que as curvas de pH do efluente bruto e tratado

desenvolvem-se com muita proximidade. Durante as investigações, em

apenas cinco amostras houve inversão de valores, com pH maior no

efluente tratado que no bruto.

105

pH - EF. BRUTO E TRATADO

7

7,5

8

8,5

9

9,5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Amostras

pH

BRUTA TRATADA Gráfico 7.21: pH do efluente bruto e tratado

No gráfico 7-21 pode-se observar que em relação ao parâmetro pH, a

influência da variação da vazão nos resultados não foi relevante. No

intervalo entre as amostras 20 e 28, correspondente à vazão mais elevada,

o pH do efluente bruto sofreu ligeira queda e o pH do efluente tratado

apresentou queda na mesma proporção que vinha apresentando

anteriormente. Todos os valores de pH encontrados para o efluente tratado

da ETE estão dentro da faixa permitida para emissão de efluentes (5 a 9)

conforme pode ser visto na tabela 7-9.

Tabela 7-9 - pH do efluente bruto e tratado.


MÁXIMO 9,00 8,42

pH MÉDIO 8,57 8,21

MÍNIMO 7,60 7,82

106

k) Sólidos Suspensos – S S

Em relação a esse parâmetro, a ETE da Escola Politécnica também

mostrou um bom desempenho, com remoções cujos valores vão de 34,62

a 95,6%, sendo a média aritmética 77,56%. No efluente bruto, os

resultados de Sólidos Suspensos mínimo, médio e máximo obtidos foram,

respectivamente, 52,00; 158,76 e 384,00 mg/l, enquanto que no efluente

tratado foram, também respectivamente, 8,00; 35,62 e 96,00 mg/l. A boa

remoção de Sólidos Suspensos num tratamento biológico é um dos

indicadores mais confiáveis da eficiência de uma instalação. O gráfico 7-22

mostra que ao longo do período da investigação houve uma queda nos

valores absolutos dos Sólidos Suspensos e que, no efluente tratado, a

tendência permaneceu praticamente estabilizada com pequenas

oscilações.

S. SUSPENSOS - EF. BRUTO E TRATADO (mg./L)

0,0

50,0

100,0

150,0

200,0

250,0

300,0

350,0

400,0

450,0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Amostras

mg.

/L

BRUTA TRATADA

Gráfico 7.22 - Sólidos Suspensos do efluente bruto e tratado (mg/l).

A queda na remoção dos Sólidos Suspensos ocorre principalmente no

período dos picos de vazão, indicando diluição do particulado. A sua

remoção será tão mais eficiente quanto maior for a sua concentração no

107

efluente bruto (gráfico 7-23). A tabela 7-10 mostra de forma resumida os

resultados obtidos.

Tabela 7-10 - Sólidos Suspensos do efluente bruto e tratado (mg/l).


MÁXIMO 384,00 96,00

S S mg/l MÉDIO 158,76 35,62 77,56%

MÍNIMO 52,00 8,00

SSuspensos - Redução(%)

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27

Amostras

Red

ução

(%)

Redução de S.S. Em (%) Gráfico 7.23: Redução de Sólidos Suspensos (%)

l) Turbidez

O parâmetro Turbidez, mensurado em Unidades Nefelométricas de

Turbidez - UNT (Nephelometric Turbidity Unity - NTU) está intimamente

relacionado com o parâmetro anterior Sólidos Suspensos, considerando

que o que difere um parâmetro do outro é o tamanho da partícula em

suspensão. Assim, os resultados da remoção em percentuais são muito

próximos. Embora o desempenho da estação possa ser considerado bom

para reuso em geral, para o reuso da água recuperada especificamente em

108

vasos sanitários, o desempenho deixa a desejar, uma vez que o aspecto

visual da água pode ser de extrema importância para a aceitação por parte

do usuário. Dessa forma, é possível que a ETE da Escola Politécnica

necessite de um tratamento adicional para que a água tenha propriedades

estéticas próximas às da água potável.

No gráfico 7-24, que mostra as curvas de Turbidez (UNT) do efluente bruto

e tratado, é perceptível o comportamento análogo aos demais parâmetros

aqui analisados. A Turbidez de entrada apresenta queda ao longo do

período e a Turbidez do efluente tratado é praticamente estabilizada com

uma ligeira tendência de acréscimo no final do período. No efluente bruto,

os valores mínimo, médio e máximo encontrados foram respectivamente

49,30; 131,91 e 350 UNT. No efluente tratado, os valores mínimo, médio e

máximo foram respectivamente 6,78; 20,37 e 56,6 UNT, sendo que os

valores extremos relatados foram pontuais, ao passo que a maioria dos

valores úteis do intervalo oscila em torno da média aritmética.

O gráfico 7-25 mostra a curva de redução da turbidez em percentual. A

queda da redução, no período investigado, apresenta comportamento

semelhante às demais curvas de redução estudadas, principalmente com

as de sólidos suspensos (Gráfico 7-26).

109

TURBIDEZ EF. BRUTO E TRATADO (UNT)

0

50

100

150

200

250

300

350

400

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Amostras

Turb

idez

UN

T

BRUTA TRATADA Gráfico 7.24: Turbidez do efluente bruto e tratado (UNT)

REDUÇÃO DE TURBIDEZ (%)

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Amostras

Red

ução

(%)

Redução da Turbidez (%) Gráfico 7.25: Redução da Turbidez do efluente bruto para o tratado (%)

110

Remoção de Sólidos Suspensos e Turbidez (%)

-

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

Amostras

Red

ução

(%)

Sólidos Suspensos (mg./L) TURBIDEZ (NTU) Gráfico 7.26: Redução de SS e Turbidez no tratamento por CBR (%)

A tabela 7-11 resume os resultados encontrados para turbidez.

Tabela 7-11 - Turbidez do efluente bruto e tratado (UNT).


MÁXIMO 350,00 56,60

Turbidez UNT MÉDIO 131,91 20,37 84,55%

MÍNIMO 49,30 6,78

m) Vazão

A vazão do efluente durante o experimento foi medida por meio de um

vertedouro triangular (Anexo F) colocado na extremidade de saída do

efluente tratado para o tanque de água para reuso, também chamado de

tanque de água de serviço. A escala de vazão adotada, que melhor se

adequou ao perfil de vazão do efluente, foi a do vertedouro com ângulo de

60º. O vertedouro foi feito num “cup” de PVC de 150 mm, colado na

extremidade do tubo que desemboca no tanque de água tratada, como já

111

mencionado. No decorrer dos trabalhos, surgiu um problema inesperado:

uma grande proliferação de mosquitos no tanque de água recuperada nos

obrigou a providenciar, de forma imediata e urgente, um sistema de

cobertura com tela de malha fina para cobrir o tanque. Dessa forma, o

vertedouro também ficou coberto impossibilitando que tivéssemos a sua

visão e que pudéssemos fazer a leitura da vazão. Como não houve tempo

hábil para providenciar um medidor com leitura remota, ficamos apenas

com dezessete informações no período do experimento.

O gráfico 7-27 mostra que houve uma grande variação na vazão do

efluente da ETE da Escola Politécnica. Os resultados oscilaram entre o

valor mínimo de 0,161 m3/h e o valor máximo de 1,56 m3/h, ficando a média

aritmética dos resultados úteis em 0,48 m3/h. Os valores informados são

pontuais e não correspondem à média do consumo diário, uma vez que as

amostras foram tomadas sempre no mesmo horário já que a vazão do

efluente da Escola Politécnica varia muito no período de 24 horas. Ainda no

gráfico 7-27, podem ser observados três picos de vazão, completamente

fora da vazão típica da estação, correspondentes ao já mencionado

problema mecânico com a descarga de um dos vasos sanitários, sendo

portanto expurgados dos cálculos de vazão.

Vazão (m3/h)

0

0,5

1

1,5

2

2,5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Amostras (De 14 a 30)

Vazã

o (m

3/h)

vazão m3/hora Gráfico 7.27 - Vazão do efluente (m³/h).

112

Segundo o fabricante do reator CBR a instalação foi projetada para uma

vazão de 0,2 m3/hora, nas condições de clima europeu. Sendo o reator

usado nesta pesquisa, o primeiro a ser importado pela Korff & Muller para

ser instalado numa ETE operando em clima tropical, um melhor

desempenho microbial já era esperado pelo fabricante devido às condições

climáticas favoráveis ao seu desenvolvimento.

n) Verificação do TDH - Tempo de Detenção Hidráulica.

O valor do TDH corresponde ao cálculo da relação entre a capacidade

volumétrica da estação e as vazões medidas de acordo com o projeto de

pesquisa (ver tabela 7-12).

A ação das bactérias que promovem a oxidação da matéria orgânica está

diretamente relacionada com o TDH médio. De forma geral, os sistemas

aeróbios necessitam de um TDH menor do que os sistemas anaeróbios.

Tabela 7-12 - Vazões máxima, média, mínima e de projeto da ETE da Politécnica.

PARÂMETRO VALOR (m³/h) MÁXIMA 1,56

Vazão (m3 / h) MÉDIA 0,48

MÍNIMA 0,16

DE PROJETO 0,20

O quadro 7-3 mostra os tempos de detenção hidráulica TDH nos diversos

dispositivos da ETE. Os tempos de detenção em cada dispositivo têm importância

específica de acordo com a atividade de cada dispositivo. Assim, tempo para

sedimentar, tempo para homogeneizar, tempo no reator, no clarificador e tempo

total na ETE são parâmetros importantes para o desenvolvimento de um projeto.

113

Os TDH foram calculados por meio da relação entre volumes úteis de cada

compartimento da ETE e as vazões mínima, média e máxima medidas. Para o

TDH de projeto, foi usada a vazão de operação informada pelo fabricante do

CBR.

Quadro 7-3 - Tempo de Detenção Hidráulica (horas) por dispositivo da ETE.

TDH (h) DISPOSITIVO da ETE VOLUME

(m3) MINIMO MÉDIO MÁXIMO DE

PROJETOCâmara de Sedimentação 3,00 1,92 6,25 18,75 1,92

Câmara de Equalização 1,50 0,96 3,13 9,38 3,13

Reator (CBR) 0,96 0,62 2,00 6,00 4,80

Câmara de Clarificação 0,50 0,32 1,04 3,13 2,50

TOTAL 5,96 3,82 12,42 37,25 29,80

TDH (de projeto da ETE) = 30 horas. TDH (médio da ETE) = 12 horas TDH (projeto do reator) = 5 horas TDH (médio do reator) = 2 horas

7.3.4. Resultados da primeira fase

A tabela 7-13 mostra todos os valores mínimos, médios e máximos obtidos na

primeira etapa da investigação.

