( PDF ) Caracterização e aproveitamento de água cinza para uso não-potável em edificações

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Universidade Federal do Espírito Santo

Centro Tecnológico

Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental

Bianca Barcellos Bazzarella

Caracterização e aproveitamento de água

cinza para uso não-potável em edificações

Vitória, dezembro de 2005.

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Bianca Barcellos Bazzarella

Caracterização e aproveitamento de água

cinza para uso não-potável em edificações

Dissertação apresentada ao Programa de

Pós-Graduação em Engenharia Ambiental da

Universidade Federal do Espírito Santo,

como requisito parcial para obtenção do Grau

de Mestre em Engenharia Ambiental.

Orientador: Prof. Dr. Ricardo Franci Gonçalves.

Vitória, dezembro de 2005.

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Bianca Barcellos Bazzarella

Caracterização e aproveitamento de água

cinza para uso não-potável em edificações

_________________________

Prof. Dr. Ricardo Franci Gonçalves.

Orientador - UFES

_____________________________

Prof. Dr. Sérvio Túlio Alves Cassini

Examinador Interno - UFES

_____________________________

Prof. Dr. Francisco Suetônio Bastos Mota

Examinador Externo - UFC

Universidade Federal do Espírito Santo

Vitória, dezembro de 2005.

Dados Internacionais de Catalogação-na-publicação (CIP)

(Biblioteca Central da Universidade Federal do Espírito Santo, ES, Brasil)

Bazzarella, Bianca Barcellos, 1979-

B364c Caracterização e aproveitamento de água cinza para uso não-potável

em edificações / Bianca Barcellos Bazzarella. – 2005.

165 f. : il.

Orientador: Ricardo Franci Gonçalves.

Dissertação (mestrado) – Universidade Federal do Espírito Santo,

Centro Tecnológico.

1. Água - Reutilização. 2. Água - Fontes alternativas. 3. Águas

residuais - Estações de tratamento. 4. Água cinza. I. Gonçalves, Ricardo

Franci. II. Universidade Federal do Espírito Santo. Centro Tecnológico.

III. Título.

CDU: 628

A meus pais.

Agradecimentos

9 A Deus, por iluminar sempre o meu caminho, dando-me forças para continuar

e sempre achar que era possível;

9 Aos meus pais, Lucia e Tarcísio, pelo apoio, carinho e incentivo em todos os

momentos de minha vida;

9 Ao meu orientador Ricardo Franci, por ter me confiado um tema motivante e

inovador, por ter acreditado no meu trabalho dando-me orientações de como

prosseguir e solucionar os problemas enfrentados;

9 A toda a equipe do projeto, Germana, Patrícia, Cinthia, Fernanda, Pâmela,

Bruno e Dilkerson, pelo desempenho, ajuda e disposição em todos os

momentos, quer seja no laboratório quer seja na ETAC. “Sem vocês eu não

teria conseguido”;

9 Ao PROSAB 4, à CAPES e ao CNPq, pelo apoio financeiro;

9 A todos que colaboraram com a pesquisa produzindo muita água cinza:

tomando banho, escovando os dentes, lavando roupa...;

9 Ao meu namorado, Felipe, pelo amor, carinho e conforto em todas as horas;

9 Ao meu irmão, Rafael, pelos momentos de descontração, embalados por

música e cantoria;

9 A toda minha família linda (avós, tios, primos...), pela torcida carinhosa, pelas

orações, pelos conselhos e ainda pelos almoços...;

9 Aos amigos do Labsan (...) que acompanharam de perto cada etapa dessa

trajetória, trocando experiências, compartilhando dificuldade e sucessos:

“Valeu pessoal!”

9 Aos meus amigos, Tati, Débora, Wê, Dani, Délio, Maris, Rúbia, Karine,

Letícia, Dudu ... “Vocês são muito especiais!”

OBRIGADA.

“Existem mais coisas entre o céu e a terra do supõe

a nossa vã filosofia”

William Shakespeare

Resumo

Uma das formas de se conservar água nas residências é utilizando fontes

alternativas de suprimento. O reúso de águas cinza para fins não-potáveis, tais

como lavagem de veículos, rega de jardins e descarga de vasos sanitários, é

apenas um exemplo. Este trabalho tem como objetivo pesquisar alternativas para

redução do consumo de água potável e da produção de esgotos sanitários em

edificações, a partir do aproveitamento do tratamento e reúso de águas cinza em

descargas de vasos sanitários. Para isso, foi realizada uma etapa preliminar de

caracterização qualitativa de águas cinza coletadas em diversas fontes (lavatório,

chuveiro, pia de cozinha, tanque e de máquina de lavar roupa) do ponto de vista

físico-químico e microbiológico. A água cinza apresentou significativa

concentração de matéria orgânica rapidamente biodegradável e sulfatos,

evidenciando o grande potencial de produção de H

S, caso ela seja estocada

sem tratamento. As concentrações de nutrientes (N e P) foram menores que no

esgoto convencional, uma vez que a maior parte deles é oriunda dos

excrementos (urina e fezes). A presença de E. coli mostrou que a desinfecção

prévia ao reúso é necessária, principalmente se as normas para o reúso em

descarga de vasos sanitários forem muito rígidas. Uma outra etapa realizada

neste trabalho foi o monitoramento de um sistema de reúso implantado em um

prédio localizado na UFES. O prédio contém duas salas de professores com

banheiros individuais e banheiros coletivos, masculino e feminino, contabilizando

um total de seis pias, dois chuveiros, seis vasos sanitários e dois mictórios. As

águas cinza do prédio (efluente de chuveiro e lavatório) são encaminhadas

separadamente para uma Estação de Tratamento de Águas Cinza (ETAC), cujo

processo é baseado na associação de um Reator Anaeróbio Compartimentado

(RAC), de um Filtro Biológico Aerado Submerso (FBAS), de um Filtro Terciário

(FT) e de desinfecção à base de cloro. O tratamento adotado apresentou

elevada eficiência na remoção de turbidez, cor, DBO

, DQO e E. coli., e

características

compatíveis com diversos padrões estabelecidos para o reúso

não-potável. As características dos lodos gerados desse tratamento

apresentaram concentrações de ST e relação SV/ST de 0,59% e 77% (1ª câmara

do RAC), 0,54% e 74% (2ª câmara do RAC), 0,004% e 32% (lodo aeróbio),

0,008% e 60% (1ª coleta lodo terciáro) e 0,004% e 25% (2ª coleta lodo terciáro).

Abstract

Alternative sources of residential water supply may aid water conservation. One

example is the reuse of greywater for non potable purposes (car washing, garden

irrigation and toilet flushing). This work investigates alternatives for reducing

potable water consumption and the production of wastewater in buildings, using

greywater treatment applied to toilet flushing. Initially, a physical-chemical and

microbiological qualitative characterization of greywater collected in several

sources (lavatory, shower, kitchen sink, tank and wash machine) was carried out.

The greywater presented significant concentrations of quickly biodegradable

organic substances and sulphates, highlighting its high potential for H

production when stored untreated. The nutrient concentrations (N and P) were

minor compared with the ones in a conventional sewer, since they largely came

from faeces and urine. The presence of E. coli showed the need for disinfection

before reuse, depending on the quality standards for toilet flushing. Additionally a

reuse system was monitored in a building at UFES University. The building

contains two professors’ rooms with individual bathrooms and collective

bathrooms, male and female, giving a total of six lavatories, two showers, six

toilets and two urinals. This building’s greywater (the effluent of showers and

lavatories) is directed to a Greywater Treatment Plant (ETAC), whose processing

is based on a combination of techniques - Compartment Anaerobic Reactor

(RAC), Submerged Aerated Filter (FBAS), Tertiary Filter (FT) and disinfection

based in chlorine. The adopted treatment showed high efficiency in the removal of

turbidity, color, BOD

, QOD, E. coli, and was compatible with diverse standards

established for non potable reuse. The characteristics of the generated sludge of

this treatment presented concentrations of ST and the relation SV/ST of 0,59%

and 77% (1

chamber of the RAC), 0.54% and 74% (2

chamber of the RAC),

0.004% and 32% (aerobic sludge), 0.008% and 60% (1

collects tertiary sludge)

and 0.004% and 25% (2

collects tertiary sludge).

Lista de Figuras

Figura 3-1: Ciclo hidrológico_______________________________________________ 25

Figura 3-2: Distribuição de água no mundo ___________________________________ 26

Figura 3-3: Fluxo linear de massa em um sistema sanitário tradicional em países

industrializados_________________________________________________________ 29

Figura 3-4: Fluxo circular de massa em um possível sistema sanitário sustentável ____ 29

Figura 3-5: Distribuição do consumo de água no mundo_________________________ 30

Figura 3-6: Esquema de um sistema de gerenciamento de águas em uma edificação__ 37

Figura 3-7: Distribuição de alguns compostos nas parcelas do esgoto doméstico _____ 45

Figura 3-8: Comparação entre a densidade de E. coli na água cinza e no esgoto

doméstico combinado ___________________________________________________ 45

Figura 3-9: Comparação entre a taxa de decomposição da água cinza e da água negra 47

Figura 3-10: Produção típica de água cinza e descargas de vasos sanitário requeridas em

uma universidade _______________________________________________________ 49

Figura 3-11: Esquema de um sistema de reúso de água cinza utilizando o processo dois-

estágios ______________________________________________________________ 51

Figura 3-12: Sistema de wetpark para tratamento de água cinza __________________ 53

Figura 3-13: Croqui de uma ETE do tipo UASB + BFs __________________________ 56

Figura 3-14: Comparação entre coliformes totais e termotolerantes encontrados em vasos,

efluente bruto __________________________________________________________ 67

Figura 4-1: Coleta da amostra do lavatório ___________________________________ 71

Figura 4-2: Coleta da amostra de cozinha ____________________________________ 72

Figura 4-3: Coleta da amostra de chuveiro ___________________________________ 72

Figura 4-4: Coleta da amostra de máquina de lavar ____________________________ 73

Figura 4-5: Coleta da amostra de tanque_____________________________________ 73

Figura 4-6: Transporte das amostras em bombonas ____________________________ 74

Figura 4-7: Edificação localizada no parque experimental de saneamento da UFES ___ 76

Figura 4-8: Projeto hidro-sanitário de esgoto da edificação da UFES _______________ 76

Figura 4-9: Isométrico de água da edificação da UFES__________________________ 77

Figura 4-10: Fluxograma do sistema de reúso_________________________________ 78

Figura 4-11: Vista superior da ETAC ________________________________________ 79

Figura 4-12: Vista frontal da ETAC _________________________________________ 79

Figura 4-13: Planta baixa ETAC____________________________________________ 80

Figura 4-14: Meio suporte utilizado no FBAS__________________________________ 82

Figura 4-15: Esquema de caracterização do meio suporte _______________________ 83

Figura 4-16: Bomba utilizada no descarte do lodo aeróbio _______________________ 84

Figura 4-17: Esquema da operação de lavagem do FT__________________________ 85

Figura 4-18: Flutuador utilizado na desinfecção________________________________ 86

Figura 4-19: Máquina de lavar acoplada no lavatório ___________________________ 87

Figura 4-20: Introdução do efluente de cozinha na elevatória de água cinza bruta_____ 87

Figura 4-21: Frascos de coleta de amostras __________________________________ 89

Figura 4-22: Forma de expressão dos resultados ______________________________ 90

Figura 4-23: Vazão média diária de entrada na ETAC___________________________ 91

Figura 4-24: Carga superficial média diária em cada etapa de tratamento da ETAC ___ 92

Figura 4-25: Carga volumétrica média diária em cada etapa de tratamento da ETAC __ 93

Figura 4-26: Hidrômetros instalados no lavatório, chuveiro, vaso sanitário. __________ 95

Figura 4-27: Tela de monitoramento do sistema supervisório. ____________________ 97

Figura 4-28: Esquema das interconexões de rede das ligações ___________________ 98

Figura 5-1: Curvas de biodegradabilidade de águas cinza e de esgoto bruto ________ 117

Figura 5-2: Remoção de turbidez__________________________________________ 119

Figura 5-3: Remoção de SST_____________________________________________ 119

Figura 5-4: Remoção de cor verdadeira_____________________________________ 119

Figura 5-5: Remoção de DBO

____________________________________________ 120

Figura 5-6: Remoção de DQO ____________________________________________ 120

Figura 5-7: Remoção de E.coli____________________________________________ 121

Figura 5-8: Remoção de Coliformes totais___________________________________ 121

Figura 5-9: Comparação do vaso sem cloro e com cloro – E. coli_________________ 122

Figura 5-10: Comparação do vaso sem cloro e com cloro – coliformes totais________ 122

Figura 5-11: Teor de cloro residual total e livre _______________________________ 122

Figura 5-12: Evolução dos teores de sulfato _________________________________ 124

Figura 5-13: Evolução dos teores de sulfeto _________________________________ 124

Figura 5-14: Amostras coletadas em cada etapa de tratamento e no vaso sanitário __ 125

Figura 5-15: Porcentagem de atendimento aos padrões mais e menos restritivos ____ 126

Figura 5-16: Lodos provenientes das câmaras 1 e 2 do RAC, do descarte do decantador

do FBAS e da lavagem do FT ____________________________________________ 130

Figura 5-17: Comparação através de microscopia ótica de lodos anaeróbios tratando água

cinza e esgoto sanitário _________________________________________________ 130

Figura 5-18: Consumo total diário de água do prédio A) com máquina de lavar; B) sem

máquina de lavar ______________________________________________________ 132

Figura 5-19: Distribuição do consumo de água por aparelho sanitário._____________ 133

Figura 5-20: Distribuição do consumo de água por tipo de aparelho sanitário A) com

máquina de lavar; B) sem máquina de lavar _________________________________ 134

Figura 5-21: Média Produção x demanda de água cinza do prédio da UFES A) com

máquina de lavar; B) sem máquina de lavar _________________________________ 134

Figura 5-22: Produção x demanda diária de água cinza com uso da máquina de lavar 135

Figura 5-23: Produção x demanda diária acumulada de água cinza com uso da máquina

de lavar______________________________________________________________ 136

Figura 5-24: Produção x demanda diária de água cinza sem uso da máquina de lavar 137

Figura 5-25: Produção x demanda diária acumulada de água cinza sem uso da máquina

de lavar______________________________________________________________ 137

Figura 5-26: Produção x demanda horária de água cinza edificação UFES (11/07/05) 138

Figura 5-27: Produção x demanda horária de água cinza edificação UFES (15/07/05) 138

Figura 5-28: Produção x demanda horária de água cinza edificação UFES (15/08/05) 139

Figura 5-29: Consumo total de água potável e de reúso ________________________ 140

Figura 5-30: Produção de águas residuárias (águas cinza, águas negra, águas amarela)

140

Lista de Tabelas

Tabela 3-1: Consumo de água médio per capita e por economia em cada região

geográfica no Brasil _____________________________________________________ 32

Tabela 3-2: Distribuição do consumo de água em edificações domiciliares __________ 33