Tabela 7-13 - Resultados da primeira etapa da investigação no efluente bruto e tratado.

PARÂMETRO

VALOR BRUTO TRATADO REDUÇÃO

MÁXIMO 177,00 140,00 Amônia mg/l N-NH3 MÉDIO 117,15 83,90 28,38%

MÍNIMO 7,06 17,60

MÁXIMO 320,00 150,00 Cor mg/l Pt MÉDIO 157,81 65,00 58,81%

MÍNIMO 5,00 5,00 MÁXIMO 390,00 84,00

DBO mg/l MÉDIO 247,61 43,00 82,63% MÍNIMO 53,00 17,00

MÁXIMO 509,00 139,00 DQO mg/l MÉDIO 347,90 86,29 75,20%

MÍNIMO 106,00 36,50

MÁXIMO 16,60 13,40

114

Fósforo mg/l P-PO4-3 MÉDIO 11,98 8,56 28,50% MÍNIMO 1,56 1,89

MÁXIMO 0,14 2,90

Nitrato mg/l N-NO3 MÉDIO 0,09 0,74 N/A MÍNIMO 0,03 0,03 MÁXIMO 0,06 24,10

Nitrito mg/l N-NO2 MÉDIO 0,06 7,42 N/A MÍNIMO 0,06 0,07 MÁXIMO 4,68 22,30

OD mg/l MÉDIO 1,67 3,81 N/A MÍNIMO 0,18 0,40

MÁXIMO 9,10 8,42

pH MÉDIO 8,57 8,21 4,27% MÍNIMO 7,60 7,82

MÁXIMO 384,00 96,00

S S mg/l MÉDIO 158,76 35,62 77,56% MÍNIMO 52,00 8,00

MÁXIMO 350,00 56,60

Turbidez NTU MÉDIO 131,91 20,37 84,55% MÍNIMO 49,30 6,78

MÁXIMO 1,56

Vazão (m3 / h) MÉDIO N/A 0,48 N/A MÍNIMO 0,16

1) Não foram considerados os resultados das amostras de Nº. 20 a 28. 2) Na primeira etapa da investigação, apesar de solicitadas, não foram efetuadas pelo

Laboratório de Águas do DEA as análises microbiológicas dos efluentes bruto e tratado.

7.3.5. Caracterização do efluente da Escola Politécnica

Para a avaliação dos parâmetros de uma estação de tratamento de efluentes é de

fundamental importância uma boa caracterização do efluente, o que significa

investigar detalhadamente todas as informações necessárias à execução do

projeto.

No caso da ETE da Escola Politécnica, por se tratar de pesquisa das condições

operacionais de uma estação pré-definida, as informações que normalmente

seriam levantadas antes do projeto foram sendo coletadas durante o

desenvolvimento da pesquisa e a partir de agora vão poder ser usadas ao longo

do tempo na caracterização do efluente e em estudos comparativos.

As cargas de contaminantes que caracterizam os efluentes de uma maneira geral

são calculadas usando-se a equação apresentada na figura 7.4.

115

( )

( )( )

( )( )

( ).mkg fluxoou processo do saída na tecontaminan do ãoConcentraç C

.mkg fluxoou processo do entrada na tecontaminan do ãoConcentraç C.mkg tecontaminan do ãoconcentraç da Variação C

.hm efluente do ca volumétriVazão F.hkg efluente o para da transferitecontaminan de mássica VazãoQ

:

3out

3in

3

3

=

=

=∆

=

=

−⋅=∆⋅=

Onde

CCFCFQ inout

Figura 7.4 - Equação para o cálculo da massa de contaminantes transferida para os efluentes.

Tabela 7-14 - Carga dos principais contaminantes do efluente da Escola Politécnica, da remoção e do resíduo acumulado.

CONTAMINANTE (Cout-Cin) Q (Carga) REMOÇÃO RES.

ACUMUL. (mg/l) (g/h) kg/ano (%) (g/h) Kg/ano (g/h) kg/anoDBO 247,61 118,85 266,23 82,63% 98,21 219,99 20,64 46,24 DQO 347,90 166,99 374,06 75,20% 125,58 281,29 41,41 92,77 N-NH3 117,15 56,23 125,96 28,38% 15,96 35,75 40,27 90,21 P-PO4 12,00 5,76 12,90 28,50% 1,64 3,68 4,12 9,23 Carga total dos principais contaminantes

347,83

779,15

241,39

540,71

106,45

238,45

Vazão do efluente F (Flow) = 480 L/h Horas/ano (estimada): 8 meses/ano x 20 dias/mês x 14 horas/dia = 2.240 horas.

A partir dos valores médios dos contaminantes encontrados no monitoramento, é

possível afirmar que a carga de resíduos arrastada pelo efluente está próxima de

350 g/h o que, equivale a dizer que, anualmente, entram na estação de

tratamento cerca de 780 Kg de resíduos e, desse total, 540 kg são biodigeridos.

Os 238 kg restantes são transformados em matéria orgânica inerte e compõem o

biosólido a ser removido (Tabela 7-14).

116

8. Segunda Etapa da Investigação

Em razão de não terem sido avaliados parâmetros microbiológicos na campanha

de monitoramento realizada, foi executada uma segunda campanha de

monitoramento para análise dos indicadores Coliformes Totais e Termotolerantes

dos efluentes bruto e tratado para que, a partir disso, se pudesse avaliar o

desempenho da ETE no que se refere à redução microbial. Alguns dos principais

parâmetros avaliados na primeira etapa da investigação foram novamente

analisados na segunda para se estabelecer uma comparação entre os dois

resultados e para se verificar possíveis relações entre os parâmetros físico-

químicos e os microbiológicos das amostras das duas etapas.

Na segunda fase da pesquisa foram coletadas amostras de efluente bruto e

tratado entre os dias 21 de outubro e 18 de novembro de 2003 à razão de duas

amostras por semana.

8.1 Parâmetros monitorados

O quadro 8-1 apresenta os parâmetros monitorados na segunda fase da

investigação e as unidades em que cada parâmetro foi pesquisado. Os

resultados, que não foram muito divergentes dos obtidos na primeira fase, serão

apresentados em forma gráfica e por meio dos seus valores máximos, mínimos e

médios.

Quadro 8-1 - Parâmetros monitorados na segunda etapa e respectivas unidades.

PARÂMETRO FÓRMULA UNIDADE Coliforme Totais ´--- UFC/100 ml Coliforme Termotolerantes

´--- “

Cor ´--- mg/l DQO ´--- “ Fósforo P-PO4

-3 “ Nitrato N-NO3 “ Nitrito N-NO2 “ Ph ´--- pH Potássio P2O5 mg/l Sólidos Suspensos ´--- “ Turbidez ´--- UNT

117

a) Coliformes Totais

O gráfico 8-1 mostra que as curvas de Coliformes Totais do efluente bruto

e a do efluente tratado apresentam uma ligeira simetria em torno de um

eixo horizontal, indicando uma relação de não proporcionalidade entre o CT

do efluente bruto e do tratado. Aparentemente, quanto mais elevada é a

quantidade de coliformes do efluente bruto maior será a remoção de

coliformes, em números absolutos e, conseqüentemente, menos elevado

será o nível de Coliformes Totais do efluente tratado.

Coliformes Totais (Ef. Bruto e Tratado)

1,00E+03

1,00E+04

1,00E+05

1,00E+06

1,00E+07

1,00E+08

1,00E+09

1 2 3 4 5 6 7 8

Amostras (dias)

CT (U

FC/1

00m

L.)

Ef. BRUTO Ef. Tratado

Gráfico 8.1 - Coliformes Totais do efluente bruto e tratado (UFC/100 ml).

No efluente bruto, os valores mínimo e máximo ficaram em 4,00E+05 e

1,60E+08 UFC/100ml, respectivamente, e a média aritmética foi 2,92E+07

UFC/100ml, enquanto que, no tratado, os valores mínimo e máximo foram

8,00E+03 e 3,50E+05 UFC/100ml, respectivamente, ficando a média

aritmética em 1,24E+05 UFC/100ml. A remoção média de CT verificada no

período correspondeu a duas ordens de grandeza logarítmica.

118

b) Coliformes Termotolerantes (Fecais)

O gráfico 8-2 mostra os resultados obtidos para Coliformes

Termotolerantes do efluente bruto e do tratado. Os valores máximo, mínimo

e médio do efluente bruto foram respectivamente 1,60E+08; 4,00E+05; e

2,70E+07 UFC/100ml. No efluente tratado, os valores máximo, mínimo e

médio encontrados foram respectivamente, 2,80E+05; 5,00E+03 e

9,19E+04 UFC/100ml. Também neste parâmetro, houve uma redução de

duas ordens de grandeza logarítmica. O comportamento das curvas de

Coliformes Termotolerantes tem grande semelhança com o das curvas de

Coliformes Totais como pode ser visto nos gráficos 8-3 e 8-4, que mostram

também a proximidade existente entre os valores absolutos de Coliformes

Totais e Termotolerantes. Nesses gráficos, pode-se observar que a quase

totalidade dos coliformes presentes no efluente de sanitários é do tipo

Termotolerante.

Coliformes Termotolerantes (Ef. Bruto e Tratado)

1,00E+03

1,00E+04

1,00E+05

1,00E+06

1,00E+07

1,00E+08

1,00E+09

1 2 3 4 5 6 7 8

Amostras (dias)

CTE

(U

FC/1

00m

L)


Gráfico 8.2 - Coliformes Termotolerantes do ef. bruto e tratado (UFC/100 ml).

119

Coliformes do Ef. Bruto

1,00E+05

1,00E+06

1,00E+07

1,00E+08

1,00E+09

1 2 3 4 5 6 7 8

Amostras (dias)

Colif

orm

es (U

FC/1

00 m

L)

Coliformes Totais Coliformes termotolerantes

Gráfico 8.3 - Coliformes Totais e Termotolerantes do Efluente bruto (UFC/100 ml).

Coliformes do Ef. Tratado

1,00E+03

1,00E+04

1,00E+05

1,00E+06

1 2 3 4 5 6 7 8

Amostras (dias)

Colif

orm

es U

FC/1

00 m

L.

Coliformes Totais Coliformes Termotolerantes

Gráfico 8.4 - Coliformes Totais e Termotolerantes do efluente tratado (UFC/100 ml)

O quadro 8-2 mostra de forma resumida os valores de Coliformes Totais e

Termotolerantes encontrados no efluente bruto e tratado da Escola

120

Politécnica. Os resultados obtidos mostram que apesar de remoção

microbiana não ser o objetivo principal do projeto de um reator CBR, há no

processo total uma redução significativa.

Quadro 8-2 - Coliformes Totais e Termotolerantes do efluente bruto e tratado da Escola Politécnica (UFC/100 ml).

Coliformes Totais e Termotolerantes da ETE da Escola Politécnica

AMOSTRA BRUTO TRATADO CT CTE CT CTE

1 7,00E+06 7,00E+06 8,00E+04 5,00E+04 2 3,00E+06 1,30E+06 1,30E+05 8,00E+04 3 1,70E+07 1,10E+07 1,10E+04 7,00E+03 4 9,00E+06 7,00E+06 3,00E+05 2,40E+05 5 1,30E+07 5,00E+06 8,00E+04 5,00E+04 6 4,00E+05 4,00E+05 3,50E+05 2,80E+05 7 2,40E+07 2,40E+07 3,00E+04 2,30E+04 8 1,60E+08 1,60E+08 8,00E+03 5,00E+03

MÍNIMO 4,00E+05 4,00E+05 8,00E+03 5,00E+03 MÉDIO 2,92E+07 2,70E+07 1,24E+05 9,19E+04

MÁXIMO 1,60E+08 1,60E+08 3,50E+05 2,80E+05

c) Cor

O gráfico 8-5 mostra que a ETE da Politécnica apresenta um desempenho

bom para o parâmetro Cor, considerando que se trata de uma estação

biológica, mas, ainda assim, o resultado é insuficiente para o reuso

proposto. No efluente bruto, os valores máximo, médio e mínimo foram,

respectivamente, 1.100,00; 387,78 e 100 mg/l. No efluente tratado, os

valores máximo, mínimo e médio do parâmetro Cor foram,

respectivamente, em 100,00; 50,00 e 61,66mg/l.

Na média, a remoção de Cor ficou em 84,10%, o que, apesar de ser um

desempenho bem melhor que os 58,81% observados na primeira

campanha, ainda deixa a desejar. Para reuso da água recuperada de

efluentes domésticos em vasos sanitários, a remoção de Cor desejável é

acima de 90% (NOLDE, 2.000). O gráfico 8-5 mostra as curvas do

parâmetro Cor nos efluentes bruto e tratado. Nas duas últimas amostras da

campanha, pode-se observar uma brusca elevação desse parâmetro no

efluente bruto, sem que tenha havido uma proporcional elevação do

mesmo no efluente tratado, o que pode indicar que a estação tem eficiência

maior para valores mais elevados do referido parâmetro no efluente bruto.

121

Cor - Ef. Bruto e Tratado

0

200

400

600

800

1000

1200

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Amostras (dias)

Cor (

mg/

L)


Gráfico 8.5 - Cor do efluente bruto e tratado (mg/l).

d) DQO

O gráfico 8-6 mostra que, assim como na primeira fase do experimento,

para o parâmetro DQO, a ETE da Escola Politécnica apresenta um

desempenho aceitável com uma redução nos valores médios de DQO do

efluente bruto para o tratado de mais de 90%. Os valores mínimo, médio e

máximo no efluente bruto foram respectivamente 521,0; 1.273,2 e 2.120,0

mg/l, enquanto que no efluente tratado foram, também respectivamente

60,0; 74,3 e 82,8 mg/l. A redução média ficou em 94,16%.

122

DQO (Ef. Bruto e Tratado)

0

500

1000

1500

2000

2500

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Amostras (dias)

DQ

O (m

g./L

)


Gráfico 8.6 - DQO do efluente bruto e tratado (mg/l).

Os resultados de análises de DQO das amostras do efluente bruto da

segunda etapa foram muito superiores aos resultados obtidos na primeira,

conforme se pode observar na tabela 8-1. Já os resultados do efluente

tratado da segunda etapa ficaram inferiores aos da primeira. A eficiência de

remoção subiu consideravelmente com o aumento de DQO do efluente

bruto (75,20% para 94,16%).

Tabela 8-1 - DQO do efluente bruto e tratado nas 1ª e 2ª etapas da investigação.

PARÂMETRO

ETAPA

VALOR

BRUTO

TRATADO

REDUÇÃO

MÁXIMO 509,00 139,00 DQO mg/l 1ª MÉDIO 347,90 86,29 75,20% MÍNIMO 106,00 36,50 MÁXIMO 2.120,0 82,8 DQO mg/l 2ª MÉDIO 1.273,2 74,3 94,16% MÍNIMO 521,0 60,0

e) Fósforo P-PO4-3

O Fósforo é um constituinte de efluentes domésticos da categoria dos

nutrientes. Sua presença tem relação direta com o desenvolvimento dos

123

macrófitos que podem representar problemas para o reuso em vasos

sanitários, por causarem danos e entupimentos nos equipamentos

hidráulico - sanitários. O gráfico 8-7 mostra o Fósforo do efluente bruto e

tratado da ETE da Politécnica. No efluente bruto os valores máximo, médio

e mínimo foram, respectivamente, 32,40; 22,20 e 10,40 mg/l e no efluente

tratado, 18,10; 10,20 e 1,50. A remoção calculada pelos valores médios foi

de 54,21% no parâmetro Fósforo.

Fósforo - Ef. Bruto e Tratado (mg/L)

0

5

10

15

20

25

30

35

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Amostras (dias)

Fósf

oro

(mg/

L)

Ef. Bruto Seqüência2

Gráfico 8.7 - Fósforo P-PO4-3 do efluente bruto e tratado (mg/l).

Os resultados obtidos na primeira e na segunda etapas da investigação

estão resumidos na tabela 8-2.

Tabela 8-2 - Fósforo dos efluentes bruto e tratado das 1ª e 2ª etapas da investigação.

PARÂMETRO ETAPA VALOR BRUTO TRATADO REDUÇÃO

MÁXIMO 16,60 13,40 Fósforo mg/l 1ª MÉDIO 11,98 8,56 28,50% P-PO4

-3 MÍNIMO 1,56 1,89 MÁXIMO 32,4 18,1 Fósforo mg/l 2ª MÉDIO 22,2 10,2 54,05% P-PO4

-3 MÍNIMO 10,4 1,5

124

f) Nitratos (N - NO3) e Nitritos (N - NO2)

Em relação aos parâmetros Nitratos (NO3) e Nitritos (NO2), na segunda

etapa da investigação, a estação de tratamento CBR apresentou um

comportamento típico de uma estação biológica, diferentemente do que

ocorreu na primeira etapa. Seu desempenho foi satisfatório, considerando

o seu reduzido número de estágios, o Nitrogênio Amoniacal foi

transformado nesses dois compostos, o que fez o nível médio de Nitratos

(NO3) passar de 0,7 mg/l no efluente bruto para 5,0 mg/l no efluente

tratado. No efluente bruto, os valores mínimo e máximo verificados foram

respectivamente 0,07 e 1,56 mg/l e no tratado foram 3,08 e 11,3 mg/l. Em

relação ao parâmetro Nitrito, o aumento também foi significativo. No

efluente bruto, os valores máximo, médio e mínimo verificados foram

respectivamente 0,43; 0,128 e 0,03 mg/l, e no tratado foram, também

respectivamente, 7,47; 4,71 e 0,3 mg/l.

Os valores obtidos na segunda etapa, apresentados nos gráficos 8-8 e 8-9

e resumidos na tabela 8-3, apontam para uma possível troca de resultados

na primeira etapa da investigação, conforme já foi observado. Na primeira

etapa, os valores encontrados para Nitratos no efluente tratado são

superiores aos dos Nitritos em conformidade com a reação do processo em

que a Amônia presente no efluente bruto é primeiramente convertida em

Nitritos (NO2), e posteriormente, esses Nitritos são convertidos (oxidados) a

Nitratos (NO3). Dessa forma, ocorre que o nível médio de Nitritos (NO2) do

efluente tratado é sempre inferior ao nível médio de Nitratos (NO3).

125

Nitratos

0

2

4

6

8

10

12

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Amostras (dias)

Nitr

atos

(N-N

O3)

mg/

L


Gráfico 8.8 - Nitratos, N-NO3 efluente bruto e tratado ( mg/l).

Nitritos (N-NO2)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Amostras (dias)

Nitr

itos

(N-N

O2)

mg/

L


Gráfico 8.9: Nitritos N - NO2 ( mg/l)

126

Tabela 8-3 - Nitratos e Nitritos dos efluentes bruto e tratado nas 1ª e 2ª etapas da investigação.

PARÂMETRO ETAPA VALOR BRUTO TRATADO

MÁXIMO 0,14 2,90 Nitrato mg/l N-NO3 1ª MÉDIO 0,09 0,74 MÍNIMO 0,03 0,03

MÁXIMO 1,56 11,30 Nitrato mg/l N-NO3 2ª MÉDIO 0,70 5,71 MÍNIMO 0,07 3,08

MÁXIMO 0,06 24,10 Nitrito mg/l N-NO2 1ª MÉDIO 0,06 7,42 MÍNIMO 0,06 0,07

MÁXIMO 0,43 7,47 Nitrito mg/l N-NO2 2ª MÉDIO 0,12 4,71 MÍNIMO 0,03 0,30

g) pH

Os resultados do parâmetro pH não variaram significativamente entre a

primeira e segunda etapa da investigação. A partir do gráfico 8-10, pode-se

observar que a variação do pH do efluente bruto para o efluente tratado

confirma a constatação feita na primeira etapa da pesquisa de que o

efluente dos sanitários é alcalino ainda que em nível reduzido (pH médio =

8,35), e que a ação da ETE é ligeiramente acidificante, já que o pH médio

do efluente tratado é 7,88. Na amostra nº 9, houve uma inversão de valores

com causa não identificada. Não se registrou valores fora da faixa de pH de

5 a 9.

127

pH

6,5

7

7,5

8

8,5

9

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Amostras (dias)

pH

Efluente Bruto Efluente Tratado

Gráfico 8.10 - pH do Ef. Bruto e Tratado.

A Tabela 8-4 mostra de forma resumida, os valores de pH encontrados na

primeira e na segunda etapa da investigação.

Tabela 8-4 - pH dos efluentes bruto e tratado nas 1ª e 2ª etapas do experimento.

PARÂMETRO ETAPA

VALOR BRUTO TRATADO

MÁXIMO 9,00 8,42 pH 1ª MÉDIO 8,57 8,21 MÍNIMO 7,60 7,82 MÁXIMO 8,84 8,77 pH 2ª MÉDIO 8,35 7,88 MÍNIMO 7,83 7,45

h) Fosfatos (P2 O5) (mg/l)

O gráfico 8-11 apresenta os resultados do parâmetro Fosfatos, importante

constituinte dos efluentes residenciais pertencente ao grupo dos nutrientes.