Tabela 3-3: Características das águas cinza originadas de várias fontes ____________ 40

Tabela 3-4: Resultados obtidos no sistema wetpark para tratamento de água cinza ___ 53

Tabela 3-5: Característica típica de alguns sistemas de tratamento de esgoto aeróbio e

combinações anaeróbio+ aeróbio __________________________________________ 54

Tabela 3-6: Limites estabelecidos para reúso em descarga de vasos sanitários – normas

internacionais __________________________________________________________ 64

Tabela 3-7: Limites estabelecidos para reúso em descarga de vasos sanitários – normas

brasileiras _____________________________________________________________ 65

Tabela 3-8: Legislações brasileiras que regulamentam a utilização de fontes alternativas

de água ______________________________________________________________ 65

Tabela 4-1: Consumo de água potável e de água cinza por aparelho sanitário _______ 70

Tabela 4-2: Característica do meio suporte ___________________________________ 81

Tabela 4-3: Características da pastilha de cloro _______________________________ 86

Tabela 4-4: Tempos de detenção hidráulicos médios ___________________________ 91

Tabela 4-5: Características geométricas da ETAC _____________________________ 93

Tabela 4-6: Estimativa da produção de água cinza no prédio da ETE UFES _________ 94

Tabela 4-7: Estimativa da demanda de água cinza no prédio da ETE UFES _________ 94

Tabela 4-8: Hidrômetro correspondente em cada aparelho sanitário _______________ 95

Tabela 5-1: Caracterização qualitativa da água cinza segregada - Parâmetros físicos_ 102

Tabela 5-2: Características físicas de águas cinza obtidas em outras pesquisas _____ 102

Tabela 5-3: Características típicas de sólidos no esgoto bruto ___________________ 103

Tabela 5-4: Caracterização qualitativa da água cinza segregada - compostos

nitrogenados) _________________________________________________________ 104

Tabela 5-5: Características químicas de águas cinza obtidas em outras pesquisas –

compostos nitrogenados ________________________________________________ 105

Tabela 5-6: Características típicas de compostos nitrogenados no esgoto bruto _____ 105

Tabela 5-7: Caracterização qualitativa da água cinza segregada – compostos fosforados

_____ _______________________________________________________________ 106

Tabela 5-8: Características químicas de águas cinza obtida em outras pesquisas –

compostos fosforados __________________________________________________ 107

Tabela 5-9: Características típicas do esgoto bruto - compostos fosforados_________ 107

Tabela 5-10: Caracterização qualitativa da água cinza segregada – compostos

orgânicos__ __________________________________________________________ 108

Tabela 5-11: Características químicas de águas cinza obtida em outras pesquisas –

compostos orgânicos ___________________________________________________ 109

Tabela 5-12: Características típicas do esgoto bruto - compostos orgânicos ________ 109

Tabela 5-13: Caracterização qualitativa da água cinza segregada – Compostos de

enxofre_ _____________________________________________________________ 110

Tabela 5-14: Caracterização qualitativa da água cinza segregada – Outros parâmetros 113

Tabela 5-15: Características químicas de águas cinza obtida em outras pesquisas – outros

parâmetros ___________________________________________________________ 114

Tabela 5-16: Características químicas típicas no esgoto bruto ___________________ 114

Tabela 5-17: Caracterização qualitativa da água cinza segregada - Parâmetros

microbiológicos________________________________________________________ 115

Tabela 5-18: Características microbiológicas de águas cinza obtida em outras

pesquisas__ __________________________________________________________ 116

Tabela 5-19: Características microbiológicas típicas no esgoto bruto ______________ 116

Tabela 5-20: Resumo da remoção das etapas do tratamento para a qualidade final da

água cinza tratada _____________________________________________________ 125

Tabela 5-21: Resultado do monitoramento da ETAC___________________________ 127

Tabela 5-22: Resultado do monitoramento da ETAC – compostos nitrogenados e

fosforados____________________________________________________________ 128

Tabela 5-23: Resultado do monitoramento da ETAC – O&G e Surfactante aniônico __ 129

Tabela 5-24: Características do lodo produzido nos sistemas de tratamento ________ 129

Lista de Símbolos

ANA

Agência Nacional das Águas

Área superficial

DQO

Concentração de DQO

Chuveiro

Dióxido de carbono

CNUMAD

Conferencia das Nações Unidas sobre Meio Ambiente e

Desenvolvimento

SUP

Carga superficial

Coliformes Totais

Coeficiente de variação

VOL

Carga volumétrica

Desvio Padrão

DQO

Demanda Química de Oxigênio

DBO

Demanda Bioquímica de Oxigênio

EACB

Elevatória de Água Cinza Bruta

EACT

Elevatória de Água Cinza Tratada

EcoSan

Eco Saneamento ou Saneamento Ecológico

EPA

Environment Protection Agency

ETAC

Estação de Tratamento de Águas cinza

ETE

Estação de Tratamento de Esgoto

FBAS

Filtro Biológico Aerado Submerso

Filtro Terciário

Água

IBGE

Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística

Coeficiente de Desoxigenação

LAO

Liceu de Artes e Ofícios

Lavatório

Max

Valor Máximo

Mictório

Méd

Valor Médio

Min

Valor Mínimo

Número de Amostras

– N

Nitrogênio em amônia

– N

Nitrogênio em nitrito

– N

Nitrogênio em nitrato

NMP

Número Mais Provável

NTK

Nitrogênio Total Kjedal

Oxigênio

Oxigênio Dissolvido

O&G

Óleo e Graxas

Potencial hidrogeniônico

PNCDA

Programa Nacional de Combate ao Desperdício de Água

PROSAB

Programa de Pesquisa em Saneamento Básico

TOTAL

Fósforo Total

RAC

Reator Anaeróbio Compartimentado

RSAP

Reservatório Superior de Água Potável

RSAR

Reservatório Superior de Água de Reúso

-2

Sulfeto

SCP

Sistema de Controle Programável

-2

Sulfato

SST

Sólidos Suspensos Totais

Sólidos Totais

Sólidos Voláteis

TDH

Tempo de Detenção Hidráulico

UASB

Do Inglês: Uperflow Anaerobic Sludge (Reator Anaeróbio de Fluxo

Ascendente e Manta de Lodo)

UFC

Unidades Formadoras de Colônias

UFES

Universidade Federal do Espírito Santo

UNICEF

United Nations Children’s Fund

USP

Universidade de São Paulo

Vaso Sanitário

Volume útil

WHO

World Health Organization

Sumário

1. Introdução ______________________________ 22

2. Objetivos _______________________________ 24

2.1 Objetivo Geral_________________________________________________ 24

2.2 Objetivos Específicos ___________________________________________ 24

3. Revisão Bibliográfica_____________________ 25

3.1 Escassez de água _____________________________________________ 25

3.2 Problemática das áreas urbanas __________________________________ 27

3.2.1 Ciclo urbano da água______________________________________ 28

3.3 Consumo de água _____________________________________________ 30

3.3.1 Consumo de água residencial _______________________________ 30

3.3.2 Distribuição do consumo de água residencial ___________________ 32

3.4 Conservação de água potável ____________________________________ 33

3.4.1 Uso racional de água ______________________________________ 34

3.4.1.1 Aparelhos economizadores de água ________________________ 34

3.4.1.2 Medição individualizada __________________________________ 35

3.4.1.3 Fontes alternativas de água _______________________________ 35

3.5 As cores das águas ____________________________________________ 36

3.6 Tipos de reúso ________________________________________________ 38

3.7 Água cinza ___________________________________________________ 38

3.7.1 Características qualitativas da água cinza______________________ 39

3.7.1.1 Características físicas____________________________________ 40

3.7.1.2 Características químicas__________________________________ 41

3.7.1.3 Características microbiológicas ____________________________ 43

3.7.2 Diferença entre as parcelas do esgoto doméstico________________ 44

3.7.3 Características quantitativas da água cinza ____________________ 47

3.8 Tratamento da água cinza – Algumas práticas atuais __________________ 49

3.8.1 Sistemas simplificados tipo dois-estágios (two-stage system) ______ 50

3.8.2 Sistemas físicos e físico-químicos ____________________________ 51

3.8.3 Sistemas biológicos _______________________________________ 52

3.9 Desenvolvimento de processos aeróbios e anaeróbios no Brasil _________ 53

3.9.1 Associação UASB + Biofiltros _______________________________ 54

3.10 Sistemas Anaeróbios+Aeróbios em águas cinza _____________________ 57

3.10.1 Reator Anaeróbio Compartimentado - RAC ___________________ 57

3.10.2 Filtro biológico aerado submerso - FBAS _____________________ 58

3.11 Filtração terciária _____________________________________________ 59

3.12 Cloração ____________________________________________________ 59

3.12.1 ______________________________________________________ 61

3.13 Estocagem __________________________________________________ 61

3.14 Normas e legislação e padrões vigentes a cerca do reúso em edificações_ 62

3.15 Riscos associados ao reúso de água em edificações _________________ 65

4. Material e Métodos ______________________ 69

4.1 Contextualização da pesquisa ____________________________________ 69

4.2 Caracterização qualitativa da água cinza segregada ___________________ 69

4.2.1 Pontos de coleta _________________________________________ 70

4.2.1.1 Lavatório ______________________________________________ 71

4.2.1.2 Pia de cozinha _________________________________________ 71

4.2.1.3 Chuveiro ______________________________________________ 72

4.2.1.4 Máquina de lavar roupa __________________________________ 72

4.2.1.5 Tanque _______________________________________________ 73

4.2.2 Análises laboratoriais______________________________________ 73

4.2.2.1 Análises físico-químicas __________________________________ 74

4.2.2.2 Análises microbiológicas__________________________________ 74

4.2.3 Análises estatísticas ______________________________________ 75

4.3 Descrição da edificação com reúso da UFES ________________________ 75

4.3.1 Funcionamento do prédio __________________________________ 77

4.4 Sistema de reúso de água cinza __________________________________ 77

4.4.1 Descrição da Estação de Tratamento de Água Cinza (ETAC) ______ 78

4.4.1.1 Reator anaeróbio compartimentado (RAC) ___________________ 80

4.4.1.2 Filtro Biológico Aerado Submerso (FBAS) ____________________ 81

4.4.1.3 Decantador secundário (DEC) _____________________________ 83

4.4.1.4 Filtro terciário (FT)_______________________________________ 84

4.4.1.5 Desinfecção ___________________________________________ 85

4.4.2 Monitoramento do sistema de reúso __________________________ 86

4.4.2.1 Medidas adotadas para o aumento da produção de Água Cinza___ 87

4.4.2.2 Pontos de coleta ________________________________________ 88

4.4.2.3 Vazão de água cinza ____________________________________ 88

4.4.2.4 Fase líquida ___________________________________________ 89

4.5 Quantificação da produção e demanda de águas cinza_________________ 93

4.5.1 Produção e demanda teórica de águas cinza ___________________ 93

4.5.2 Produção e demanda real de águas cinza _____________________ 94

4.5.2.1 O uso da máquina de lavar roupa___________________________ 95

4.5.2.2 Sistema de monitoramento ________________________________ 96

4.5.2.3 Aferição dos hidrômetros _________________________________ 98

4.5.2.4 Análises estatísticas _____________________________________ 99

5. Resultados e Discussão __________________ 100

5.1 Considerações gerais __________________________________________ 100

5.2 Caracterização qualitativa da água cinza segregada __________________ 100

5.2.1 Características físicas ____________________________________ 100

5.2.2 Características químicas __________________________________ 103

5.2.2.1 Compostos nitrogenados ________________________________ 103

5.2.2.2 Compostos fosforados __________________________________ 105

5.2.2.3 Compostos orgânicos ___________________________________ 107

5.2.2.4 Compostos de enxofre __________________________________ 110

5.2.2.5 Outros parâmetros de qualidade __________________________ 110

5.2.3 Características microbiológicas _____________________________ 114

5.2.4 Ensaio de biodegradabilidade ______________________________ 116

5.3 Desempenho da ETAC no tratamento das águas cinza de uma edificação

educacional_____________________________________________________ 117

5.3.1 Características gerais da água cinza bruta ____________________ 118

5.3.2 Remoção de sólidos, turbidez e cor__________________________ 118

5.3.3 Remoção de matéria orgânica______________________________ 119

5.3.4 Remoção de microrganismos ______________________________ 120

5.3.5 Sulfato e sulfeto _________________________________________ 123

5.3.6 Resumo do desempenho de cada tratamento__________________ 124

5.3.7 Atendimento aos limites e padrões __________________________ 125

5.3.8 Outros parâmetros monitorados ____________________________ 127

5.4 Características dos lodos gerados ________________________________ 129

5.5 Quantificação da produção e da demanda de águas cinza do prédio ETE-

UFES _________________________________________________________ 131

5.5.1 Consumo de água global __________________________________ 131

5.5.1.1 Consumo total_________________________________________ 131

5.5.1.2 Consumo por aparelho sanitário (hidrômetros) _______________ 132

5.5.2 Distribuição do consumo de água por tipo de aparelhos sanitários _ 133

5.5.3 Produção x Demanda de água cinza_________________________ 134

5.5.3.1 Análise mensal ________________________________________ 134

5.5.3.2 Análise diária _________________________________________ 135

5.5.3.3 Análise horária ________________________________________ 137

5.5.4 Simulação do consumo total de água potável e da produção de águas

residuárias__________________________________________________ 139

6. Conclusão______________________________ 141

7. Recomendações _________________________ 145

8. Referências Bibliográficas________________ 146

Anexo A__________________________________ 156

Anexo B__________________________________ 158

Anexo C__________________________________ 162

Anexo D _________________________________ 164

1 – Introdução

1. Introdução

O crescimento populacional e o desenvolvimento industrial combinados com o

uso irracional da água têm aumentado consideravelmente a demanda por água

doce e a produção de águas residuárias no mundo. Esses efluentes, tanto de

origem industrial quanto urbana, quando lançados no ambiente, degradam ainda

mais os mananciais onde essa água doce é captada.

Tendo em vista esse contexto de poluição, escassez e desperdício dos recursos

naturais, foi criada na Conferencia das Nações Unidas sobre Meio Ambiente e

Desenvolvimento (CNUMAD), realizada no Rio de Janeiro em 1992 (também

conhecida como Rio 92), um dos marcos referenciais para o desenvolvimento

sustentável, a Agenda 21. Ela estabelece um plano de ação elaborado de forma

consensuada por governos e instituições de diversos países, visando orientar um

novo padrão de desenvolvimento para o século XXI, cujo alicerce é a sinergia de

sustentabilidade ambiental, social e econômica (Ministério do Meio Ambiente).

Desde então, aumentou-se no mundo todo o número de experiências que visam

principalmente reduzir, reciclar, reutilizar e recuperar os resíduos gerados.

Umas das principais fontes de consumo de água são as residências. Alguns

países da Europa e Estados Unidos já concentram seu foco de ações nessa

escala. Em áreas densamente urbanizadas, o consumo de água nas edificações

pode atingir até 50% do consumo total de água potável. Uma redução

significativa desse consumo (30% a 40%) pode ser atingido nas residências

através de técnicas racionalizadoras (ex: uso de dispositivos economizadores nos

aparelhos) ou através da utilização de fontes alternativas de suprimento (ex: água

de chuva, água do mar dessalinizada ou o reúso de águas servidas, também

conhecida como águas cinza) para fins menos nobres (ex:lavagem de veículo,

rega de jardins, descarga de vasos sanitários

1 – Introdução

Entretanto, para se alcançar soluções ecológicas para o saneamento é

necessário que haja mudanças no modo como as pessoas pensam e agem

com relação aos resíduos por elas gerados. Considerando então a

necessidade de desenvolvimento de tecnologia brasileira para sistemas de

reúso, aspectos referentes às características quali-quantitativa de águas cinza

e ao desenvolvimento de novos processos de tratamento constituem-se em

importantes objetos de pesquisa.

2 – Objetivos

2. Objetivos

2.1 Objetivo Geral

Pesquisar alternativas para redução do consumo de água potável e da produção

de esgotos sanitários em edificações a partir da coleta, do tratamento e do reúso

de águas cinza em descargas de vasos sanitários.

2.2 Objetivos Específicos

9 Caracterizar, sob o ponto de vista físico-químico e microbiológico, águas cinza

residenciais provenientes de diferentes fontes (chuveiro, lavatório, máquina

de lavar, tanque, pia de cozinha).

9 Estudar o desempenho de uma estação compacta de tratamento de águas

cinza, composta pela associação em série de um Reator anaeróbio

compartimentado, um filtro biológico aerado submerso, um filtro terciário e um

clorador de pastilha, tratando as águas cinza de um prédio localizado no

Parque Experimental de Saneamento Básico da UFES.

9 Avaliar as características dos subprodutos gerados no tratamento das águas

cinza de um prédio localizado no Parque Experimental de Saneamento

Básico da UFES.

9 Estudar a produção e a demanda de água cinza de um prédio localizado no

Parque Experimental de Saneamento Básico da UFES.

3 – Revisão Bibliográfica

3. Revisão Bibliográfica

3.1 Escassez de água

Quando, em 1961, o astronauta russo Yuri A. Gagarin avistou a terra do espaço e

enviou a mensagem “A Terra é azul”, fez com que se pensasse que água, recurso

essencial à vida, nunca fosse se findar.

De fato, a água é um recurso natural renovável e possui seu fluxo permanente e

volume inalterado em virtude do ciclo hidrológico (figura 3-1). Entretanto, uma

preocupação recorrente e vastamente justificada (UN/WWAP, 2003), é de que a

água, tão abundante, se torne paradoxalmente cada vez mais escassa para

consumo humano. Nos últimos 100 anos o consumo de água multiplicou por seis

e hoje 1/3 da humanidade vive em áreas onde falta água limpa. Em virtude disso,

em março de 2005, o secretário-geral das Organizações das Nações Unidas

(ONU), Kofi Annan, decretou como a Década da Água os anos de 2005 a 2015.

FONTE: www.explora.cl/ otros/agua/ciclo2.html

Figura 3-1: Ciclo hidrológico

3 – Revisão Bibliográfica

Segundo reportagem publicada pela revista Veja em 12 de outubro de 2005

(LIMA, 2005), o problema da escassez de água pode ser resumido em dois

aspectos: má distribuição e má gestão. O primeiro se deve à própria natureza e o

segundo é culpa do homem. A figura 3-2 mostra como as reservas de água doce

são mal distribuídas na superfície do planeta. Regiões como o Oriente Médio e a

África possuem problemas sérios e até conflitos devido à falta desse bem.

Todavia, mesmo nas regiões mais abastadas, a distância entre as fontes de água

e os centros consumidores pode ser enorme.

FONTE: ANA

Figura 3-2: Distribuição de água no mundo

O Brasil detém umas das maiores reservas de água doce no mundo, mas

também enfrenta internamente esse paradoxo. As cidades passam por crises de

abastecimento, das quais não escapam nem as situadas na Região Norte, que

estão perto de 80% das descargas de água de rios no Brasil (REBOUÇAS, 2003).

Além disso, parte da água no Brasil já perdeu a característica de recurso natural

renovável (principalmente nas áreas densamente povoadas), em razão de

processos de urbanização, industrialização e produção agrícola, que são

incentivados, mas pouco estruturados em termos de preservação da água e do

ambiente.

3 – Revisão Bibliográfica

3.2 Problemática das áreas urbanas

Existe uma grande diferença nos modelos de cidades distribuídos ao redor do

mundo. As áreas urbanas variam de grandes cidades a pequenos centros de

comércio. Por isso, generalizações entre elas é difícil, em virtude de cada uma ter

seu próprio cenário social, político e econômico.

A urbanização pode aumentar drasticamente o uso de água para consumo

humano. De acordo com estudos feitos pelo WHO (World Health Organization) e

pela UNICEF (United Nations Children’s Fund) (2001), o número de residentes

em áreas urbanas sem acesso a fontes de água aumentou de 113 milhões em

1990 (5% da população urbana mundial) para 173 milhões em 2000 (6% da

população urbana mundial).

O desenvolvimento de cidades sem um correto planejamento ambiental resulta

em prejuízos significativos para a sociedade. Uma outra conseqüência do

crescimento urbano é o acréscimo da poluição doméstica e industrial, criando

condições ambientais inadequadas e propiciando o desenvolvimento de doenças,

contaminação da água subterrânea, entre outros problemas.

No Brasil, de acordo com dados do último censo (IBGE, 2000), da população de

quase 170 milhões de pessoas existentes, perto de 138 milhões vivem nas

cidades. Os efeitos desta realidade fazem-se sentir sobre todo aparelhamento

urbano relativo a recursos hídricos, ao abastecimento de água, ao transporte e ao

tratamento de esgotos e pluvial.

Ainda segundo o IBGE, cerca de 76,1% da população brasileira é atendida por

rede de abastecimento de água e apenas 40% é atendida por rede de esgoto

sanitário. Apenas 40% do volume desse esgoto coletado é tratado antes do

lançamento. Esse panorama é comum em outros países em desenvolvimento,

onde a infra-estrutura de água e esgoto urbana não atende a uma grande parcela

da população.

3 – Revisão Bibliográfica

3.2.1 Ciclo urbano da água

O sistema urbano convencional de uso da água apresenta, hoje, um ciclo

imperfeito. A água é bombeada de uma fonte local, é tratada, utilizada e, depois,

retornada para o rio ou lago, para ser bombeada novamente. Entretanto, a água

que é devolvida raramente possui a mesma qualidade que a água receptora (ou a

água original, como foi extraída da natureza). Sais, matéria orgânica, calor e

outros resíduos que caracterizam a poluição da água são agora encontrados.

Segundo Otterpohl et al. (1997), os sistemas tradicionais de saneamento

produzem um fluxo linear de materiais, causando acumulação e mistura do ciclo

da água com o ciclo de alimentos (Figura 3-3). Esse sistema adota a premissa de

que os nutrientes eliminados nas excretas humanas não têm valor significativo, e

devem ser descartados (ESREY et al., 1998).

Outra desvantagem desse sistema são os grandes volumes de água utilizados

para o transporte dos resíduos nas redes coletoras. O sistema mistura

quantidades comparativamente pequenas de substâncias potencialmente

prejudiciais, com grandes quantidades de água, aumentando a magnitude do

problema (LANGERGRABER e MUELLEGGER, 2005). Se por um lado os

problemas urgentes relacionados à higiene são solucionados, por outro, os

impactos ambientais nos recursos hídricos utilizados para o suprimento de água

potável são enormes (OTTERPOHL et al., 2002).

O saneamento ecológico é um caminho alternativo para evitar as desvantagens

de um sistema convencional de esgoto. O paradigma do saneamento ecológico

(EcoSan) é baseado nos caminhos naturais dos ecossistemas e no ciclo fechado

de materiais (Figura 3-4). As excretas humanas (fezes e urina) bem como as

demais águas residuárias domésticas são reconhecidas como um recurso (não

como um resíduo) que pode ser disponível para o reúso (LANGERGRABER e

MUELLEGGER, 2005). O reúso de águas cinza bem como a racionalização do

uso de água potável (foco deste trabalho) é parte integrante e importante desse

ciclo, pois promove a preservação de águas de melhor qualidade para fins

potáveis e reduz a poluição no meio ambiente.

3 – Revisão Bibliográfica

FONTE: Adaptado de OTTERPOHL et al, 1997

Figura 3-3: Fluxo linear de massa em um sistema sanitário tradicional em países industrializados

FONTE: Adaptado de OTTERPOHL et al, 1997

Figura 3-4: Fluxo circular de massa em um possível sistema sanitário sustentável

3 – Revisão Bibliográfica

3.3 Consumo de água

A competitividade pelo uso dos recursos hídricos no mundo está caracterizada

por três grandes demandas: uso urbano ou doméstico, uso industrial e uso

agrícola, estimado e ilustrado na Figura 3-5. Quanto mais alto o nível de

desenvolvimento do país, mais água é utilizada para fins industriais e urbanos e

menos para a agricultura.

69%

23%

Uso Agrícola

Uso industrial

Uso urbano

FONTE: HINRICHSEN et al., 1997

Figura 3-5: Distribuição do consumo de água no mundo

O uso da água para consumo nas áreas urbanas subdivide-se em três categorias

(Tomaz, 2000):

 Consumo residencial: relativo a residências unifamiliares e edifícios

multifamiliares;

 Consumo comercial: relativo a restaurantes, hospitais e serviços de

saúde, hotéis, lavanderias, autoposto e lava a jatos, clubes

esportivos, bares, lanchonetes e lojas;

 Consumo público: relativo aos edifícios públicos, escolas, parque

infantil, prédios de unidade de saúde pública, cadeia pública e todos

os edifícios municipais, estaduais e federais existentes.

3.3.1 Consumo de água residencial

O consumo de água residencial pode constituir mais da metade do consumo total

de água nas áreas urbanas. Na região metropolitana de São Paulo, o consumo

3 – Revisão Bibliográfica

de água residencial corresponde a 84,4% do consumo total urbano (incluindo

também o consumo em pequenas indústrias). Na cidade de Vitória, a

porcentagem desse consumo é bem similar, correspondendo a aproximadamente

85% desse total (dados da CESAN de 2002 e 2003) (RODRIGUES, 2005).

A quantidade de água consumida em uma residência depende de uma série de

fatores, que vão desde variáveis comportamentais até variáveis físicas e

econômicas. Arbués et al. (2003) realizou um estado da arte sobre vários

procedimentos estatísticos utilizados para estimativa da demanda de água em

residências, tomando como base as diversas variáveis que determinam esse

consumo. Algumas delas são: a tarifa exercida, renda familiar, condições

climáticas (precipitação, temperatura); características das residências (tamanho,

se possui área externa ou não), moradores (quantidade e faixa etária).

O Documento Técnico de Apoio (DTA) E1, do PNCDA (Programa Nacional de

Combate ao Desperdício de água), apresenta metodologias e equipamentos

necessários para se chegar à caracterização do consumo de água de habitações

unifamiliares brasileiras (ROCHA et al., 1998).

O consumo de água residencial inclui tanto o uso interno quanto o uso externo a

residências. Em edificações residenciais, os usos de água internos distribuem-se

principalmente em atividade de limpeza e higiene, enquanto que os externos

ocorrem devido à irrigação, lavagem de veículos, piscinas, entre outros.

Estudos realizados pelo Ministério das Cidades no âmbito do Programa de

Modernização do Setor de Saneamento - PMSS (2004) mostraram no Diagnóstico

dos Serviços de Água e Esgoto de 2003 que o consumo per capita médio no

Brasil é de 141,0 L/hab.dia. Em termos regionais, destaca-se a Região Sudeste

que apresentou um consumo per capita de 174,0 L/hab.dia, superior a média do

país (Tabela 3-1. De acordo com esse mesmo estudo, a CESAN (Companhia

Espírito-Santense de Saneamento) apresentou um consumo per capita de 194,9

L/hab.dia. Isso evidencia que um gasto excessivo é atribuído a esse setor.

3 – Revisão Bibliográfica

Tabela 3-1: Consumo de água médio per capita e por economia em cada região geográfica no

Brasil

Por habitante

(L/hab.dia)

Por economia

(m³/economia.mês)

Norte 111,7 16,1

Nordeste 107,3 12,5

Sudeste 174,0 15,9

Sul 124,6 11,7

Centro-Oeste 133,6 13,4

Brasil 141,0 14,1

Consumo médio de água

Região

FONTE: PMSS (2004)

3.3.2 Distribuição do consumo de água residencial

O conhecimento dos consumos específicos de água que ocorrem nos diversos

pontos de utilização de uma residência é de fundamental importância para se

saber onde se deve priorizar as ações de conservação do uso da água em

edificações.

A Tabela 3-2 mostra algumas experiências que realizaram a parametrização do

consumo de água em edificações, bem como uma simulação do consumo de

água em uma residência de classe media brasileira, realizada por uma

conceituada empresa do ramo de peças e aparelhos sanitários (Deca).

A Universidade de São Paulo (USP), em parceria com a Deca, realizou um

estudo em um prédio da própria universidade. Já o documento técnico de apoio

E1, do PNCDA, apresenta uma caracterização do consumo de água para um

apartamento situado em um conjunto residencial para população de baixa renda

(ROCHA et al., 1998).

A NSWHealth (2000) e o EPA (1992) apresentam dados sobre domicílios

australianos e americanos respectivamente. Jensen (1991, apud TOMAZ, 2000)

apresentou a distribuição de consumo de água médio em residências na

Dinamarca.

3 – Revisão Bibliográfica

Tabela 3-2: Distribuição do consumo de água em edificações domiciliares

Simulação

Deca *

Prédio USP*

PNCDA

(BRASIL, 1998)

Austrália

(NSWhealth, 2000)

Dinamarca

(Jensen,1991)

EUA

(

EPA, 1992)

72% 63% 68% 70% 50% 74%

Bacia sanitária 14% 29% 5% 32% 20% 41%

Pia 12% 6% 8% 5% 10% -

Chuveiro 47% 28% 55% 20% 33%

Banheira - - - - -

15% 22% 18% 7% 25% 5%

Pia de cozinha 15% 17% 18% 5% 5%

Máq de lavar louça - 5% - 20% -

13% 15% 14% 23% 15% 21%

Máq de lavar roupa 8% 9% 11% 23% 15% 21%

Tanque - 6% 3% - - -

Torneira de uso geral 5% - - - - -

Limpeza - - - - - -

0% 0% 0% 10% 0%

Outros - - - - -

Lavagem de carro - - - - 10% -

Vazamentos - - - - -

* Disponível na Homepage da Deca

** Citado em Tomaz (2000)

Setor da residêcia

Cozinha

Área de serviço

Outros

Banheiro

33%

Pela análise da tabela 3-2, é possível identificar que o banheiro é o ponto de

maior consumo de água, independentemente da região onde se encontra a

edificação, representando mais da metade do consumo de água nas residências.