No efluente bruto, os valores máximo, médio e mínimo foram,

respectivamente, 158,0; 75,8 e 43,0 mg/l, enquanto que no efluente tratado

128

foram de 73,0; 63,3 e 41,0 mg/l. Na análise das médias, o resultado geral

foi uma redução de 16,42%, considerada satisfatória para uma estação

CBR de dois estágios. Não foi possível identificar por que em vários pontos

do intervalo investigado houve inversão de valores.

Fosfatos (Efluentes Bruto e Tratado)

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Amostras (dias)

Fosf

atos

(P2

O5)


Gráfico 8.11 - Fosfatos ( P2 O5 ) dos efluentes bruto e tratado (mg/l).

i) Sólidos Suspensos – SS

O desempenho da ETE em relação ao parâmetro Sólidos Suspensos, ou

SS, pode ser considerado um dos melhores nesta segunda etapa do

experimento. No efluente bruto, os valores máximo, médio e mínimo foram

respectivamente 1.340,00; 753,80 e 128,00 mg/l, enquanto que no efluente

tratado foram 27,00; 21,40 e 3,00 mg./l, o que, em termos percentuais,

representa uma redução média de 97,16%. Em valores absolutos, o

parâmetro SS na faixa de 20 mg/l atende à maioria dos reusos. O

parâmetro SS influencia nas propriedades estéticas da água, sendo por

isso, um dos requisitos de qualidade exigidos para reuso em vasos

sanitários.

129

O gráfico 8-12 mostra os valores encontrados para Sólidos Suspensos do

efluente bruto e do tratado, pode-se observar uma grande variação no

primeiro e um quase nivelamento no segundo.

Sólidos Suspensos

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Amostras (dias)

SSus

p (m

g./L

)


Gráfico 8.12: Sólidos Suspensos (SS) do efluente bruto e tratado (mg/l)

Pesquisas de opinião poderão ajudar na informação sobre a aceitação do

usuário do reuso de água recuperada em vasos sanitários com os resultados

obtidos na primeira e na segunda etapa da investigação, os quais estão

resumidos na tabela 8-5.

Tabela 8-5 - Sólidos Suspensos dos efluentes bruto e tratado nas 1ª e 2ª etapas.

PARÂMETRO ETAPA VALOR BRUTO TRATADO REDUÇÃO (%)

MÁXIMO 384,00 96,00 SS (mg/l) 1ª MÉDIO 158,76 35,62 77,56% MÍNIMO 52,00 8,00

MÁXIMO 1340,00 27,00 SS (mg/l) 2ª MÉDIO 753,80 21,40 97,16% MÍNIMO 128,00 3,00

130

j) Turbidez

O gráfico 8-13 mostra a Turbidez do efluente bruto e tratado. No efluente

bruto, os valores máximo, médio e mínimo encontrados para Turbidez

foram 467,00; 342,40 e 14,90 UNT e no efluente tratado, 45,50; 15,80 e

4,60 UNT, o que mostra ter havido uma redução percentual média de

95,40%, um desempenho que pode ser considerado bom (acima de 90%).

O parâmetro Turbidez também é um requisito de qualidade exigido para

reuso em descargas de vasos sanitários, por influenciar de forma direta nas

propriedades estéticas da água.

Turbidez (Ef. Bruto e Tratado)

-100

0

100

200

300

400

500

600

700

800

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Amostras (dias)

Turb

idez

(UN

T)


Gráfico 8.13 - Turbidez do efluente bruto e tratado (UNT).

A tabela 8-6 apresenta os resultados de Turbidez obtidos na primeira e na

segunda etapa da investigação. Observando-a é possível constatar que, de

131

fato, houve um significativo aumento de eficiência da ETE entre as duas

etapas, porque os valores de Turbidez do efluente bruto aumentaram ao

passo que os valores de turbidez do efluente tratado foram ainda menores

que os obtidos na primeira etapa da investigação.

Tabela 8-6 - Turbidez dos efluentes bruto e tratado nas 1ª e 2ª etapas.

PARÂMETRO ETAPA VALOR BRUTO TRATADO REDUÇÃO (%)

MÁXIMO 350,00 56,60 Turbidez (UNT) 1ª MÉDIO 131,91 20,37 84,55% MÍNIMO 49,30 6,78

MÁXIMO 467,00 45,50 Turbidez (UNT) 2ª MÉDIO 342,40 15,80 95,27%

MÍNIMO 14,90 4,60

132

9. Estudo preliminar de viabilidade econômica

Além de atender às questões ambientais, uma instalação de tratamento de

efluentes para reuso da água recuperada deve ser eco-eficiente. Para tanto, é

necessário que operacionalmente tanto o balanço energético quanto o de massas

sejam favoráveis e que o investimento feito tenha retorno. No caso da estação de

tratamento de efluentes da Escola Politécnica, foi realizado um estudo preliminar

de viabilidade econômica pelo método do fluxo de caixa incremental, no qual se

compara o fluxo de caixa da situação inicial com o fluxo de caixa da situação

proposta, para a determinação dos indicadores econômicos relativos à

implantação do projeto.

9.1 Custo operacional

Para a estimar o custo operacional foram realizados os seguintes cálculos:

a) Energia elétrica consumida na instalação

Consumo de energia da Estação de Tratamento de Efluentes

Consumo Mensal (kWh) = P x h x n

Onde:

P = Potência efetiva do equipamento (0,15 kW)

h = numero de horas diárias de operação do equipamento (24 horas)

n = nº de dias por mês em que o equipamento funciona (30 dias)

133

A Potência efetiva “P” em kW do equipamento pode ser obtida através da

equação:

P = 3 x V x I(medido) x cos ϕ

Onde:

V = Tensão medida (Volts)

I(medido). = Corrente do motor medida (Ampéres)

cos ϕ = Fator de Potência medido.

Custo total mensal de Energia Elétrica = R$ 41,30

b) Economia de água potável

Valor pago / m³ de água = R$ 3,85

Vazão média do efluente = 480 L/h

Horas de funcionamento por dia = 12

Dias de operação / mês: 22

Valor da água pago por mês: R$ 554,4

Taxa de esgoto: R$ 443,52

Total água-esgoto: R$ 997,92 (Aproximadamente R$ 1.000,00)

9.2 Investimentos

Os investimentos necessários para a realização do projeto foram:

Estação RBC + frete + instalações elétricas = R$ 33.000,00

Obras civis (mão de obra + materiais) = R$ 8.300,00

Total de investimentos: R$ 41.300,00

134

9.3 Indicadores obtidos pelo Fluxo de Caixa Incremental

Considerando um investimento total de R$ 41.300,00, o custo do m3 de água de

R$ 3,85 e o custo da energia elétrica de R$ 0,175/kW e estimando uma

depreciação linear em 10 anos e uma taxa mínima de atratividade de 20%aa, pelo

método do Fluxo de Caixa Incremental adotado pelo CNTL – Centro Nacional de

Tecnologias Limpas,(Anexo G – 1.) teremos:

Pay Back (Retorno do Valor Investido):15 anos (muito elevado)

VPL (Valor Presente Líquido): R$ 30.000,00 (baixo).

TIR (Taxa Interna de Retorno) = - 7,05% (negativa)

O estudo preliminar de viabilidade econômica mostra a instalação como um

investimento desinteressante se analisado apenas sob o aspecto econômico.

Como já mencionado na introdução, no preço que é pago pela água não estão

incluídos o valor intrínseco do bem água nem os valores que deveriam ser

agregados ao custo devido aos impactos ambientais que o gerenciamento dos

sistemas convencionais de águas causam. Ultimamente, estes valores, as

chamadas externalidades têm sido um fator cada vez mais considerado em

diversos tipos de projetos. Sua estimativa é feita por meio de técnicas de

valoração ambiental a fim de que possam entrar nos “balanços ambientais” dos

projetos em forma de numerário.

Existem questionamentos sobre a validade de se inserir nos estudos de

viabilidade econômica o valor dos investimentos necessários para a implantação

de instalações para reuso. Segundo Kiperstok (2004), o investimento que é feito

em instalações para reuso próximas aos pontos de consumo produz o efeito

contrário no gerenciamento dos sistemas municipais de águas e esgotos, ou seja,

aumenta a oferta de água reduzindo a necessidade de investimentos

proporcionalmente à quantidade de água recuperada. Para contornar esse efeito,

poderia ser criada uma compensação para os consumidores que investissem em

reuso de água, compensação esta a ser concedida de forma institucionalizada

pelas companhias que gerenciam os sistemas de abastecimento municipais. Essa

135

lógica, de clareza cartesiana, esbarra, no entanto, em dificuldades práticas tais

como:

a) Numa das pontas está o gerenciamento dos sistemas de abastecimento

de água, geralmente formado por empresas estatais ou de economia mista.

Na outra ponta, os consumidores, que podem ser empresas privadas,

instituições públicas ou de economia mista e os cidadãos de uma maneira

geral. Como conciliar os interesses dos envolvidos no processo

promovendo o entendimento voluntário entre entidades e indivíduos que

operam apoiadas por sistemas financeiros tão diferenciados?

b) como estabelecer valores compensatórios padronizados se os

investimentos podem variar em função das condições e grau de dificuldade

de cada instalação?

A proposta do investimento compensado será viabilizada quando dispositivos

coercitivos forem introduzidos na legislação criando a obrigatoriedade da

concessão, aos usuários que investem em reuso, de uma compensação por parte

das concessionárias dos sistemas de abastecimento. Por exemplo, a

concessionária aplicaria reduções nas taxas de águas e esgotos proporcionais ao

volume de água recuperado. Esta redução do custo por m3 de água somada à

efetiva diminuição do valor da conta em decorrência da redução de consumo

efetivo, poderá representar um atrativo para que o cidadão comum invista em

instalações de reuso.

Na hipótese do investimento a ser feito nas instalações de reuso ser de alguma

forma financiado pela concessionária e assim não ser considerado no estudo de

viabilidade econômica, a implantação de uma estação para reuso do porte da

implantada na Escola Politécnica, mantendo-se as demais condições da projeção

anterior, traria uma economia anual de R$ 11.480,00 correspondente à

quantidade de água efetivamente economizada. (Anexo G – 2.)

136

10. Considerações sobre a implantação da ETE.

10.1 Problemas e soluções

Durante a implantação e montagem dos equipamentos, tivemos alguns problemas

relacionados à segurança do local, quando por duas ocasiões as coberturas de

alumínio do reator foram subtraídas da máquina por desocupados, o que nos

obrigou a providenciar a fabricação de novas coberturas, com modificações

antifurto eliminando assim este tipo de problema. O sistema original de fixação da

cobertura do reator por meio de parafusos não oferece segurança contra atos de

vandalismo. A adaptação de lingüetas e cadeados é recomendável para as

estações de tratamento instaladas em locais com pouca proteção.