A bacia sanitária e o chuveiro, em alguns locais, possuem um consumo

relativamente semelhante, justificando a necessidade de se investirem esforços e

recursos em pesquisas sobre práticas de reúso.

3.4 Conservação de água potável

Santos (2002) conceitua “Conservação de água” como sendo um conjunto de

ações que propiciam a economia de água seja nos mananciais, seja no sistema

público de abastecimento de água, seja ainda nas habitações.

Restringindo-se ao cenário das habitações, de acordo com o Manual de

Conservação e Reúso de Água em Edificações elaborado pela FIESP (2005), a

conservação da água pode ser definida como qualquer ação que: reduza a

quantidade de água extraída em fontes de suprimento; reduza o consumo de

água; reduza o desperdício de água; aumente a eficiência do uso da água; ou

ainda aumente a reciclagem e o reúso de água.

3 – Revisão Bibliográfica

É oportuno destacar que, com relação à tipologia das ações de economia, elas

podem ser de uso racional de água e de uso de fontes alternativas.

3.4.1 Uso racional de água

As ações de uso racional de água são basicamente de combate ao desperdício

quantitativo, como a priorização do uso de aparelhos sanitários economizadores

de água, o incentivo à adoção da medição individualizada, a conscientização do

usuário para não desperdiçar água no ato do uso, a detecção e controle de

perdas de água no sistema predial de água fria, o estabelecimento de tarifas

inibidoras do desperdício, entre outras (SANTOS, 2002).

3.4.1.1 Aparelhos economizadores de água

Os desperdícios de água verificados em bacias sanitárias, torneiras, chuveiros,

mictórios e outros componentes ocorrem pelos seguintes motivos: vazão

excessiva, tempo de utilização prolongado, dispersão do jato e por vazamentos.

Todos esses fatores, com exceção do vazamento, podem ser controlados através

de componentes adequados às condições físicas e funcionais do local

(OLIVEIRA, 2005).

A concepção de sistemas economizadores de água preconiza um menor

consumo, um melhor desempenho e menor influência da ação do usuário na

economia de água. Existe uma série deles disponível no mercado, como bacias

sanitárias de volume reduzido ou com duplo acionamento (3 ou 6 L), chuveiros e

lavatórios com volumes fixos de descarga, arejadores, etc.

No manual de Conservação e Reúso de Água em Edificações (FIESP, 2005)

existem alguns estudos de caso que retratam a economia de água através da

implantação de alguns desses tipos de aparelhos. Um dos estudos de caso é

referente à aplicação de registros restritores de vazão em um edifício residencial

e em um hotel de São Paulo. Eles proporcionaram a redução de 73% e 81% do

consumo de água, respectivamente.

3 – Revisão Bibliográfica

3.4.1.2 Medição individualizada

A medição individualizada nas residências é outro fator que afeta o consumo de

água. Quando se paga proporcionalmente aos volumes consumidos, há uma

tendência de redução no consumo de água. No Canadá, um estudo feito em

1999, pelo Governo de British Columbia, mostrou que as residências que não

possuíam medição individualizada consumiram 70% a mais água (457 L/hab.dia)

do que as que possuíam esse tipo de medição (269 L/hab.dia).

3.4.1.3 Fontes alternativas de água

As fontes alternativas de água são fontes opcionais àquelas normalmente

disponibilizadas às habitações (água potável). Destacam-se a água cinza, a água

de chuva, a água subterrânea, a água mineral envasada e a água distribuída em

caminhões-pipas.

A utilização da água de chuva como fonte alternativa trata-se de uma das

soluções mais simples e baratas para preservar a água potável. Ela é viável

principalmente nas regiões onde o regime pluviométrico é generoso em termos

quantitativos e distributivos ao longo do ano.

A utilização da água da chuva nas edificações é uma prática antiga que foi um

pouco esquecida quando os sistemas públicos de abastecimento foram

implementados. Atualmente, a sua utilização voltou a ser realidade e faz parte da

gestão moderna de grandes cidades e de países desenvolvidos. Vários países

europeus e asiáticos utilizam amplamente a água da chuva nas residências para

usos que não requerem qualidade de água potável, como a descarga de vasos

sanitário, a lavagem de roupas, calçadas e carros e a rega de jardins (MAY,

2004).

A configuração básica de um sistema de aproveitamento de água de chuva

consta da área de captação (telhado, laje, piso), dos sistemas de condução de

água (calhas, condutores verticais e horizontais), da unidade de tratamento da

água (reservatório de coleta de primeira chuva, filtros e desinfecção) e do

3 – Revisão Bibliográfica

reservatório de acumulação. Em alguns casos, pode ser necessário um sistema

de recalque, o reservatório superior e a rede de distribuição.

A qualidade da água de chuva pode ser afetada por diversos fatores, como a

localização geográfica, presença de vegetação, condições meteorológicas,

estação do ano, presença de carga poluidora (indústria) e condições da superfície

de captação. Portanto, é de suma importância proceder a caracterização da água

da chuva da região para melhor conhecê-la, possibilitando assim o seu

aproveitamento de forma segura. Vaccari et al. (2005) estudaram a qualidade da

água da chuva do município de Vitória e observaram que a sua qualidade atende

aos padrões de qualidade de água de reúso classe 1, segundo o manual

“Conservação e Reúso da Água em Edificações”, exceto para coliformes totais,

se o primeiro 1,5mm de chuva for eliminado.

3.5 As cores das águas

O conceito de saneamento ecológico é baseado no princípio de separação dos

fluxos dos diferentes tipos de efluentes domésticos, de acordo com suas

características, visando reutilizá-los ou minimizá-los para reduzir sua liberação ao

meio ambiente. A Figura 3-6 mostra um modelo de gerenciamento das águas em

escala residencial, com linhas de suprimento águas e de produção de águas

residuárias diferenciadas conceitualmente pelas cores das águas (Gonçalves,

2004 / PROSAB plano de integração).

3 – Revisão Bibliográfica

c Suprimento de água convencional, a partir da rede pública.

d Coleta e aproveitamento de água de chuva a partir do telhado da edificação;

e Coleta, tratamento e reúso das águas cinza na descarga de vasos sanitários;

f Coleta, tratamento e reúso de águas amarelas (urina) na agricultura;

g Coleta, tratamento e reúso das águas negra na agricultura;

Figura 3-6: Esquema de um sistema de gerenciamento de águas em uma edificação

Com base em Otterpohl (2001), o esgoto sanitário gerado nas residências pode

ser segregado da seguinte forma:

 Água negra (blackwater): efluente proveniente dos vasos sanitários,

incluindo fezes, urina e papel higiênico, principalmente;

 Água cinza (greywater): águas servidas, excluindo o efluente dos

vasos sanitários;

 Água amarela: representando somente a urina.

 Água marrom: representando somente as fezes.

A caracterização destes diferentes tipos de águas residuárias é de fundamental

importância para o sucesso dos projetos de reúso. Quanto mais informações se

obtiver do efluente, melhor se poderá caracterizá-lo e, assim, escolher o

tratamento mais adequado, atendendo aos requisitos de qualidade exigidos para

o reúso que se deseja.

Agricultura

Lodo

Agricultura

Lodo

3 – Revisão Bibliográfica

3.6 Tipos de reúso

Mancuso & Santos (2003) classificam o reúso de água, em geral, em: potável e

não-potável. Essa classificação foi adotada por esses autores pela sua

praticidade e facilidade.

O reúso potável divide-se em direto e indireto. O reúso potável direto ocorre

quando o esgoto é recuperado por meio de tratamento avançado e reutilizado

diretamente no sistema como água potável e, o indireto ocorre quando o esgoto,

após o tratamento, é disposto nas coleções de águas superficiais ou

subterrâneas para diluição, purificação natural e subseqüente captação,

tratamento e finalmente utilizado como água potável.

Já o reúso não-potável é dividido de acordo com sua finalidade, como por

exemplo: para fins agrícolas, industriais, domésticos, recreacionais, para

manutenção de vazões, para aqüicultura e para recarga de aqüíferos

subterrâneos.

O reúso de água cinza enquadra-se no reúso não-potável. Ela pode ser utilizada

para todos os fins citados acima, destacando-se, principalmente, o reúso

doméstico (rega de jardins residenciais, lavagem de veículos e de áreas

impermeáveis, descarga de vasos sanitários) e agrícola. Segundo Eriksson et al.

(2002), diferentes tipos de água cinza podem ser adequados para diferentes tipos

de reúso e irá requerer diferentes tipos de tratamento, dependendo do reúso que

se pretende dar a ela.

3.7 Água cinza

O termo água cinza é utilizado, em geral, para água servida originada em

residências (ou também escolas, escritórios ou edifícios públicos), que não possui

contribuição de efluentes de vasos sanitários. É a água residuária proveniente do

uso de lavatórios, chuveiros, banheiras, pias de cozinha, máquina de lavar roupa

e tanque (JEFFERSON et al., 1999; ERIKSSON et al., 2002; OTTOSON e

3 – Revisão Bibliográfica

STENSTRÖM, 2003). Alguns autores, como Nolde (1999) e Christova-Boal et al.

(1996), não consideram como água cinza o efluente oriundo de cozinhas, por

considerá-lo altamente poluído, putrescível e com inúmeros compostos

indesejáveis, como por exemplo, óleos e gorduras.

3.7.1 Características qualitativas da água cinza

A água cinza é geralmente originada pelo uso de sabão ou de outros produtos

para lavagem do corpo, de roupas ou de limpeza em geral (JEFFERSON et al.,

1999). Ela varia em qualidade de acordo com a localidade e nível de ocupação da

residência, faixa etária, estilo de vida, classe social e costumes dos moradores

(NSWHEALTH, 2000) e com o tipo de fonte de água cinza que está sendo

utilizado (lavatório, chuveiro, máquina de lavar, etc.) (NOLDE, 1999). Outros

fatores que, segundo Eriksson et al. (2002), também contribuem para as

características da água cinza são: a qualidade da água de abastecimento e o tipo

de rede de distribuição, tanto da água de abastecimento quanto da água de

reúso. A Tabela 3-3 mostra características físico-químicas e microbiológicas de

águas cinza originadas de várias fontes dentro de uma residência.

3 – Revisão Bibliográfica

Tabela 3-3: Características das águas cinza originadas de várias fontes

Chuveiro/

Banheira

Pia de

Cozinha

Lava

Louças

Lava Roupas

Enxague de

roupa

Banheiro Lavanderia Banheira Lavatório Chuveiro

Pia de

Cozinha

Físicos

mg/l exceto onde indicado

Temperatura ( °C ) 29 27 38 32 28

Turbidez ( NTU ) 60 - 240 50 - 210

ST 250 2410 1500 1340 410

SST 120 720 440 280 120 54 181 200 235

Químicos

mg/l exceto onde indicado

pH 6,4 - 8,1 9,3 - 10

Condutividade (

S/cm)

82 - 250 190 - 1400

Alcalinidade 24 - 43 83 - 200

DBO5

170 1460 1040 380 150 76 - 200 48 - 290

DQO 210 298 501 644

Óleos e Graxas 37 - 78 8,0 - 35

Cloreto 9,0 - 18 9,0 - 88

Nutrientes

mg/l exceto onde indicado

N-total 17 74 40 21 6

NTK 4,6 - 20 1,0 - 40

NH4-N

2 6 4.5 0,7 0,4 <0,1 - 15 <0,1 - 1,9 1,1 0,3 1,2 0,3

NO3-N

0,4 0,3 0,3 0,6 0,4 4,2 6 6,3 5,8

NO3 & NO2

<0 0,10 - 0,31

P-total 2 74 68 57 21 0,11 - 1,8 0,062 - 42

1 31 32 15 4 5,3 13,3 19,2 26

Microbiológicos

por 100 ml exceto onde indicado

ColiformesTotais

70-8200

85 - 8,9x10

190 - 1,5x10

500-2,4 x 10

2,3 x 10

-3,3 x 10

Coliformes Fecais

1-2500

9 - 1,6x10

35 - 7,1x10

170-3,3 x 10

110 -1,09x10

Cripistoridium

nd nd

Salmonela

* Citado em Eriksson et al. (2002)

Tipos de água Cinza

Siegrist et al. (1976) *

Parâmetros

Christova-Boal et al. (1998) Almeida et al. (1999)

3.7.1.1 Características físicas

Os parâmetros físicos mais relevantes são: temperatura, cor, turbidez e o

conteúdo de sólidos suspensos. Altas temperaturas podem ser indesejáveis

devido ao favorecimento do crescimento de microorganismos; já as medidas de

turbidez e sólidos suspensos podem dar alguma informação a respeito do

conteúdo de partículas e colóides que poderiam induzir ao entupimento de

instalações de transporte e tratamento desses efluentes. Embora o conteúdo de

sólidos esperados na água cinza seja menor, de acordo com Gray e Becker

(2002), aproximadamente 32,7% da carga do esgoto convencional, esses

problemas relacionados com entupimento de tubulação não podem ser

negligenciados. A razão disso é que esses colóides combinados com os

surfactantes (oriundo dos detergentes) podem causar estabilização na fase sólida

devido à adsorção do surfactante na superfície do colóide (ERIKSSON et al.,

2002).

3 – Revisão Bibliográfica

3.7.1.2 Características químicas

As características químicas serão divididas de acordo com o tipo de composto

presente.

• Compostos orgânicos

O valor de DBO (demanda bioquímica de oxigênio) e de DQO (demanda química

de oxigênio) irá indicar o risco de depleção de oxigênio devido à degradação da

matéria orgânica durante o transporte e estocagem e, ligado a isso, o risco de

produção de sulfeto. A maior parte da DQO é derivada dos produtos químicos

utilizados nas residências, como produtos de limpeza e detergentes. Espera-se,

então, que os níveis de DQO sejam próximos aos encontrados para o esgoto

doméstico convencional, enquanto que para as concentrações de DBO esperam-

se valores mais baixos (ERIKSSON et al., 2002).

Segundo Gray e Becker (2002), água cinza contribui com aproximadamente

39,1% da carga de DQO de uma residência. Sendo que o efluente da cozinha

contribui com 7,4%, o do banheiro (excluindo o vaso sanitário) com 15,4% e o da

lavanderia com 9,0%.

• Compostos nitrogenados e fosforados (nutrientes)

Com relação aos nutrientes, as concentrações de nitrogênio total na água cinza

são mais baixas do que no esgoto convencional, visto que a principal fonte desse

nutriente é a urina e ela não está presente na água cinza. Dessa forma, quem

mais contribui para os níveis de nitrogênio na água cinza é o efluente da cozinha.

Entretanto, em algumas residências tem-se o costume de urinar durante o banho

(ERIKSSON et al., 2002).