A proliferação de mosquitos no tanque de água recuperada foi outro problema

inesperado na estação, já que existe neste tanque, um constante movimento de

entrada e saída de água, com variação de nível de operação e da vazão.

Aparentemente o filete de água proveniente da cuba de clarificação vertendo no

tanque de água recuperada a uma altura que varia de vinte a cinqüenta

centímetros não é suficiente para causar agitação na superfície da água capaz de

impedir a reprodução dos mosquitos. A colocação de cobertura de tela no

tanque eliminou totalmente a proliferação de mosquitos.

10.2 Desempenho Operacional

No que diz respeito ao desempenho da ETE, podemos concluir que os resultados

obtidos estão de acordo com as expectativas considerando o tipo e o porte da

estação. Os resultados dos parâmetros microbiológicos analisados mostram que,

sem tratamentos complementares, a estação não consegue atingir valores que

estejam dentro de limites até então recomendados. De acordo com informações

coletadas, em outros experimentos semelhantes a este, foram aplicados

tratamentos adicionais, principalmente para desinfecção da água e/ou para

melhorar a qualidade nos parâmetros diretamente relacionados com as

propriedades óticas da água.

137

Como a proposta do projeto é a implantação de um sistema que resulte no melhor

balanço energético possível mantendo níveis aceitáveis de segurança, nossa

conclusão é de que, para que seja possível reusar em vasos sanitários a água

recuperada em uma ETE como a da Escola Politécnica, deve-se inserir, no

sistema, tratamentos adicionais para que os limites recomendados sejam

atingidos – o que seguramente implicará em elevação do investimento inicial e

custos operacionais.

10.3 A qualidade da água para reuso

Os resultados obtidos a partir das pesquisas na Escola Politécnica mostraram a

presença de coliformes Totais e Termotolerantes em todas as amostras

coletadas. A pesquisa da água em vasos escolhidos aleatoriamente mostrou que

a água presente nos vasos sanitários de uma maneira geral contém um nível de

contaminação por Coliformes Totais na faixa de 1,00E+04 a 5,00E+05 UFC/100

ml, com valor médio de 1,50E+05 UFC/100 ml, e de Coliformes Termotolerantes

na faixa de 1,00E+03 a 4,60E+05 UFC/100 ml, com valor médio de 4,90E+04

UFC/100 ml.

Nos Shoppings Centers investigados, o nível de Coliformes Totais dos vasos

sanitários ficou entre 2,0E+03 e 1,00E+05 UFC/100 ml, com valor médio de

2,33E+04 UFC./100 ml, e o de Termotolerantes, entre 1,00E+03 e 9,80E+04

UFC/100 ml, com valor médio de 6,13E+03 UFC/100 ml, ou seja, no mesmo

intervalo de valores da contaminação dos vasos da Escola Politécnica. O limite

superior e a média, em valores absolutos, foram inferiores aos encontrados nos

sanitários da Escola Politécnica, provavelmente por conta da exagerada carga de

detergentes e desinfetantes normalmente usados pelos shoppings.

Os gráficos 10-1 e 10-2 permitem uma comparação dos níveis de Coliformes

Totais e Termotolerantes encontrados tanto nos vasos sanitários da Escola

Politécnica quanto nos Shopping Centers pesquisados com os níveis desses

mesmos indicadores no efluente bruto e no efluente tratado. Os gráficos mostram

também os limites estabelecidos para água potável e balneável pela Resolução

CONAMA 20.

138

Gráfico 10.1 - Coliformes Totais nos vasos, efluentes bruto e tratado (UFC/100 ml).

Gráfico 10.2 - Coliformes Termotolerantes nos vasos, efluentes bruto e tratado (UFC/100 ml)

comparados com limites desse mesmo indicador na Resolução CONAMA 20.

139

A partir da análise dos dados apresentados e considerando apenas a qualidade

da água para reuso em vasos sanitários, chegamos às seguintes conclusões:

a) Usando-se nos vasos sanitários água com um nível de qualidade

equivalente ao nível de qualidade da água que é encontrada nos próprios

vasos, os riscos potenciais aos quais os usuários estariam expostos,

teoricamente, seriam equivalentes aos riscos potencias a que eles estão

expostos na atual situação.

b) É preciso que se defina qual seria a qualidade de água exigida para a sua

utilização em vasos sanitários dentro de modernos conceitos de risco real ao

invés de risco potencial, tomando-se como base a classificação (CONAMA 20)

e a recomendação das Nações Unidas, segundo a qual: "A não ser que exista

grande disponibilidade, nenhuma água de boa qualidade deve ser utilizada

para usos que toleram águas de qualidade inferior” (United Nations - Water for

Industrial Use, 1985, apud HESPANHOL, 1997).

c) Enquanto não existirem informações suficientes para o estabelecimento de

níveis seguros e eco-eficientes para as águas a serem reusadas nos vasos

sanitários, devemos continuar a buscá-las usando o bom senso, a prudência e

o conhecimento adquirido sobre as situações de riscos reais fazendo-nos

questionamentos do tipo:

• A água a ser jogada nos vasos sanitários precisa ser de melhor

qualidade que aquela na qual podemos mergulhar e com a qual

podemos irrigar os alimentos a serem consumidos crus?

• Exigir para o reuso específico em vasos sanitários um nível de

qualidade da água próximo ao nível de qualidade da água potável

permitirá a viabilidade econômica dos projetos de reuso?

10.4 Considerações sobre a viabilidade econômica dos projetos de reuso.

Para tornar economicamente viáveis projetos de pequeno porte como o instalado

na Escola Politécnica, são necessários, entre outros itens de custo:

140

a) A redução do custo da Estação de Tratamento através da padronização e

intensificação da produção do dispositivo de maior valor que é o reator

CBR Contactor Biológico Rotatório. Com a padronização do equipamento

e o ganho na sua produção em escala é possível se obter uma substancial

redução do investimento.

b) A contabilização da água pelo seu valor real, isento de subsídios,

computando-se também o seu valor intrínseco assim como os valores

correspondentes às externalidades a que esse bem está submetido.

c) A criação de programas de incentivos, através de redução de impostos

e/ou tributos para as pessoas físicas e empresas que participem do

programa.

d) A criação de ecotaxas a serem aplicadas às contas de água dos

estabelecimentos considerados fora dos padrões ecológicos.

Em regiões onde os valores pagos pelo metro cúbico são mais condizentes com a

realidade do custo, projetos como este são mais facilmente viabilizados.

141

11. Comentários

O reuso de águas recuperadas de efluentes domésticos em vasos sanitários é

uma das alternativas mais interessantes para reduzir a demanda urbana de água

potável trazendo assim maior equilíbrio aos ecossistemas circunvizinhos às

regiões metropolitanas. Num balanço mais amplo, pode-se afirmar que, em se

tratando de substituição da água potável por água de reuso, o uso em agricultura,

paisagismo e assemelhados, quando possível, é o mais eco-eficiente entre todos

os reusos, porque nesses casos, além das vantagens ambientais, econômicas e

sociais do reuso, há a vantagem adicional do aproveitamento dos nutrientes – que

na verdade são os resíduos carreados pela água no primeiro uso.

Evidentemente que estudos mais aprofundados poderão indicar a solução mais

adequada a cada caso. No entanto, algumas considerações têm de ser feitas. Em

todas as aplicações, em princípio, a água como elemento da natureza é

conservada. A questão é: que tipo de resíduo a água adquire em cada uso?

Existem resíduos de difícil remoção cujos tratamentos envolvem processos físico-

químicos complexos e de custo elevado. Os reusos que dependem desses

tratamentos devem ser colocados como das últimas alternativas ou dos últimos

reusos a serem cogitados. Nos reusos diretos (que não necessitam de tratamento

sofisticado) a recuperação da água pode ser imediata, assim como o reflexo na

demanda causada pelo reuso. Já no reuso indireto, o ciclo da água é mais longo e

a pressão da demanda sobre a oferta da água é pouco afetada, principalmente

porque a sobrecarga nos sistemas de gerenciamento da água permanece.

Entre as muitas possibilidades de se reusar efluentes, existem duas situações

extremas. Em um dos extremos estaria a hipótese do reuso único, ou seja, a água

de primeiro uso é recuperada a partir do primeiro efluente gerado e é aproveitada

uma única vez em um uso menos nobre do que o anterior. Se isso ocorresse e

todo o reuso fosse indireto em recarga de aqüíferos, agricultura irrigada,

paisagismo e reusos assemelhados, já seria um bom começo. Entretanto, a

pressão da demanda sobre o sistema de gerenciamento do tratamento e

distribuição de água continuaria existindo, pois a maioria dos sistemas de

irrigação usa atualmente águas de poços, rios ou represas. A substituição das

águas provenientes dessas fontes por água recuperada de efluentes resultaria

142

que esses mananciais seriam poupados, mas a pressão da demanda sobre os

sistemas de gerenciamento de águas e esgotos das municipalidades não seria

alterada. No outro extremo, estaria a hipótese do reuso em que o ciclo é quase

um sistema fechado no qual apenas a água para atender às demandas

absolutamente potáveis entrasse no sistema e nenhuma (ou pouca) água saísse,

de modo que quase toda a água aplicada fosse água de reuso e que a mesma

água (recuperada), teoricamente, pudesse repassar muitas vezes pelo mesmo

reuso sendo sempre tratada e retornando ao início do circuito. Nesta hipótese,

certamente, existiria um outro tipo de problema talvez ainda mais grave. Existe

uma grande variedade de compostos tóxicos, neurotóxicos, carcinogênicos,

mutagênicos, entre outros, que ocorrem na água residuária em concentrações

extremamente reduzidas e que não são removidos pelos tratamentos

convencionais, biológicos ou não (HESPANHOL, 2000). Segundo Hespanhol

(2000)3.

Esses compostos são passados à água pela própria atividade antrópica ou

fisiológica e na hipótese de um ciclo fechado vão se acumulando na água até

atingirem concentrações que representem ameaça à saúde humana. Desse

modo, a idéia do “efluente zero” sem um maior detalhamento pode não indicar a

solução ideal como a princípio pode parecer.