Já para o fósforo, sua principal fonte são os detergentes, principalmente em

locais onde ainda é permitido o uso de detergentes contendo fosfatos

(ERIKSSON et al., 2002). Em locais onde o uso desses detergentes não é

3 – Revisão Bibliográfica

permitido, o conteúdo de fósforo na água cinza tende a ser 70% menor

(OTTERPOHL, 2001).

A água cinza contribui, em geral, com apenas 7,7% da carga de nitrogênio total,

com 2,3% da carga de amônia e com 12,4% da carga de fósforo em uma

residência (GRAY E BECKER, 2002)

• Compostos de enxofre

Assim como no esgoto sanitário, o íon sulfato (SO

-2

) está presente nas águas

cinza. Entretanto, na águas cinza essas concentrações são um pouco

preocupantes em virtude da rapidez com que esta se torna anaeróbia (melhor

explicado no item 3.7.2).

Em condições anaeróbias, os sulfatos são reduzidos a sulfetos através de

reações decorrentes da ação bacteriológica e, os sulfetos podem se combinar

com o hidrogênio formando o sulfeto de hidrogênio ou gás sulfídrico (H

(METCALF e EDDY, 1991). Simplificando as reações:

M COOHSSOOrgânicaatéria

bactéria

++⎯⎯→⎯+

−−

SHHS

2 ⎯→⎯+

+−

A preocupação está justamente em função da formação de H

S, pois estes,

quando observados acima de 1mg/L, geram maus odores.

• Outros componentes

O pH na água cinza depende basicamente do pH da água de abastecimento.

Entretanto, alguns produtos químicos utilizados podem contribuir para aumento o

do mesmo. Além disso, as medidas de alcalinidade e dureza (de maneira similar

às de turbidez e sólidos suspensos) dão alguma informação a respeito do risco

de entupimento das tubulações (ERIKSSON et al., 2002).

3 – Revisão Bibliográfica

Alguns produtos químicos são esperados que estejam presentes na água cinza,

constituindo um grupo heterogêneo de compostos. Eles são originados pelo uso

de sabões, detergentes, xampus, perfumes, tinturas, produtos de limpeza, entre

outros. O efluente da cozinha ainda possui lipídios (óleos e gorduras), chá, café,

amido solúvel, glicose, entre outros. Já na lavanderia, diferentes tipos de

detergentes, alvejantes e perfumes são utilizados. Dentro de toda essa gama de

substâncias, uma maneira de selecionar compostos realmente relevantes para

caracterização de uma água cinza poderia ser baseada nos compostos

encontrados em produtos residenciais, juntamente com a identificação do risco

ambiental que eles proporcionam. O principal composto da lista são os

surfactantes (ex: não-iônico, aniônico e anfóteros) utilizados em detergentes e

produtos de higiene pessoal (ERIKSSON et al., 2002).

De acordo com Grey e Becker (2002), a carga de óleos e graxas na água

cinza é de 61,5% da carga de um esgoto residencial convencional.

3.7.1.3 Características microbiológicas

No que diz respeito às características microbiológicas, embora a água cinza não

possua contribuição dos vasos sanitários, de onde provém a maior parte dos

microorganismos patogênicos, algumas atividades como limpeza das mãos após

o uso do toalete, lavagem de roupas fecalmente contaminadas (ex: fraldas) ou o

próprio banho são algumas das possíveis fontes desses agentes na água cinza

(OTTOSON e STENSTRÖM, 2003).

Segundo Ottoson e Stenström (2003), os risco à saúde humana dependem: do

tipo de patógenos, do tratamento aplicado e da rota de exposição. A presença de

Escherichia coli ou outros organismos entéricos indica a contaminação fecal e a

possibilidade de presença de patógenos intestinais, como Salmonella ou vírus

entéricos, na água cinza. Grandes quantidades de coliformes fecais são

indesejáveis e implicam uma maior chance de contágio em humanos durante o

contato com a água cinza reutilizada (ROSE et al., 2002). Entretanto, esse

indicador pode, em alguns casos, superestimar os riscos devido ao seu potencial

de crescimento dentro do sistema (OTTOSON e STENSTRÖM, 2003). Estudos

3 – Revisão Bibliográfica

feitos por Rose et al. (2002) com análise de água cinza estocada mostram que a

quantidade de bactérias aeróbias, como os coliformes termotolerantes, aumenta

muito durante as primeiras 48 horas de estocagem e depois fica relativamente

estabilizada pelos próximos 12 dias.

3.7.2 Diferença entre as parcelas do esgoto doméstico

Alguns engenheiros sanitaristas conservadores mantêm o conceito de que

“esgoto é esgoto” independente de ser somente água cinza ou esgoto (água

cinza mais água negra misturada). Uma razão para esse conservadorismo é o

fato de a água cinza, quando estocada sem tratamento por alguns dias, ter

características semelhantes a de um esgoto convencional, pois ambos terão mau

cheiro (anaerábios) e uma grande quantidade de bactérias. Entretanto, as

diferenças são muito mais importantes do que suas similaridades.

As diferenças em termos quantitativos e qualitativos estão exemplificadas na

Figura 3-7. Essas características demonstradas na figura foram de um projeto

piloto realizado em Lübeck (Alemanha) para uma nova comunidade de

aproximadamente 400 pessoas, utilizando toaletes a vácuo, segregação das

águas resíduárias e destinações diferentes a cada uma delas (OTTERPOHL,

2001).

Outra diferença é que as fontes de água cinza, encontradas na cozinha, na

lavanderia e nos banheiros (chuveiros e lavatórios), possuem densidade de

patógenos inferior às encontradas nos resíduos dos vasos sanitários. A Figura 3-

8 mostra uma comparação das densidades de E. coli entre a água cinza e o

esgoto doméstico combinado bruto em termos de unidades logarítmicas por

100ml.

3 – Revisão Bibliográfica

98%

0,2%

44%

11%

45%

40%

35%

25%

85%

Água cinza Água amarela Água marrom

DQO

TOT

Volume

FONTE: Adaptado de OTTERPOHL, 2001

Figura 3-7: Distribuição de alguns compostos nas parcelas do esgoto doméstico

Água cinza Esgoto combinado

E. coli (log/100mL)

FONTE: Adaptação von Sperling (2005); Ottoson e Stenström (2003)

Figura 3-8: Comparação entre a densidade de E. coli na água cinza e no esgoto doméstico

combinado

Entretanto, a diferença mais significante entre as águas negras (fezes+urina) e as

águas cinza está na taxa de decaimento de poluentes em cada uma. As curvas

de DBO podem demonstrar o quanto o grau de oxidação de um material pode

afetar a quantidade de oxigênio ao longo do tempo (Figura 3-9). Apesar da

diferença dos compostos orgânicos presentes, os processos de decomposição

podem ser descritos como uma reação de primeira ordem, expressa de acordo

com a seguinte equação diferencial:

⋅−=

. Onde, L é concentração de

3 – Revisão Bibliográfica

DBO remanescente (mg/L); t é tempo (dia); e K

é o coeficiente de

desoxigenação (dia

-1

Quanto menor o valor de K

mais lenta é a decomposição. Como a matéria

orgânica presente nas águas negras já foi exposta a uma das mais eficientes

“estações de tratamento”, o sistema digestivo humano, é justificável que os

resíduos desse processo não se decomponham tão rapidamente quando

misturados com a água. Em contrapartida, a rápida taxa de decaimento na água

cinza pode ser explicada pela presença de compostos orgânicos de degradação

mais fácil e, conseqüentemente, mais disponíveis para os microrganismos.

Em virtude disso, a água cinza, quando armazenada sem tratamento, decompõe-

se rapidamente (consumindo o oxigênio), tornando-se anaeróbia. Quando atinge

esse estado séptico, a água cinza forma um lodo que pode sedimentar ou flotar,

dependendo do conteúdo de gás e da densidade do mesmo. A água cinza séptica

pode então exalar mau cheiro assim como as águas negras e conter também

bactérias anaeróbias que podem ser patogênicas ao homem. Conseqüentemente,

o sucesso dos tratamentos da água cinza está ligado à utilização de processos

que as tratem antes delas se tornarem anaeróbias.

3 – Revisão Bibliográfica

FONTE: OLSON et al. (1968, citados em www.greywater.com)

Figura 3-9: Comparação entre a taxa de decomposição da água cinza e da água negra

3.7.3 Características quantitativas da água cinza

Os aspectos quantitativos, tanto de produção quanto de demanda de água cinza,

estão muito relacionados com o consumo de água dentro das residências, que

variam principalmente de acordo com a região, com o clima e com os costumes

dos habitantes. Características como vazão específica dos aparelhos sanitários,

associadas à realidade de seus usos (freqüência e duração de uso), permitem

estimar a vazão diária de água cinza a ser produzida (SANTOS, 2002). Uma

pesquisa realizada por Rocha et al. (1998), dentro do Programa de Nacional de

Combate ao Desperdício de Água (PNCDA), mostra que a determinação da

caracterização do consumo de água em residências tem sido feita em alguns

poucos países do Hemisfério Norte e os correspondentes valores, por falta de

3 – Revisão Bibliográfica

outros válidos, têm sido utilizados pelas equipes técnicas brasileiras, apenas

como referência, mostrando a necessidade urgente de levantamentos relativos à

realidade brasileira.

Em 1972, na Inglaterra, Gibson (1972 apud ROCHA et al., 1998) aplicou uma

metodologia que consistia na instalação, em todos os pontos de utilização de

água, de sensores de fluxo associados a hidrômetros instrumentados, que por

sua vez foram interligados a um gravador de fita magnética para registro das

ocorrências de passagem de água e registro do correspondente volume, mais o

horário de início e fim do evento. Os sinais gravados na fita passavam por um

decodificador, que comandava uma máquina de perfuração (punch-paper), que

gerava fita de papel perfurada. Esta fita servia como entrada de dados para um

computador que realizava o tratamento dos dados dos consumos registrados

obtendo gráficos do tipo histogramas diários de uso dos pontos de utilização.

Em 1979, na Suécia, Holmberg e Olsson (1979 apud ROCHA et al., 1998)

realizaram uma investigação em um prédio com vinte apartamentos, onde foram

instalados, nos pontos de utilização, sensores de fluxo e hidrômetros

instrumentados, mais sensores de pressão e temperatura. Todos os sensores

foram conectados a um equipamento de aquisição de dados, que registrava a

ocorrência dos eventos em um disquete, para ser, posteriormente, lido em

computador (ou microcomputador), para tratamento e análise dos dados. No

computador foram desenvolvidos programas para tratamento dos dados que

permitiram a confecção de gráficos da distribuição do consumo de água dos

apartamentos estudados ao longo do dia.

No Brasil, a partir da década de 90, algumas pesquisas têm sido desenvolvidas

pelo IPT (Instituto de Pesquisa e Tecnologia) no intuito de estabelecer um

processo metodológico para realização de campanhas de medição do consumo

de água em residências brasileiras, empregando equipamentos de monitoramento

automático em cada um dos pontos de utilização de água (ROCHA et al., 1998).

Um fator-chave para o sucesso de um sistema de reúso é o balanço entre o

suprimento e a demanda de água cinza. Estudos feitos por Surendran e Wheatley

(1998, apud Jefferson et al., 1999), em uma universidade, mostram que o volume

3 – Revisão Bibliográfica

acumulado de água cinza gerado e o volume requerido pelas descargas dos

vasos sanitários em um dia são bastante semelhantes. Entretanto a dinâmica da

situação não é tão ideal. A água cinza é produzida em um tempo ligeiramente

deslocado de quando a descarga dos vasos é acionada e, além disso, ela é

gerada em curtos períodos de tempo, ao passo que a descarga dos vasos

sanitários ocorre de maneira mais consistente ao longo do dia. Isso geralmente

resulta em um déficit de água durante a tarde e a madrugada, como mostra a

Figura 3-10. A utilização de reservatórios de estocagem pode corrigir esse déficit,

mas aumenta substancialmente o tamanho de todo o sistema.

FONTE: Surendran e Wheatley (1998, apud JEFFERSON et al., 1999)

Figura 3-10: Produção típica de água cinza e descargas de vasos sanitários requeridas em uma

universidade

3.8 Tratamento da água cinza – Algumas práticas atuais

A análise das características do efluente, conjuntamente com os requisitos de

qualidade requeridos para a aplicação de reúso desejada, geralmente define o

tipo de tratamento a ser adotado.

Consumo de água (l/hab.dia)

3 – Revisão Bibliográfica

Em se tratando de reúso de água, devido à grande variabilidade tanto da fonte

quanto da própria finalidade a que se destina o efluente tratado, ou o tipo de

reúso pretendido, uma gama de sistemas ou seqüências de processos são

possíveis de serem concebidos (MANCUSO e SANTOS, 2003). Os processos

desenvolvidos variam desde sistemas simples em residências até séries de

tratamentos avançados para reúso em larga escala (JEFFERSON et al., 1999).

3.8.1 Sistemas simplificados tipo dois-estágios (two-stage system)

A filtração grosseira seguida de desinfecção é uma tecnologia comumente

utilizada no Reino Unido para reúso doméstico e várias empresas fabricam

sistemas de tratamento de reúso que se baseiam nesse processo de dois

estágios (two-stage process) (Figura 3-11). Segundo Jefferson et al. (1999) o

processo genérico emprega um curto período de detenção hidráulica. Assim a

natureza química da água cinza permanece inalterada e apenas um mínimo

tratamento é requerido. A desinfecção pode ser feita utilizando tanto cloro como

bromo, sendo eles dispersos na forma de pastilhas que se dissolvem lentamente

ou através de dosagem de solução líquida. Entretanto, concentrações de matéria

orgânica elevadas limitam a eficiência da desinfecção química, pois dificultam a

difusão do desinfetante, aumentam a demanda do agente desinfetante e, no caso

do cloro, pode gerar subprodutos como cloraminas e trihalometanos

Hill et al. (2003) mostram o monitoramento de um sistema que foi implantado por

uma empresa britânica em cinco novas residências em Aylesbury (Inglaterra),

utilizando o bromo como desinfetante. Este monitoramento mostrou uma

concentração de DBO

remanescente relativamente alta (22-87mg/l) e apresentou

alguns problemas operacionais como, o entupimento na tubulação de entrada do

filtro, falha na bomba e insuficiência na desinfecção.

Um outro sistema de reúso implantado em um apart-hotel, localizado na Ilha de

Mallorca (Espanha) utilizou processos de sedimentação, filtração (filtro de tela de

nylon) e desinfecção (hipoclorito de sódio). Resultados satisfatórios foram

obtidos, através do controle adequado das condições operacionais (período de

estocagem inferior a 48 horas e concentração de cloro residual ≥ 1 mg/L nas

3 – Revisão Bibliográfica

descargas dos toaletes). A qualidade da água de reúso (turbidez 16,5 NTU e SST

18,6 mg/L) foi bem aceita pelos hóspedes do hotel, embora para alguns

parâmetros estivesse aquém dos padrões estabelecidos para água potável

(MARCH et al., 2004).