Ao que tudo indica, a solução mais racional e eco-eficiente está na associação de

reusos, aproveitando de cada um, as suas características benéficas. Nesse caso,

num sistema doméstico ou condominial, por exemplo, uma solução interessante

seria a separação dos efluentes de banheiros, lavatórios e lavagem de roupas,

que passariam por um tratamento biológico compacto e retornariam ao reuso nos

vasos sanitários da própria unidade residencial ou condomínio. O efluente dos

vasos sanitários e o efluente de cozinha seriam direcionados para unidades

municipais descentralizadas de tratamento existentes em cada bairro e as águas

recuperadas seriam aproveitadas para regar os parques e jardins do bairro e dos

condomínios participantes do programa. O excedente – se houvesse – poderia

ser vendido para as propriedades agrícolas próximas à região metropolitana como

água orgânica (contendo nutrientes orgânicos) par ser usada em ferti-irrigação.

3 Em 1980, a Academia Nacional de Ciências dos estados Unidos, advertiu que apenas 10% em peso dos compostos orgânicos presentes na água potável foram identificados até aquela data e, dentre eles, apenas alguns poucos foram adequadamente caracterizados.

143

12. Sugestões

A partir dos conhecimentos adquiridos durante a pesquisa e montagem do

experimento da Escola Politécnica, podemos sugerir que antes da implantação do

reuso em vasos sanitários seja realizada uma nova etapa no experimento. Essa

nova etapa incluiria a participação de outras unidades da UFBA como, por

exemplo, o ISC - Instituto de Saúde Coletiva da UFBA, a fim de que sejam

avaliados os riscos à saúde dos usuários, no caso de se reusar nos vasos

sanitários água contendo CTE com 1,00E+04 UFC/100ml ou até 1,00E+05

UFC/100ml.

Paralelamente, seria conveniente a expansão do atual sistema de tratamento,

associando à ETE outras etapas de tratamento para reduzir os níveis de CTO e

CTE. Naturalmente seria realizada a avaliação do incremento de custo e do

balanço energético associados ao ganho de qualidade que se obteria. Seria válido

também considerar a possibilidade de implantação de novas fases no

experimento, redirecionando a pesquisa para outros reusos como jardinagem,

paisagismo ou produção de forrageiras, também em parceria com outras

unidades da UFBA como Escola de Agronomia ou Escola de Veterinária (no caso

de forrageiras).

Outra recomendação seria aprofundar a pesquisa da qualidade da água nos

vasos sanitários em parceria com o ISC ou a ANVISA (Agência de Vigilância

Sanitária), de forma que os resultados obtidos pudessem ser validados e levados

em consideração para o estabelecimento de Padrões de Qualidade Legais e

Normativos para a água de reuso nessa aplicação.

Sugerimos ainda a continuação das pesquisas na ETE - Politécnica, associada ou

não a outros tratamentos biológicos, de forma a otimizar o desempenho do

processo de acordo com os princípios das Tecnologias Limpas.

Outra sugestão seria estudar o aproveitamento da água de chuva no edifício da

Escola Politécnica, considerando principalmente que, na atual situação, a água já

é captada e direcionada para os dutos de descida existentes nas cabeceiras do

edifício. Os investimentos nesse caso ficariam limitados à construção do

144

reservatório de armazenamento, estação de bombeamento e rede de distribuição

que, em princípio, poderá ser a mesma rede da água de reuso.

145

13. Referências Bibliográficas

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149

Anexos

Anexo A – Resolução CONAMA 20/1986.

RESOLUÇÃO CONAMA Nº 20, de 18 de junho de 1986 (sem as tabelas das substâncias constituintes e limites admissíveis) Publicado no D.O.U. de 30/07/86 O CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE - CONAMA, no uso das atribuições que lhe confere o art. 7º, inciso lX, do Decreto 88.351, de 1º de junho de 1983, e o que estabelece a RESOLUÇÃO CONAMA Nº 003, de 5 de junho de 1984; RESOLVE estabelecer a seguinte classificação das águas, doces, salobras e salinas do Território Nacional: Art. 1º - São classificadas, segundo seus usos preponderantes, em nove classes, as águas doces, salobras e salinas do Território Nacional : ÁGUAS DOCES 1 - Classe Especial - águas destinadas: a) ao abastecimento doméstico sem prévia ou com simples desinfecção. b) à preservação do equilíbrio natural das comunidades aquáticas. ll - Classe 1 - águas destinadas: a) ao abastecimento doméstico após tratamento simplificado; b) à proteção das comunidades aquáticas; c) à recreação de contato primário (natação, esqui aquático e mergulho); d) à irrigação de hortaliças que são consumidas cruas e de frutas que se desenvolvam rentes ao Solo e que sejam ingeridas cruas sem remoção de película. e) à criação natural e/ou intensiva (aquicultura) de espécies destinadas á alimentação humana. lll - Classe 2 - águas destinadas: a) ao abastecimento doméstico, após tratamento convencional; b) à proteção das comunidades aquáticas; c) à recreação de contato primário (esqui aquático, natação e mergulho); d) à irrigação de hortaliças e plantas frutíferas; e) à criação natural e/ou intensiva (aquicultura) de espécies destinadas à alimentação humana. lV - Classe 3 - águas destinadas: a) ao abastecimento doméstico, após tratamento convencional; b) à irrigação de culturas arbóreas, cerealíferas e forrageiras; c) à dessedentação de animais. V - Classe 4 - águas destinadas: a) à navegação; b) à harmonia paisagística; c) aos usos menos exigentes. ÁGUAS SALINAS VI - Classe 5 - águas destinadas: a) à recreação de contato primário;

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b) à proteção das comunidades aquáticas; c) à criação natural e/ou intensiva (aquicultura) de espécies destinadas à alimentação humana. VII - Classe 6 - águas destinadas: a) à navegação comercial; b) à harmonia paisagística; c) à recreação de contato secundário. ÁGUAS SALOBRAS VIII - Classe 7 - águas destinadas: a) à recreação de contato primário; b) à proteção das comunidades aquáticas; c) à criação natural e/ou intensiva (aquicultura) de espécies destinadas à alimentação humana. IX - Classe 8 - águas destinadas: a) à navegação comercial; b) à harmonia paisagística; c) à recreação de contato secundário Art. 2º - Para efeito desta resolução são adotadas as seguintes definições. a) CLASSIFICAÇÃO: qualificação das águas doces, salobras e salinas com base nos usos preponderantes (sistema de classes de qualidade). b) ENQUADRAMENTO: estabelecimento do nível de qualidade (classe) a ser alcançado e/ou mantido em um segmento de corpo d'água ao longo do tempo. c) CONDIÇÃO: qualificação do nível de qualidade apresentado por um segmento de corpo d'água, num determinado momento, em termos dos usos possíveis com segurança adequada. d) EFETIVAÇÃO DO ENQUADRAMENTO: conjunto de medidas necessárias para colocar e/ou manter a condição de um segmento de corpo d'água em correspondência com a sua classe. e) ÁGUAS DOCES: águas com salinidade igual ou inferior a 0,50 %o. f) ÁGUAS SALOBRAS: águas com salinidade igual ou inferior a 0,5 %o. e 30 %o. g) ÁGUAS SALINAS: águas com salinidade igual ou superior a 30 %o. Art. 3º - Para as águas de Classe Especial, são estabelecidos os limites e/ou condições seguintes: COLIFORMES: para o uso de abastecimento sem prévia desinfecção os coliformes totais deverão estar ausentes em qualquer amostra. Art. 4º - Para as águas de classe 1, são estabelecidos os limites e/ou condições seguintes: a) materiais flutuantes, inclusive espumas não naturais: virtualmente ausentes; b) óleos e graxas: virtualmente ausentes; c) substâncias que comuniquem gosto ou odor: virtualmente ausentes; d) corantes artificiais: virtualmente ausentes; e) substâncias que formem depósitos objetáveis: virtualmente ausentes; f) coliformes: para o uso de recreação de contato primário deverá ser obedecido o Art. 26 desta Resolução. As águas utilizadas para a irrigação de hortaliças ou plantas frutíferas que se desenvolvam rentes ao Solo e que são consumidas cruas, sem remoção de casca ou película, não devem ser poluídas por excrementos humanos, ressaltando-se a necessidade de inspeções sanitárias periódicas. Para os demais usos, não deverá ser excedido um limite de 200 coliformes fecais por 100 mililitros em 80% ou mais de pelo menos 5 amostras mensais colhidas em qualquer mês; no caso de não haver na região meios disponíveis para o exame de coliformes fecais, o índice limite será de 1.000 coliformes totais por 100 mililitros em 80% ou mais de pelo menos 5 amostras mensais colhidas em qualquer mês.

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g) DBO5 dias a 20°C até 3 mg/l O2; h) OD, em qualquer amostra, não inferior a 6 mg/lO2; i) Turbidez até 40 unidades nefelométrica de turbidez (UNT); j) cor: nível de cor natural do corpo de água em mg Pt/l l) pH: 6,0 a 9,0; m) teores máximos das substâncias potencialmente prejudiciais (anexa uma lista de substâncias e respectivos limites) :

Art. 5º - Para as águas de Classe 2, são estabelecidos os mesmos limites ou condições da Classe 1, à exceção dos seguintes: a) não será permitida a presença de corantes artificiais que não sejam removíveis por processo de coagulação, sedimentação e filtração convencionais; b) Coliformes: para uso de recreação de contato primário deverá ser obedecido o Art. 26 desta Resolução. Para os demais usos, não deverá ser excedido uma limite de 1.000 coliformes fecais por 100 mililitros em 80% ou mais de pelo menos 5 amostras mensais colhidas em qualquer mês; no caso de não haver, na região, meios disponíveis para o exame de coliformes fecais, o índice limite será de até 5.000 coliformes totais por 100 mililitros em 80% ou mais de pelo menos 5 amostras mensais colhidas em qualquer mês; c) Cor: até 75 mg Pt/l d) Turbidez: até 100 UNT; e) DBO5 dias a 20°C até 5 mg/l O2; f) OD, em qualquer amostra, não inferior a 5 mg/l O2. Art. 6º - Para as águas de Classe 3 são estabelecidos os limites ou condições seguintes: a) materiais flutuantes, inclusive espumas não naturais: virtualmente ausentes; b) óleos e graxas: virtualmente ausentes; c) substâncias que comuniquem gosto ou odor: virtualmente ausentes; d) não será permitida a presença de corantes artificiais que não sejam removíveis por processo de coagulação, sedimentação e filtração convencionais; e) substâncias que formem depósitos objetáveis: virtualmente ausentes; f) número de coliformes fecais até 4.000 por 100 mililitros em 80% ou mais de pelo menos 5 amostras mensais colhidas em qualquer mês; no caso de não haver, na região, meios disponíveis para o exame de coliformes fecais, índice limite será de até 20.000 coliformes totais por 100 mililitros em 80% ou mais de pelo menos 5 amostras mensais colhidas em qualquer mês; g) DBO5 dias a 20°C até 10 mg/l O2; h) OD, em qualquer amostra, não inferior a 4 mg/I O2 1) Turbidez: até 100 UNT; j) Cor: até 75 mg Pt/l; l) pH: 6,0 a 9,0 m) Substâncias potencialmente prejudiciais (anexa lista) :