FONTE: HILL et al., 2003

Figura 3-11: Esquema de um sistema de reúso de água cinza utilizando o processo dois-estágios

3.8.2 Sistemas físicos e físico-químicos

Os processos físicos desenvolvidos para o tratamento de águas cinza

compreendem principalmente a filtração com leitos de areia e processos

utilizando membranas, esses últimos geralmente são precedidos de um pré-

tratamento apropriado.

A remoção de sólidos suspensos da água cinza é essencial tanto para irrigação

de jardins quanto para descarga de vasos sanitários. Segundo Christova-Boal et

al. (1996), a utilização de filtros pode propiciar qualidade aceitável para esse tipo

de reúso. Em alguns locais experimentais a remoção do material suspenso foi

alcançada através de um sistema de filtros com três estágios (CHRISTOVA-BOAL

et al., 1996): pré-filtração (remoção de sólidos grosseiros do efluente de

lavanderia, chuveiro e banheira), filtro de peneira (coleta principalmente de

cabelo, partículas de sabões, fibra de tecidos) e filtro fino (retenção dos

precipitados e do material sedimentado). Os filtros utilizados nesse mesmo

experimento necessitavam de limpezas periódicas com duração de 15 a 20 min,

3 – Revisão Bibliográfica

uma ou duas vezes na semana, dependendo das atividades dentro das

residências. Os resíduos eram dispostos na rede de esgoto ou em latas de lixo.

Os sistemas de membrana oferecem uma barreira permanente para as partículas

suspensas de dimensões superiores ao material da membrana, que podem variar

de 0,5µm, para membranas de microfiltração (MF), até as dimensões moleculares

utilizadas para osmose reversa. Apesar dos sistemas de membranas gerarem

efluentes com baixíssima turbidez e densidade de coliformes abaixo do limite de

detecção, eles apresentam a desvantagem de requererem elevadas demandas

de energia (JEFFERSON et al., 1999).

3.8.3 Sistemas biológicos

O tratamento biológico de água cinza é requerido para remover o material

biodegradável e é indicado especialmente para sistemas de reúso que possuem

grandes redes de distribuição. No Japão, processos com biorreatores de

membranas (do inglês MBR) têm sido muito empregados em sistemas de reúso

de água em edifícios residenciais e comerciais (KISHINO et al., 1996). Esses

processos MBR combinam reatores de lodo ativado com membranas de

microfiltração.

Um edifício na Universidade de Kalmar, na Suécia, com capacidade para 500

alunos, foi equipado com sistema reúso de água cinza (GÜNTHER, 2000). O

tratamento utilizando era composto por sistemas de lagoas e wetlands,

denominados de wetparks (parque molhado). A água cinza gerada no prédio,

originada da lavagem de mão e de pratos, era disposta nas raízes da vegetação

plantada e armazenada em uma lagoa até atingir a outra margem. Esse processo

repetia-se por três vezes para se conseguir uma grande redução de bactérias

patogênicas, DBO e nutrientes (Tabela 3-4). Após a última lagoa, a água seguia

para um filtro de areia e era coletada em um reservatório (Figura 3-12). O tempo

de detenção desse sistema era bastante elevado devido às baixas temperaturas

durante o inverno. De acordo com Günther (2000), os wetparks, além de

proporcionarem o tratamento da água cinza através de wetllands construídas,

funcionavam também como parques para fins recreacionais.

3 – Revisão Bibliográfica

FONTE: Günther (2000)

Figura 3-12: Sistema de wetpark para tratamento de água cinza

Tabela 3-4: Resultados obtidos no sistema wetpark para tratamento de água cinza

Amostras

DBO

(mg/L)

Nitrogênio

(mg/L)

Fósforo (mg/L)

Coliformes

termotolerantes

(cfu/100mL)

Estreptococos

fecais

(cfu/100mL)

Água cinza bruta

47 3,72 3,73

9,4 x 10

3,6 x 10

Pond 1 0,5 0,975 0,372 2,5 x 10

3,61 x 10

Pond 2 0 - - 9,6 x 10

4,32 x 10

Pond 3 0,8 1,9 0,02 1,1 x 10 1,5 x 10

Reservatório final 0 1,618 0,022

1,72 x 10

4,3 x 10

FONTE: Adaptado de Günther (2000)

3.9 Desenvolvimento de processos aeróbios e anaeróbios

no Brasil

Nos últimos anos, diversas pesquisas no âmbito do PROSAB 2 observaram que

as associações do tipo anaeróbio + aeróbio poderiam constituir-se em uma

tecnologia tão eficiente na remoção de matéria orgânica quanto os sistemas

simplesmente aeróbios de tratamento de esgoto. Com a vantagem de ocuparem

um espaço notoriamente inferior e reduzirem significativamente os gastos com

energia elétrica.

As associações anaeróbio+aeróbio são também soluções bastante inteligentes

para a difícil questão do manuseio e disposição final dos lodos aeróbios, uma vez

que estes podem ser encaminhados para que sofram adensamento e digestão no

reator anaeróbio. Assim, observa-se que não há necessidade de digestores

exclusivos para estabilização do lodo aeróbio excedente (VAN HAANDEL e

LETTINGA, 1994), acarretando vantagens operacionais e levando a uma

considerável economia de custos. Outro atrativo está relacionado à possibilidade

3 – Revisão Bibliográfica

de aproveitamento do potencial energético do biogás gerado, para alimentação

dos equipamentos eletromecânicos

Pela análise da Tabela 3-5, pode-se observar algumas vantagens quando os

sistemas aeróbios são combinados com sistemas anaeróbios (reator UASB). A

combinação do UASB com lagoa de polimento apresenta como vantagem

principal a redução dos requisitos de área, quando comparado com a utilização

apenas de lagoa facultativa. Essa vantagem é muito importante quando se trata

de implantar estações de tratamento dentro de áreas urbanas, onde espaço físico

é limitado.

Já a combinação de reatores UASB com sistemas de lodos ativados ou filtros

biológicos aerados submersos apresentam uma redução significativa do consumo

de energia elétrica (potência) e da produção anual de lodo. Von Sperling et al.

(2001) observaram uma economia de 30% no volume total das unidades e 70%

no consumo de energia para aeração, através da conversão de um sistema de

tratamento aeróbio tipo lodos ativados aeração prolongada para um sistema

constituído por uma associação entre UASB e lodos ativados, sendo assegurados

os padrões de qualidade do efluente final.

Tabela 3-5: Característica típica de alguns sistemas de tratamento de esgoto aeróbio e

combinações anaeróbio+ aeróbio

Potência

instalada

(W/hab)

Potência

consumida

(kWh/hab.ano)

Lodo líquido

a ser tratado

(L/hab.ano)

Lodo

desidratado a

ser disposto

(L/hab.ano)

Instalação

(R$/hab)

Manutenção

(R$/hab.ano)

Lagoa facultativa 2,0 - 4,0 0,0 0,0 38 - 90 15 -30 40 - 80 2,0 - 4,0

UASB + Lagoa de polimento 1,5 - 2,5 0,0 0,0 150 - 250 10 - 35 40 - 70 4,5 - 7,0

Lodos ativados convencional 0,12 - 0,25 2,5 - 4,5 18 - 26 1100 - 3000 35 - 90 100 - 160 10 - 20

UASB + Lodos ativados 0,08 - 0,2 1,8 - 3,5 14 -20 180 - 400 15 - 60 70 - 110 7,0 - 12

Biofiltro aerado submerso com nitrificaçao 0,1 - 0,15 2,5 - 4,5 18 - 26 1100 - 3000 35 - 90 70 - 120 8,0 - 15

UASB + Biofiltro aerado submerso 0,05 - 0,15 1,8 - 3,5 14 -20 180 - 400 15 - 55 65 - 100 7,0 - 12

Custos

Área

(m²/hab)

Sistemas

Potência para aeração Volume de lodo

FONTE: Adaptado de von Sperling (2005)

3.9.1 Associação UASB + Biofiltros

Configurações de ETEs associando em série reatores UASB e BFs já têm sido

objeto de pesquisa pela UFES desde 1996 (BOFF, 1996; VERONEZ, 2001). No

Brasil, associações em série de reatores UASB e biofiltros aerados submersos

(BF) já são utilizadas largamente como solução para o tratamento de esgoto em

pequenos e médios municípios (GONÇALVES, et al., 2001).

3 – Revisão Bibliográfica

Uma descrição sucinta desses dois sistemas de tratamento, baseada em von

Sperling (2005), está apresentado a seguir:

• Reator UASB

Nos reatores UASB, a biomassa cresce dispersa e não-aderida a um meio-

suporte, como no caso de filtros anaeróbios. A concentração de biomassa no

reator é bastante elevada e por isso seu volume requerido é bastante reduzido,

em comparação com outros sistemas de tratamento.

O líquido entra no fundo do reator e segue em fluxo ascendente passando pelo

leito de lodo, onde grande parte da matéria orgânica é adsorvida pela biomassa.

Como resultado da atividade anaeróbia, são formados gases (principalmente

metano e gás carbônico). A parte superior do reator apresenta uma estrutura

(geralmente cônica) que possibilita as funções de separação e acúmulo de gás e

de separação e retorno dos sólidos (biomassa). Essa estrutura é denominada

separador trifásico, por separar o líquido, os sólidos e os gases. O gás é coletado

na parte superior do reator e pode ser reaproveitado (energia do metano) ou

queimado. Os sólidos se sedimentam, deslizando pelas paredes do separador.

Dessa forma, tem-se a retenção de grande parte da biomassa no sistema,

alcançada por simples retorno gravitacional. Devido à elevada retenção de

sólidos, a idade do lodo é bastante elevada, e o tempo de detenção hidráulica

pode ser bastante reduzido (da ordem de 6 a 10 horas). O efluente sai, então, do

compartimento de sedimentação relativamente clarificado, e a concentração de

biomassa no reator é mantida elevada.

• Biofiltro

O biofiltro aerado submerso é constituído por um tanque preenchido com material

poroso, através do qual esgoto e ar fluem permanentemente. O biofiltro é,

portanto, um reator trifásico, composto por: fase sólida - constituído pelo meio-

suporte e pelas colônias de microrganismos que nele se desenvolvem; fase

líquida - composta pelo líquido em permanente escoamento em meio poroso; fase

3 – Revisão Bibliográfica

gasosa - formada pela aeração artificial e, em reduzida escala, pelos gases

subprodutos da atividade biológica.

Os biofiltros aerados submersos podem ser constituídos com meios granulares

(BF) ou com meios estruturados (FBAS). Ambos realizam, no mesmo reator, a

remoção de compostos orgânicos solúveis e de partículas em suspensão

presentes no esgoto. No caso dos BFs, o material granular, além de servir de

meio suporte para os microrganismos, constitui-se também de um eficaz meio

filtrante. O mesmo não ocorre com o FBAS, que precisa de decantadores

secundários para retenção da biomassa em suspensão. Entretanto, os BFs

necessitam de lavagens periódicas para eliminar o excesso de biomassa

acumulada no meio suporte. Durante a lavagem, com a alimentação do esgoto

interrompida ou não, são realizadas diversas descargas hidráulicas seqüenciais

de ar e água de lavagem.

Nos sistemas que associam os reatores supracitados (UASB + Biofiltro), o lodo

proveniente da lavagem (BF) ou descarte do dentador secundário (FBAS) é

retornado para dentro do reator UABS, onde o mesmo é adensado e digerido,

conjuntamente com o lodo anaeróbio (Figura 3-13). O lodo misto resultante

necessita apenas de desidratação. Como vantagem, há também a economia de

energia nos biofiltros, advinda da maior eficiência de remoção de DBO nos

reatores UASB.

FONTE: Gonçalves et al. (2001)

Figura 3-13: Croqui de uma ETE do tipo UASB + BFs

3 – Revisão Bibliográfica

3.10 Sistemas anaeróbios + aeróbios em águas cinza

A proposta desta pesquisa de utilizar a associação anaeróbia + aeróbia para o

tratamento da água cinza é em virtude de suas características, apresentadas

anteriormente. A principal delas é devido ao seu conteúdo orgânico ser facilmente

biodegradável.

Outro fator que influenciou nessa escolha foram as condições climáticas

favoráveis encontradas no Brasil. Em Vitória, onde o sistema foi implantado, as

estações do ano não são bem definidas e as temperaturas variam de 18 a 38°C

ao longo de todo o ano. Essa faixa de temperatura é considerada ótima para o

balanço entre o oxigênio dissolvido e a atividade biológica (JORDÃO e PESSOA,

2005).

Segundo Günther (2000), um dos problemas para a adoção de sistemas

biológicos na Suécia são as baixas temperaturas que ocorrem durante o inverno,

que acarretam na baixa atividade biológica e no potencial decrescimento da

condutividade do efluente (causado pelo congelamento).

Diante desse contexto, a tecnologia adotada na pesquisa foi a combinação de um

Reator Anaeróbio Compartimentado (RAC) com um Filtro Biológico Aerado

Submerso (FBAS). Esse tratamento foi ainda complementado com uma etapa de

filtração terciária e de desinfecção.

3.10.1 Reator Anaeróbio Compartimentado - RAC

O avanço da tecnologia de tratamento de esgotos em reatores UASB propiciou o

surgimento de outros reatores similares baseados em sua concepção, de forma a

aperfeiçoar a sua aplicação prática, procurando aproveitar todas as

potencialidades dos processos anaeróbios: a formação e retenção de grande

quantidade de biomassa e a melhoria do contato biomassa – esgoto.

O reator anaeróbio compartimentado (RAC) é uma das variantes do reator UASB.

Ele tem sido estudado com o objetivo de reduzir ainda mais os custos de

implantação e operação proporcionados pelos reatores UASB.

3 – Revisão Bibliográfica

Constitui-se de um tanque de diversas câmaras dispostas em série, cada qual

separada por paredes verticais, com separador trifásico na última câmara. O fluxo

em cada câmara é vertical e ascendente. Em termos de processo, o reator

compartimentado oferece a possibilidade de separar algumas fases do

tratamento, como a digestão anaeróbia e a decantação, proporcionando um

menor fluxo de sólidos para o compartimento de sedimentação e,

conseqüentemente, um efluente anaeróbio mais clarificado.

Em reatores UASB convencionais, a ocorrência de grandes variações de vazões

afluentes pode causar grandes velocidades ascensionais, particularmente nas

aberturas para os compartimentos de decantação (CHERNICHARO e CARDOSO,

1999 apud SOARES et al., 2001). No reator UASB compartimentado, as

variações de vazão são acomodadas em uma, duas ou três câmaras de digestão,

fazendo com que as variações de velocidade ascensional em cada câmara sejam

menores (BRITO et al., 2001). Apesar do bom desempenho dos reatores UASB,

quanto à remoção de matéria orgânica com uma baixa produção de lodo em um

tempo de detenção hidráulica baixo (horas), é necessária uma etapa posterior

para a remoção complementar de matéria orgânica e principalmente de

patógenos, que são pouco afetados pelo tratamento anaeróbio.