Art. 7º - Para as águas de Classe 4, são estabelecidos os limites ou condições seguintes: a) materiais flutuantes, inclusive espumas não naturais: virtualmente ausentes; b) odor e aspecto: não objetáveis; c) óleos e graxas: toleram-se iridicências; d) substâncias facilmente sedimentáveis que contribuam para o assoreamento de canais de navegação: virtualmente ausentes; e) índice de fenóis até 1,0 mg/l C6H5OH ;

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f) OD superior a 2,0 mg/l O2, em qualquer amostra; g) pH: 6 a 9. ÁGUAS SALINAS Art. 8º - Para as águas de Classe 5, são estabelecidos os limites ou condições seguintes: a) materiais flutuantes: virtualmente ausentes; b) óleos e graxas: virtualmente ausentes; c) substâncias que produzem odor e turbidez: virtualmente ausentes; d) corantes artificiais: virtualmente ausentes; e) substâncias que formem depósitos objetáveis: virtualmente ausentes; f) coliformes: para o uso de recreação de contato primário deverá ser obedecido o Art. 26 desta Resolução. Para o uso de criação natural e/ou intensiva de espécies destinadas à alimentação humana e que serão ingeridas cruas, não deverá ser excedida uma concentração média de 14 coliformes fecais por 100 mililitros, com não mais de 10% das amostras excedendo 43 coliformes fecais por 100 mililitros. Para os demais usos não deverá ser excedido um limite de 1,000 coliformes fecais por 100 mililitros em 80% ou mais de pelo menos 5 amostras mensais colhidas em qualquer mês; no caso de não haver, na região, meios disponíveis para o exame de coliformes fecais, o índice limite será de até 5,000 coliformes totais por 100 mililitros em 80% ou mais de pelo menos 5 amostras mensais colhidas em qualquer mês; g) DBO5 dias a 20°C até 5 mg/l O2 ; h) OD, em qualquer amostra, não inferior a 6 mg/l O2 ; i) pH: 6,5 à 8,5, não devendo haver uma mudança do pH natural maior do que 0,2 unidade; j) substâncias potencialmente prejudiciais (anexa lista) :

Art. 9º - Para as águas de Classe 6, são estabelecidos os limites ou condições seguintes: a) materiais flutuantes; virtualmente ausentes: b) óleos e graxas: toleram-se iridicências; c) substâncias que produzem odor e turbidez: virtualmente ausentes; d) corantes artificiais: virtualmente ausentes; e) substâncias que formem depósitos objetáveis: virtualmente ausentes; f) coliformes: não deverá ser excedido um limite de 4,000 coliformes fecais por 100 ml em 80% ou mais de pelo menos 5 amostras mensais colhidas em qualquer mês; no caso de não haver na região meio disponível para o exame de coliformes fecais, o índice limite será de 20.000 coliformes totais por 100 mililitros em 80% ou mais de pelo menos 5 amostras mensais colhidas em qualquer mês; g) DBO5 dias a 20°C até 10 mg/l O2 h) OD, em qualquer amostra, não inferior a 4 mg/l O2; i) pH: 6,5, a 8,5, não devendo haver uma mudança do pH natural maior do que 0,2 unidades; ÁGUAS SALOBRAS Art. 10 - Para as águas de Classe 7, são estabelecidos os limites ou condições seguintes: a) DBO5 dias a 20°C até 5 mg/l O2; b) OD, em qualquer amostra, não inferior a 5 mg/l O2; c) pH: 6,5 a 8,5 d) óleos e graxas: virtualmente ausentes: e) materiais flutuantes: virtualmente ausentes; f) substâncias que produzem cor, odor e turbidez: virtualmente ausentes; g) substâncias que formem depósitos objetáveis: virtualmente ausentes;

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h) coliformes; para uso de recreação de contato primário deverá ser obedecido o Art. 26 desta Resolução, Para o uso de criação natural e/ou intensiva de espécies destinadas à alimentação humana e que serão ingeridas cruas, não deverá ser excedido uma concentração média de 14 coliformes fecais por 100 mililitros com não mais de 10% das amostras excedendo 43 coliformes fecais por 100 mililitros. Para os demais usos não deverá ser excedido um limite de 1.000 coliformes fecais por 100 mililitros em 80% ou mais de pelo menos 5 amostras mensais, colhidas em qualquer mês; no caso de não haver na região, meios disponíveis para o exame de coliformes fecais, o índice limite será de até 5.000 coliformes totais por 100 mililitros em 80% ou mais de pelo menos 5 amostras mensais, colhidas em qualquer mês; i) substâncias potencialmente prejudiciais (anexa teores) ;

Art.11 - Para as águas de Classe 8, são estabelecidos os limites ou condições seguintes: a) pH: 5 a 9 b) OD, em qualquer amostra, não inferior a 3,0 mg/l O2; c) óleos e graxas: toleram-se iridicências; d) materiais flutuantes: virtualmente ausentes; e) substâncias que produzem cor, odor e turbidez: virtualmente ausentes; f) substâncias facilmente sedimentáveis que contribuam para o assoreamento de canais de navegação: virtualmente ausentes; g) coliformes: não deverá ser excedido um limite de 4.000 coliformes fecais por 100 ml em 80% ou mais de pelo menos 5 amostras mensais colhidas em qualquer mês; no caso de não haver, na região, meios disponíveis para o exame de coliformes recais, o índice será de 20.000 coliformes totais por 100 mililitros em 80% ou mais de pelo menos 5 amostras mensais colhidas em qualquer mês; Art. 12 - Os padrões de qualidade das águas estabelecidos nesta Resolução constituem-se em limites individuais para cada substância. Considerando eventuais ações sinergéticas entre as mesmas, estas ou outras não especificadas, não poderão conferir às águas características capazes de causarem efeitos letais ou alteração de comportamento, reprodução ou fisiologia da vida. § 1º - As substâncias potencialmente prejudiciais a que se refere esta Resolução, deverão ser investigadas sempre que houver suspeita de sua presença, § 2º - Considerando as limitações de ordem técnica para a quantificação dos níveis dessas substâncias, os laboratórios dos organismos competentes deverão estruturar-se para atenderem às condições propostas. Nos casos onde a metodologia analítica disponível for insuficiente para quantificar as concentrações dessas substâncias nas águas, os sedimentos e/ou biota aquática deverão ser investigados quanto a presença eventual dessas substâncias. Art. 13 - Os limites de DBO, estabelecidos para as Classes 2 e 3, poderão ser elevados, caso o estudo da capacidade de autodepuração do corpo receptor demonstre que os teores mínimos de OD, previstos, não serão desobedecidos em nenhum ponto do mesmo, nas condições críticas de vazão (Qcrit. = Q 7,10, onde Q 7.10, é a média das mínimas de 7 (sete) dias consecutivos em 10 (dez) anos de recorrência de cada seção do corpo receptor). Art. 14 - Para os efeitos desta Resolução, consideram-se entes, cabendo aos órgãos de controle ambiental, quando necessário, quantificá-los para cada caso. Art. 15 - Os órgãos de controle ambiental poderão acrescentar outros parâmetros ou tornar mais restritivos os estabelecidos nesta Resolução, tendo em vista as condições locais. Art. 16 - Não há impedimento no aproveitamento de águas de melhor qualidade em usos menos exigentes, desde que tais usos não prejudiquem a qualidade estabelecida para essas águas. Art. 17 - Não será permitido o lançamento de poluentes nos mananciais sub-superficiais. Art. 18 - Nas águas de Classe Especial não serão tolerados lançamentos de águas residuárias, domésticas e industriais, lixo e outros resíduos sólidos, substâncias potencialmente tóxicas, defensivos agrícolas, fertilizantes químicos e outros poluentes, mesmo tratados. Caso sejam utilizadas para o abastecimento doméstico deverão ser submetidas a uma inspeção sanitária preliminar.

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Art. 19 - Nas águas das Classes 1 a 8 serão tolerados lançamentos de despejos, desde que, além de atenderem ao disposto no Art. 21 desta Resolução, não venham a fazer com que os limites estabelecidos para as respectivas classes sejam ultrapassados. Art. 20 - Tendo em vista os usos fixados para as Classes, os órgãos competentes enquadrarão as águas e estabelecerão programas de controle de poluição para a efetivação dos respectivos enquadramentos, obedecendo ao seguinte: a) o corpo de água que, na data de enquadramento, apresentar condição em desacordo com a sua classe (qualidade inferior à estabelecida,), será objeto de providências com prazo determinado visando a sua recuperação, excetuados os parâmetros que excedam aos limites devido às condições naturais; b) o enquadramento das águas federais na classificação será procedido pela SEMA, ouvidos o Comitê Especial de Estudos Integrados de Bacias Hidrográfica; - CEEIBH e outras entidades públicas ou privadas interessadas; c ) o enquadramento das águas estaduais será efetuado pelo órgão estadual competente, ouvidas outras entidades públicas ou privadas interessadas; d) os órgão competentes definirão as condições especificas de qualidade dos corpos de água intermitentes; e) os corpos de água já enquadrados na legislação anterior, na data da publicação desta Resolução, serão objetos de reestudo a fim de a ela se adaptarem; f) enquanto não forem feitos os enquadramentos, as águas doces serão consideradas Classe 2, as salinas Classe 5 e as salobras Classe 7, porém, aquelas enquadradas na legislação anterior permanecerão na mesma classe até o reenquadramento; g) os programas de acompanhamento da condição dos corpos de água seguirão normas e procedimentos a serem estabelecidos pelo Conselho Nacional do Meio Ambiente - CONAMA. Art. 21 - Os efluentes de qualquer fonte poluidora somente poderão ser lançados, direta ou indiretamente, nos corpos de água desde que obedeçam às seguintes condições: a) pH entre 5 a 9; b) temperatura : inferior a 40°C, sendo que a elevação de temperatura do corpo receptor não deverá exceder a 3°C; c) materiais sedimentáveis: até 1 ml/litro em teste de 1 hora em cone Imhoff. Para o lançamento em lagos e lagoas, cuja velocidade de circulação seja praticamente nula, os materiais sedimentáveis deverão estar virtualmente ausentes; d) regime de lançamento com vazão máxima de até 1,5 vezes a vazão média do período de atividade diária do agente poluidor; e) óleos e graxas: - óleos minerais até 20 mg/l - óleos vegetais e gorduras animais até 50 mg/l; f) ausência de materiais flutuantes; g) valores máximos admissíveis das seguintes substâncias: (anexa lista)

h) tratamento especial, se provierem de hospitais e outros estabelecimentos nos quais haja despejos infectados com microorganismos patogênicos. Art. 22 - Não será permitida a diluição de efluentes industriais com aluas não poluídas, tais como água. de abastecimento, água de mar e água de refrigeração. Parágrafo Único - Na hipótese de fonte de poluição geradora de diferentes despejos ou emissões individualizadas, os limites constantes desta regulamentação aplicar-se-ão a cada um deles ou ao conjunto após a mistura, a critério do órgão competente. Art. 23 - Os efluentes não poderão conferir ao corpo receptor características em desacordo com o seu enquadramento nos termos desta Resolução. Parágrafo Único - Resguardados os padrões de qualidade do corpo receptor, demonstrado por estudo de impacto ambiental realizado pela entidade responsável pela emissão, o competente