3.10.2 Filtro biológico aerado submerso - FBAS

Os filtros biológicos aerados submersos (FBAS), também conhecidos como

sistemas de aeração por contato, têm sido utilizados por mais de 50 anos no

tratamento de esgoto sanitário. Pedra, coque, ripas de madeiras e material

cerâmico eram alguns dos materiais suportes, utilizados no passado. Com o

advento do material de contato feito de plástico, os filtros continuam atraindo o

interesse de pesquisadores. Aisee e Além Sobrinho (2001) utilizaram um meio-

suporte de material plástico estruturado em um FBAS utilizado como pós-

tratamento de um reator UASB.

O FBAS pode operar com fluxo ascendente ou descendente e, como necessita de

fornecimento de ar para aeração, este é feito por meio de difusores de bolhas

grossas, colocados na parte inferior do filtro e alimentados por sopradores

3 – Revisão Bibliográfica

(GONÇALVES et al., 2001). As bolhas de ar erodem o biofilme e previnem a

colmatação do meio suporte. A turbulência também assegura o bom contato entre

o substrato e os microorganismos (RUSTEN, 1984 apud AISEE e ALÉM

SOBRINHO, 2001). O biofilme que se desprende do meio deve ser removido em

uma etapa de decantação secundária.

O FBAS foi adotado nessa pesquisa, por ser de mais fácil operação que os

biofiltros com leito granular, pois não necessitam de lavagens periódicas.

3.11 Filtração terciária

O objetivo da filtração terciária é remover partículas suspensas e coloidais do

efluente secundário ou do esgoto quimicamente tratado. Isso é conseguido pela

passagem do esgoto através de um meio granular ou por uma tela de malha fina.

O filtro perde sua eficiência, à medida em que os sólidos vão sendo removidos. O

ciclo de filtração termina quando há um aumento excessivo da perda de carga ou

quando há liberação de sólidos suspensos no efluente. Ocorrendo um desses

fatores, é necessário realizar a limpeza do leito filtrante. Essa limpeza é realizada

através da retrolavagem, um processo onde a água e ar passam em fluxo

ascendente através do leito. A água de lavagem é então descartada contendo os

sólidos que se encontravam retidos e o leito fica preparado para o próximo ciclo

de filtração (SANTOS NETO et al., 2003).

3.12 Cloração

Como a água cinza tratada nessa pesquisa será reutilizada para descarga de

vasos sanitários, existem alguns riscos à saúde associados a respingos e

aerossóis que ocorrem com o uso do toalete. Bortone et al. (1999) realizaram

alguns testes para avaliar a difusão dos aerossóis em diferentes distâncias e

alturas dos toaletes utilizando água cinza sintética com quantidades conhecidas

3 – Revisão Bibliográfica

de Lactobacilos delbrueckii bulgaricus (microrganismos não-patogênicos

geralmente presentes no corpo humano) (Tabela 3-6).

Tabela 3-6: Contagem microbiológica de Lactobacillus bulgaricus em amostras de aerossóis de

descarga de toaletes

Distâncias do toalete Posição

Horizontal Vertical

Concentração

Afluente

(ufc/L)

Frontal

(ufc/m³)

Direita

(ufc/m³)

Esquerda

(ufc/m³)

20 cm 160 cm 10

ND* ND* ND*

20 cm 160 cm 10

5 4 ND*

20 cm 160 cm 10

8 17 4

10 cm 30 cm 610 2342 3067

* Não-detectáveis

FONTE: Bortone et al. (1999)

A desinfecção é um processo para eliminar os organismos patogênicos, sem no

entanto produzir uma água esterilizada. Existem dois fatores importantes no

processo de desinfecção, o tempo de contato e a concentração do agente

desinfetante.

O cloro e seus derivados apresentam alto poder oxidante e reagem com vários

compostos presentes nos esgotos. A demanda de cloro, calculada pela diferença

entre a dose inicial e o residual de cloro, é proveniente dessa variedade de

reações nas quais o cloro é consumido por vários constituintes das águas

residuárias e por decomposição. De modo simplificado, o cloro reage com a

amônia para produzir uma série de compostos chamados cloraminas e,

eventualmente, oxida a amônia em gás nitrogênio (N

). O mecanismo de reação é

complexo, e os produtos variam com o pH, razão entre cloro adicionado e a

amônia presente e o tempo de contato. A monocloramina (NH

Cl) e a dicloramina

(NHCl

), denominadas cloro combinado, têm poder desinfetante, apesar de este

ser inferior ao dos produtos resultantes da dissociação de qualquer forma de

cloro na água, conhecidos como cloro livre (HOCl e OCl

). As reações com outros

compostos inorgânicos, como o sulfeto de hidrogênio (H

S), ocorrem

imediatamente após a aplicação de cloro. Das reações com compostos orgânicos

pode haver formação de trihalometanos (AISSE et al., 2003).

3 – Revisão Bibliográfica

3.12.1 Clorador de pastilha

O clorador de pastilha consiste em um dispositivo simples, confeccionado de

materiais resistentes à corrosão química, que promove a abrasão de pastilhas de

hipoclorito de cálcio armazenadas em seu interior pela passagem de água ou

líquido a ser tratado, formando a solução clorada que será aplicada ao efluente a

ser desinfetado (AISSE et al., 2003)

3.13 Estocagem

A estocagem é um importante elemento em todos os sistemas de reúso de água

cinza e ela se faz necessária em algum ponto desse sistema, seja ele antes do

tratamento ou depois dele. Segundo Dixon et al. (1999), se a água cinza for

estocada antes do tratamento, existe a vantagem de alguns sólidos primários

ficarem retidos antes de chegarem ao tratamento, entretanto, há o risco da

geração de maus odores e do crescimento de microrganismos. A água cinza

quando estocada na sua forma bruta passa por significantes mudanças de

qualidade. Dixon et al. (1999) propuseram hipoteticamente quatro principais

processos que podem governar essas mudanças. A sedimentação de partículas

suspensas e a depleção do oxigênio dissolvido (provavelmente causado pelo

crescimento de biomassa aeróbia) são dominantes nas primeiras horas de

estocagem. Os outros dois processos-chaves são a reaeração do oxigênio

dissolvido na superfície da água (comandado pela variação de temperatura) e a

liberação da DQO solúvel devido à degradação anaeróbia do material particulado

sedimentado (teoria baseada principalmente pela observação do aumento da

DQO, após alguns dias de estocagem e pela produção de maus odores

confirmando a anaerobiose).

3 – Revisão Bibliográfica

3.14 Normas e legislação e padrões vigentes acerca do

reúso em edificações

Existem dois tipos de norma: as que estabelecem limites de qualidade para a

água a ser reutilizada e as que regulamentam o uso da prática de reúso.

A utilização de sistemas de reúso traz o ônus de alguém se tornar “produtor de

água” e, portanto, responsável pela gestão tanto qualitativa quanto quantitativa

desse insumo. Cuidados específicos devem ser considerados para que não haja

risco de contaminação a pessoas ou produto, ou danos em equipamento (FIESP,

2005).

O reúso de água requer medidas efetivas de proteção à saúde pública e ao meio

ambiente, e ambas devem ser tecnicamente e economicamente viáveis. Existem

diversos países com diferentes níveis de desenvolvimento e quantidade de água

disponível. Assim, é interessante que normas sejam feitas sob medida para se

ajustar o equilíbrio entre disponibilidade, tecnologia e risco (ANDERSON, 2001).

Os padrões de reúso de água variam bastante de um lugar para outro. A Tabela

3-7 relaciona uma série de normas internacionais que estabelecem requisitos

mínimos de qualidade, em alguns casos até mesmo níveis de tratamento, para a

água de reúso em ambientes urbanos.

Diversos países têm desenvolvido diferentes alternativas para a proteção da

saúde pública e do meio ambiente. Todavia, o fator econômico é que governa a

escolha de uma estratégia, principalmente com relação aos custos do tratamento

e de monitoramento. Grande parte dos países desenvolvidos estabeleceu

diretrizes conservativas, com baixo risco e utilizando tecnologias de alto custo,

como os padrões californianos. Entretanto, isso nem sempre garante um baixo

risco, em virtude da falta de experiência operacional. Um grande número de

países em desenvolvimento adota outra estratégia de controle dos riscos à

saúde, através de tecnologias de baixo custo baseadas nas recomendações do

World Health Organization (WHO).

3 – Revisão Bibliográfica

De acordo com o EPA (2004), não existe nenhuma regulamentação federal nos

Estados Unidos relacionada diretamente para prática do reúso. Entretanto,

diversos Estados, de maneira individual, desenvolveram regulamentações ou

guias para esse fim. Alguns Estados, como por exemplo, a Califórnia,

desenvolveram amplos regulamentos e guias especificando requisitos de

qualidade e/ou processos de tratamento, para as várias aplicações da água de

reúso. O reúso em descarga de vasos sanitários está na categoria de reúso

irrestrito urbano.

No Brasil, até a presente data, existem apenas poucas legislações que

incentivam a prática do reúso de água. As tabelas 3-8 e 3-9 mostram alguns

limites estabelecidos para reúso em descarga de vasos sanitários e algumas

legislações que regulamentam o uso de fontes alternativas de água

respectivamente.

Um fator de grande importância relativo ao reúso diz respeito aos aspectos

estéticos da água reciclada. Neste caso, o reúso está vinculado ao “adorno

arquitetônico, exigindo grau de transparência, ausência de cor, odor, escuma, ou

qualquer outra substância ou componentes flutuantes” (FIESP, 2005). O manual

elaborado pela FIESP (2005) recomenda para a água de reúso classe 1 a

detecção do cloro residual combinado em todo sistema de distribuição e o

controle de agentes tensoativos, devendo seu limite de detecção ser abaixo de

0,5mg/L.

3 – Revisão Bibliográfica

Tabela 3-7: Limites estabelecidos para reúso em descarga de vasos sanitários – normas

internacionais

DBO

(mg/L)

SST

(mg/L)

Turbidez

(NTU)

Coli. Total

(ufc/100mL)

Coli. Fecal

(ufc/100mL)

Cloro livre

Cl2

Cloro

residual

(mg/L)

(méd)

(máx)

(Máx)

(méd)

2,2

(méd)

(máx)

(Máx )

(75%)

(Máx)

2,2

(méd)

(Máx)

2,2

(méd)

(Máx)

(méd)

(Máx)

(méd)

2,2

(méd)

(máx)

(Máx )

< 10

(90%)

< 10

(90%)

<10

(90%)

0,5-2,0

(90%)

(máx)

(Máx)

2,0

(máx)

(méd)

(máx)

6 - 9 20 30 1 - 2 500 100 - -

1000

(m)

200

(g)

56 - 910-51010--

6 - 30 30 5 200 200 - > 1

---

WHO

-- - -

PARÂMETROS

Tratamento

Secundário,

filtração

terciária e

desinfecção

Japão

South Australia

Austrália

Alemanha -

guideline

Padrões

Canadenses

propostos

Arizona

Secundário,

Filtração e

Desinfecção

Califónia

Flórida

Secundário,

Filtração e

Alto nível de

Desinfecção

Oxidação,

Coagulação,

Filtração e

Desinfecção

Hawaii

Oxidação,

Filtração e

Desinfecção

Nevada

Secundário,

Desinfecção

Texas

Washington

Oxidação,

Coagulação,

Filtração e

Desinfecção

-20 5 -

---

-- -2

(máx)

---30

-5 - 3

-3030

EPA (uso urbano irrestrito)

Desinfecção

< 10 < 10

-<1

---

-- -

< 20

1 - EPA (2004)

2- NSW health, 2005

3 - Citado em: KAYAALP (1996)

4 - Citado em: JEFFERSON (1999).

5 - Citado em: LAZAROVA (2003)

6 - CMHC (2004)

m - mandatory

g - guideline

3 – Revisão Bibliográfica

Tabela 3-8: Limites estabelecidos para reúso em descarga de vasos sanitários – normas

brasileiras

Manual de "Consevação e reúso

de água em edificações "

Classe 1 (FIESP, 2005)

NBR 13.969/97 item 5.6.4

Classe 3

6,0 - 9,0

≤ 10 -

≤ 2< 10

≤ 1-

≤ 10 -

Não detectáveis < 500

Ausentes

≤ 10 -

≤ 20 -

≤ 1-

≤ 0,1 -

≤ 5-

≤ 500 -

Nitrito (mg/L)

Fósforo Total (mg/L)

SST (mg/L)

SDT (mg/L)

Nitrato (mg/L)

Nitrogênio Amoniacal (mg/L)

DBO (mg/L)

Parâmetros

Turbidez (NTU)

Cor (UH)

Óleos e Graxas (mg/L)

Coliformes Fecal (NMP/100mL)

Compostos Orgânicos Voláteis

Tabela 3-9: Legislações brasileiras que regulamentam a utilização de fontes alternativas de água

Água de Chuva Água cinza Esgoto Sanitário

Contenção

Lei Nº 13.276/2002 -São Paulo/SP - -

Uso predial

Lei Nº 10.785/2003 -Curitiba/PR

Lei Nº 13.276/2002 -São Paulo/SP

Lei Nº 6.345/2003 - Maringá/PR

Lei Nº 10.785/2003 -Curitiba/PR

Lei Nº 6.345/2003 - Maringá/PR

NBR 13.969/1997

Urbano

Lei Nº 6.076/2003 -Maringá/PR

Lei Nº 13.309/2002 -São Paulo/SP

NBR 13.969/1997

3.15 Riscos associados ao reúso de água em edificações

As questões econômicas de uma região são um fator-chave na escolha da

filosofia dos padrões de qualidade, pois a redução do risco está associada a uma

elevação do custo. Dessa forma, é necessário que se defina o tamanho do risco,

ou o risco aceitável. Os países desenvolvidos tendem a adotar caminhos que

levam ao “risco zero” e, com isso, fazem uso de tecnologias de custos mais

elevados.

Os riscos à saúde incluem tanto os riscos microbiológicos quanto os riscos devido

a agentes químicos. Os riscos devido a produtos químicos na água de reúso são

oriundos da presença de compostos orgânicos, compostos radioativos e de

3 – Revisão Bibliográfica

metais, entretanto, esses riscos são muito mais baixos do que os causados por

microrganismos patogênicos (GREGORY et al., 1996). Em virtude disso, os

modelos de avaliação de risco para o reúso não-potável são baseados nos riscos

microbiológicos.

Existem duas formas de avaliação dos riscos à saúde (ANDERSON, 2001;

GREGORY et al., 1996):

 Avaliação quantitativa de riscos (AQR): utilizada quando a contagem

de patógenos, a exposição da população e os dados de dose

infecciosa são conhecidos. A AQR permite o cálculo teórico de riscos

extremamente baixos que a comunidade está exposta com a prática

do reúso. Ela é capaz de fornecer estimativas de riscos com duas ou

mais ordens de magnitude inferior àqueles fornecidos por estudos

epidemiológicos.