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poderá autorizar lançamentos acima dos limites estabelecidos no Art. 21, fixando o tipo de tratamento e as condições para esse lançamento. Art. 24 - Os métodos de coleta e análise« das águas devem ser os especificados nas normas aprovadas pelo Instituto Nacional de Metrologia, Normatização e Qualidade Industrial - INMETRO ou, na ausência delas, no Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater APHA-AWWA-WPCF, última edição, ressalvado o disposto no Art. 12. O índice de fenóis deverá ser determina do conforme o método 510 B do Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 16ª edição, de 1985. Art. 25 - As indústrias que, na data da publicação desta Resolução, possuírem instalações ou projetos de tratamento de seus despejos, aprovados por órgão integrante do Sistema Nacional do Meio Ambiente - SISNAMA. que atendam à legislação anteriormente em vigor, terão prazo de três (3) anos, prorrogáveis até cinco (5) anos, a critério do Estadual Local, para se enquadrarem nas exigências desta Resolução. No entanto, as citadas instalações de tratamento deverão ser mantidas em operação com a capacidade, condições de funcionamento e demais características para as quais foram aprovadas, até que se cumpram as disposições desta Resolução. BALNEABILIDADE Art. 26 - As águas doces, salobras e salinas destinadas à balneabilidade (recreação de contato primário) serão enquadradas e terão sua condição avaliada nas categorias EXCELENTE, MUITO BOA. SATISFATÔRIA e IMPRÓPRIA, da seguinte forma: a) EXCELENTE (3 estrelas) : Quando em 80% ou mais de um conjunto de amostras obtidas em cada uma das 5 semanas anteriores, colhidas no mesmo local, houver, no máximo, 250 coliformes fecais por l,00 mililitros ou 1.250 coliformes totais por 100 mililitros; b) MUITO BOAS (2 estrelas): Quando em 80% ou mais de um conjunto de amostras obtidas em cada uma das 5 semanas anteriores, colhidas no mesmo local, houver, no máximo, 500 coliformes fecais por 100 mililitros ou 2.500 coliformes totais por 100 mililitros; c) SATISFATÓRIAS (1 estrela): Quando em 80% ou mais de um conjunto de amostras obtidas em cada uma das 5 semanas anteriores, colhidas no mesmo local, houver, no máximo 1.000 coliformes fecais por 100 mililitros ou 5.000 coliformes totais por 100 mililitros; d) IMPRÓPRIAS: Quando ocorrer, no trecho considerado, qualquer uma das seguintes circunstâncias: 1. não enquadramento em nenhuma das categorias anteriores, por terem ultrapassado os índices bacteriológicos nelas admitidos; 2. ocorrência, na região, de incidência relativamente elevada ou anormal de enfermidades transmissíveis por via hídrica, a critério das autoridades sanitárias; 3. sinais de poluição por esgotos, perceptíveis pelo olfato ou visão; 4. recebimento regular, intermitente ou esporádico, de esgotos por intermédio de valas, corpos d'água ou canalizações, inclusive galerias de águas pluviais, mesmo que seja de forma diluída; 5. presença de resíduos ou despejos, sólidos ou líquidos, inclusive óleos, graxas e outras substâncias, capazes de oferecer riscos à saúde ou tornar desagradável a recreação; 6. pH menor que 5 ou maior que 8,5 ; 7. presença, na água, de parasitas que afetem o homem ou a constatação da existência de seus hospedeiros intermediários infectados; 8. presença, nas águas doces, de moluscos transmissores potenciais de esquistossomo, caso em que os avisos de interdição ou alerta deverão mencionar especificamente esse risco sanitário; 9. outros fatores que contra-indiquem, temporariamente ou permanentemente, o exercício da recreação de contato primário. Art. 27 - No acompanhamento da condição das praias ou balneários as categorias EXCELENTE, MUITO BOA e SATISFATÓRIA poderão ser reunidas numa única categoria denominada PRÓPRIA. Art. 28 - Se a deterioração da qualidade das praias ou balneários ficar caracterizada como decorrência da lavagem de vias públicas pelas águas da chuva, ou como conseqüência de outra

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causa qualquer, essa circunstância deverá ser mencionada no Boletim de condição das praias e balneários. Art. 29 - A coleta de amostras será feita, preferencialmente, nos dias de maior afluência do público às praias ou balneários. Art. 30 - Os resultados dos exames poderão, também, se referir a períodos menores que 5 semanas, desde que cada um desses períodos seja especificado e tenham sido colhidas e examinadas, pelo menos, 5 amostras durante o tempo mencionado. Art. 31 - Os exames de colimetria, previstos nesta Resolução, sempre que possível, serão feitos para a identificação e contagem de coliformes fecais, sendo permitida a utilização de índices expressos em coliformes totais, se a identificação e contagem forem difíceis ou impossíveis. Art. 32 - À beira mar, a coleta de amostra para a determinação do número de coliformes fecais ou totais deve ser, de preferência, realizada nas condições de maré que apresentem, costumeiramente, no local, contagens bacteriológicas mais elevadas. Art. 33 - As praias e outros balneários deverão ser interditados se o órgão de controle ambiental, em qualquer dos seus níveis (Municipal, Estadual ou Federal), constatar que a má qualidade das águas de recreação primária justifica a medida. Art. 34 - Sem prejuízo do disposto no artigo anterior, sempre que houver uma afluência ou extravasamento de esgotos capaz de oferecer sério perigo em praias ou outros balneários, o trecho afetado deverá ser sinalizado, pela entidade responsável, com bandeiras vermelhas constando a palavra POLUÍDA em cor negra. DISPOSIÇÕES GERAIS Art. 35 - Aos órgãos de controle ambiental compete a aplicação desta Resolução, cabendo-lhes a fiscalização para o cumprimento da legislação, bem como a aplicação das penalidades previstas, inclusive a interdição de atividades industriais poluidoras. Art. 36 - Na inexistência de entidade estadual encarregada do controle ambiental ou se, existindo, apresentar falhas, omissões ou prejuízo sensíveis aos usos estabelecidos para as águas, a Secretaria Especial do Meio Ambiente poderá agir diretamente, em caráter supletivo. Art. 37 - Os estaduais de controle ambiental manterão a Secretaria Especial do Meio Ambiente informada sobre os enquadramentos dos corpos de água que efetuarem, bem como das normas e padrões complementares que estabelecerem. Art. 38 - Os estabelecimentos industriais, que causam ou possam causar poluição das águas, devem informar ao órgão de controle ambiental, o volume e o tipo de seus efluentes, os equipamentos e dispositivos antipoluidores existentes, bem como seus planos de ação de emergência, sob pena das sanções cabíveis, ficando o referido órgão obrigado a enviar cópia dessas informações ao IBAMA, à STI (MIC), ao IBGE (SEPLAN) e ao DNAEE (MME). Art. 39 - Os Estados, Territórios e o Distrito Federal, através dos respectivos órgãos de controle ambiental, deverão exercer sua atividade orientadora, fiscalizadora e punitiva das atividades potencialmente poluidoras instaladas em seu território, ainda que os corpos de água prejudicados não sejam de seu domínio ou jurisdição. Art. 40 - O não cumprimento ao disposto nesta Resolução acarretará aos infratores as sanções previstas na Lei nº 6.938, de 31 de agosto de 1981, e sua regulamentação pelo Decreto nº 88.351, de 01 de junho de 1983. Art. 41 - Esta Resolução entrará em vigor na data de sua publicação, revogadas as disposições em contrário.

Deni Lineu Schwartz Presidente

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Anexo B - Diagramas típicos de tratamentos biológicos de efluentes:

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Anexo C - Diagramas dos processos usuais de Lodos Ativados.

Diagramas dos processos de lodos ativados nas variantes mais usuais para

depuração de efluentes urbanos e industriais.

Afluente Reator aeróbio Decantador Efluente Retorno de lodo

a) Fluxo de pistão

b) Mistura completa

Seletor

c) Lodo ativado com seletor

Fonte: Material apresentado em sala de aula: Monteggia, 2002

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Anexo D – Arranjos típicos de estágios para instalações CBR.

Anexo B - Diagramas típicos de tratamentos biológicos de efluentes

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Anexo E - Exemplo de dimensionamento preliminar de um CBR em planilha Excell

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Anexo F - Vertedouro triangular para medição da vazão

VERTEDOURO TRIANGULAR

q = k x H5/2 ( m3/h )

θ k = 0,793 k = 1,376

h θ = 60º θ = 90º H (cm) q (m3/h) q (m3/h)

1,00 0,029 0,050 1,50 0,079 0,137 2,00 0,161 0,280 2,50 0,282 0,490 3,00 0,445 0,772 3,50 0,654 1,135 4,00 0,914 1,585 4,50 1,226 2,128 5,00 1,596 2,769 5,50 2,025 3,514 6,00 2,517 4,368 6,50 3,075 5,336 7,00 3,701 6,422 7,50 4,398 7,631 8,00 5,168 8,967 8,50 6,013 10,434 9,00 6,937 12,037 9,50 7,941 13,779 10,00 9,028 15,665

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Anexo G – Fluxo de Caixa Incremental

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UFBAUNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA

ESCOLA POLITÉCNICA

DEPTº DE ENGENHARIA AMBIENTAL - DEA

MESTRADO PROFISSIONAL EM GERENCIAMENTO E TECNOLOGIAS AMBIENTAIS NO PROCESSO PRODUTIVO

Rua Aristides Novis, 02, 4º andar, Federação, Salvador BACEP: 40.210-630

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Reuso de água em edifícios públicos: o caso da Escola