 Riscos imputáveis (RI): Levam em consideração cadeias

epidemiológicas, fatores físicos e sociais que afetam a probabilidade

de desenvolvimento de doenças como um resultado da exposição à

água de reúso. As diretrizes e padrões são então baseados no

princípio da incorrência de nenhum incremento de risco para a

população por meio da prática de reúso. Os riscos imputáveis não

são tão sensíveis quanto o AQR na estimativa de risco, pois os

estudos epidemiológicos são, por natureza, limitados.

Padrões ou diretrizes de reúso de água variam de acordo com o tipo de

aplicação, com o contexto de cada região, e com os ricos oriundos dessa prática.

Dependendo das especificações do projeto, irão existir diferentes requisitos de

qualidade, processos de tratamento, critérios de operação e confiabilidade.

Entretanto, o ponto de partida de qualquer projeto de reúso de água,

independentemente do ponto de aplicação, é a segurança da saúde dos usuários.

Por essa razão, os parâmetros microbiológicos são os que receberam a maior

atenção nas regulamentações de reúso de água. Uma vez que é viável o

monitoramento de todos os patógenos, indicadores biológicos específicos são

utilizados para minimização desses riscos (EPA, 2004).

3 – Revisão Bibliográfica

O governo da Austrália desenvolveu uma estratégia de gerenciamento nacional

da qualidade da água (citado em ANDERSON, 2001). Essa estratégia inclui

também um guia (guideline) para o uso de água reciclada. Esse guia estipulou

quatro graus de qualidade para água reciclada em termos microbiológicos

expressos pelo nível médio de coliformes fecais (CF) nela presentes, dependendo

da intensidade do contato da água reciclada com o usuário:

 Contato alto: CF < 10 ufc/100ml

 Contato Médio: CF < 100 ufc/100ml

 Contato baixo: CF < 1000 ufc/100ml

 Acesso restrito: CF < 10000 ufc/100ml

Um estudo feito na Universidade Federal da Bahia (Escola Politécnica) avaliou a

qualidade da água encontrada no selo hídrico de vasos sanitários de shopping

centers de Salvador e da própria universidade (ORNELAS, 2004). Esse estudo

mostrou que a qualidade da água dos selos hídricos coletados possui níveis de

coliformes totais e termotolerantes equivalentes aos encontrados em efluentes

tratados de estações de tratamento de esgoto (Figura 3-14).

FONTE: ORNELAS (2004)

Figura 3-14: Comparação entre coliformes totais e termotolerantes encontrados em vasos,

efluente bruto e tratado

3 – Revisão Bibliográfica

Diante desse contexto, os riscos potenciais aos quais os usuários estariam

expostos, se utilizassem água de reúso em descarga de vasos sanitários, seriam,

teoricamente, equivalentes aos riscos potencias a que eles estão expostos na

atual situação (com abastecimento de água potável). Um questionamento então

pode ou deve ser feito: Os padrões para reúso em descarga de vasos sanitários

precisam limitar a densidade de coliformes a níveis tão baixos? Quanto a água

cinza precisa realmente ser tratada para ser reutilizada?

4. Material e Métodos

4.1 Contextualização da pesquisa

Esta pesquisa fez parte de um projeto de pesquisa da Universidade Federal do

Espírito Santo (UFES) financiado pelo edital 4/2004 do PROSAB (Programa de

Pesquisa em Saneamento Básico), integrante da rede temática nº 05, que trata

de novas tecnologias para minimização do consumo de água potável. Ela foi

realizada no período de janeiro de 2004 a setembro de 2005, no Parque

Experimental de Saneamento Básico da UFES

, localizado no Campus

Universitário de Goiabeiras, Vitória - Espírito Santo – Brasil.

A pesquisa foi desenvolvida em três etapas:

• Caracterização qualitativa da água cinza segregada;

• Caracterização quantitativa da produção e da demanda de água cinza de

uma edificação de ensino;

• Desempenho da estação de tratamento de água cinza para reúso em uma

edificação de ensino.

4.2 Caracterização qualitativa da água cinza segregada

Para a realização da caracterização qualitativa da água cinza segregada, foram

coletadas e analisadas separadamente águas cinza provenientes de lavatório,

chuveiro, pia de cozinha, tanque e de máquina de lavar roupa. Foi analisada

também uma amostra composta preparada em laboratório, misturando frações da

4. Material e Métodos

água cinza coletada, proporcionais aos consumidos dentro de residências (40%

chuveiro, 10% lavatório, 15% tanque, 15% máquina de lavar, 20% pia da

cozinha). Essas porcentagens foram estabelecidas tendo como base os dados de

distribuição de consumo de água de um prédio da Universidade de São Paulo

(USP), de uma residência da Companhia de Desenvolvimento Habitacional

Urbano (CDHU) e de uma simulação feita pela empresa de louças e peças

sanitárias (DECA). Devido à escassez de dados brasileiros a esse respeito, foram

utilizados também dados de alguns países europeus, dos Estados Unidos e da

Austrália para a determinação dessas porcentagens (Tabela 4-1).

Tabela 4-1: Consumo de água potável e de água cinza por aparelho sanitário

Total

Água

cinza

Total

Água

cinza

Total

Água

cinza

Total

Água

cinza

Total

Água

cinza

Total

Água

cinza

Total

Água

cinza

14% 29% 5% 32% 20% 32% 41%

58% 68% 34% 48% 61% 64% 38% 55% 30% 43% 35% 58% 33% 56%

Pia 12% 14% 6% 8% 7% 7% 5% 7% 10% 14%

Chuveiro 47% 54% 28% 39% 54% 57% 33% 48% 20% 29% 29% 48% 33% 56%

Banheira 6% 10%

15% 17% 22% 31% 20% 21% 8% 11% 25% 36% 7% 11% 5% 8%

Pia de cozinha 15% 17% 17% 24% 17% 18% 5% 7% 5% 8%

Máq de lavar louça 5% 7% 3% 3% 20% 29% 7% 11%

13% 16% 15% 21% 14% 15% 23% 34% 15% 21% 19% 31% 21% 36%

Máq de lavar roupa 8% 10% 9% 13% 4% 4% 15% 21% 19% 31% 21% 36%

Tanque 6% 8% 10% 11%

Torneira de uso geral 5% 6%

10% 14% 7% 11%

Outros 7% 11%

Lavagem de carro 10% 14%

* Disponível na Homepage da Deca

** Citado em Tomaz (2000)

Setor da residêcia

EUA

(EPA, 1992)

Bacia sanitária

Cozinha

Área de serviço

Outros

Simulação

DECA*

Banheiro

Prédio USP* CDHU

Dinamarca

(Jensen,1991)

Holanda

(IWSA,1993)

Austrália

(NSWhealth, 2000)

4.2.1 Pontos de coleta

A coleta das amostras foi realizada semanalmente durante o período da manhã e

as análises iniciavam-se no período da tarde. Foi realizado um total de nove

coletas.

As amostras de chuveiro, tanque e máquina de lavar foram coletadas em

residências onde moravam apenas pessoas adultas. Os volumes coletados para

cada amostra foram de 15 litros, sendo 5 litros somente para a análise de ovos de

helmintos e os outros 10 para o preparo da amostra misturada e para as análises

físico-químicas. Para a análise de E. coli e coliformes totais, a coleta foi feita com

frascos plásticos autoclavados de 100ml.

4. Material e Métodos

4.2.1.1 Lavatório

As amostras de lavatório foram coletadas no banheiro feminino do Laboratório de

Saneamento da UFES. Essa coleta foi feita desviando-se o efluente da pia

através de uma tubulação adaptada ao sifão para uma bombona de 50L (Figura

4-1). A abertura da coleta tinha início aproximadamente às 8h da manhã e

término após o almoço, aproximadamente às 14h. Esse horário foi escolhido, por

ser o período de maior movimento de pessoas escovando os dentes e lavando as

mãos.

Figura 4-1: Coleta da amostra do lavatório

4.2.1.2 Pia de cozinha

Foram coletadas amostras simples na caixa de gordura da cantina/restaurante do

Centro Tecnológico da UFES. A coleta era feita com um becker e a água era

armazenada em um balde (figura 4-2), em dois horários diferentes: o primeiro,

quando os alimentos ainda estavam sendo preparados (~11h30) e o segundo,

quando um volume grande de louça estava sendo lavado (~13h30).

4. Material e Métodos

Figura 4-2: Coleta da amostra de cozinha

4.2.1.3 Chuveiro

As amostras de chuveiro foram coletadas durante o banho de um ou mais

moradores da residência. Uma banheira plástica de aproximadamente 40 litros

serviu de reservatório para coletar toda a água proveniente do banho (Figura 4-

3), posteriormente transferida para reservatório plástico de 10 litros.

Figura 4-3: Coleta da amostra de chuveiro

4.2.1.4 Máquina de lavar roupa

As amostras de máquina de lavar foram coletadas direcionando-se a mangueira

de saída da máquina para um balde (Figura 4-4). O programa de lavagem

escolhido (lavar, enxaguar e centrifugar) era composto por três ciclos. No primeiro

e no segundo, ocorria a adição de sabão em pó, e no terceiro, era adicionado

amaciante. A água descartada de cada ciclo era coletada em um balde diferente

e, posteriormente, proporções iguais da água coletada dos três ciclos eram

misturadas e colocadas em um reservatório plástico de 10 litros.

4. Material e Métodos

Figura 4-4: Coleta da amostra de máquina de lavar

4.2.1.5 Tanque

Na residência onde foi realizada a coleta, o tanque era utilizado para lavagem de

roupas mais finas e também para lavagem de peças muito sujas antes de serem

colocadas na máquina (Figura 4-5). As roupas eram lavadas em bacias e a água

utilizada era posteriormente colocada em um reservatório plástico de 10 litros.

Figura 4-5: Coleta da amostra de tanque

4.2.2 Análises laboratoriais

Após o término da coleta, as amostras foram acondicionadas e transportadas em

reservatórios plásticos para o laboratório de saneamento da UFES, onde eram

realizadas as análises (Figura 4-6).

4. Material e Métodos

Figura 4-6: Transporte das amostras em bombonas

Antes do início das análises, a amostra composta era preparada de acordo com a

descrição já apresentada anteriormente (40% chuveiro, 10% lavatório, 15%

tanque, 15% máquina de lavar, 20% pia da cozinha).

4.2.2.1 Análises físico-químicas

Os parâmetros físico-químicos analisados foram pH, temperatura, OD, turbidez,

alcalinidade, condutividade elétrica, dureza, cloreto, DBO

, DQO, SST, ST, O&G,

, NTK, N-NH

, N-NO

, S

-2

, SO

-2

As técnicas de análises laboratoriais obedeceram aos procedimentos

recomendados pelo Standard Methods for the Examination of Water and

Wastewater – 19ª Edição (APHA et al., 1995) e encontram-se referenciadas no

Anexo A.

4.2.2.2 Análises microbiológicas

A densidade de E. coli foi avaliada através da determinação do número mais

provável (NMP), utilizando-se meio cromofluorogênico (LMX), com quantificação

por meio de cartelas.

Para detecção dos ovos de helmintos foi utilizada a técnica de incubação para

efluentes (ZERBINE e CHERNICHARO, 2001), onde as amostras passam pelas

4. Material e Métodos

seguintes etapas: sedimentação, centrifugações sucessivas com solução salina

(NaCl 0,85%), flutuação com solução de sulfato de zinco (densidade 1,18),

filtração em membrana de 47mm e 0,45µm de porosidade e incubação a 28°C

durante 28 dias. Após os 28 dias de incubação, a contagem é realizada

utilizando-se uma câmara de Sedgewick Rafter, com observação no microscópio

dos ovos viáveis (com larva) e não-viáveis.

4.2.3 Análises estatísticas

A análise estatística dos resultados físico-químicos e microbiológicos foi realizada

utilizando o software Excel para obtenção da estatística descritiva dos parâmetros

analisados (média, desvio padrão, máximo, mínimo e coeficiente de variação).

4.3 Descrição da edificação com reúso da UFES

Uma edificação localizada no Parque Experimental de Saneamento Básico da

UFES foi utilizada para implantação do sistema de monitoramento do consumo de

água e da estação de tratamento de água cinza (ETAC) (Figura 4-7). Ele contém

duas salas de professores com banheiros individuais e dois banheiros coletivos

(masculino e feminino). Os banheiros individuais possuem um vaso sanitário e um

lavatório. Os banheiros coletivos possuem dois vasos sanitários, dois lavatórios e

um chuveiro. O banheiro masculino possui ainda dois mictórios.

O projeto hidro-sanitário desse prédio foi desenvolvido com algumas

particularidades:

• segregação das águas residuárias. As águas cinza, águas negras

(provenientes dos vasos sanitários) e águas amarelas (provenientes dos

mictórios) utilizam tubulações distintas e são conduzidas a tratamentos

diferenciados (Figura 4-8).

4. Material e Métodos

• abastecimento de água com rede dupla, uma de água potável, destinada

a atender a lavatórios e chuveiros, e outra de água de reúso, que

abastece os vasos sanitários e mictórios (Figura 4-9).

Figura 4-7: Edificação localizada no parque experimental de saneamento da UFES

Figura 4-8: Projeto hidro-sanitário de esgoto da edificação da UFES

4. Material e Métodos

4.3.1 Funcionamento do prédio

Por se tratar de uma edificação dentro de uma instituição de ensino o horário de

funcionamento do prédio é de acordo com o período de trabalho dos

pesquisadores e professores. Em geral, esse horário é de 8:00 às 18:00h com

duas horas de intervalo para almoço (12h às 14h).

4.4 Sistema de reúso de água cinza

Os lavatórios e chuveiros eram abastecidos pela água potável que está

armazenada no reservatório superior de água potável (RSAP), antes de ser

distribuída. A água cinza gerada pelo uso desses aparelhos era encaminhada à

elevatória de água cinza bruta (EACB) e bombeada para dentro da estação,

passando primeiramente pelo Reator anaeróbio compartimentado (RAC) e

seguindo pelo Filtro biológico aerado submerso (FBAS), pelo decantador

secundário (DEC) e pelo filtro terciário (FT) na seqüência. Após a saída da

estação a água cinza seguia ainda para uma etapa de desinfecção por cloro, que

ocorria dentro da própria elevatória de água cinza tratada (EACT). A água cinza

Figura 4-9: Isométrico de água da edificação da UFES

4. Material e Métodos

então, depois de clorada, era bombeada para o reservatório superior de água de

reúso de onde era distribuída para os vasos sanitários e mictórios.

A água utilizada para lavagem do filtro terciário era a própria água cinza tratada

que ficava armazenada no reservatório superior de água de reúso.

O lodo armazenado no decantador secundário e a água utilizada na lavagem do

FT eram direcionados para a EACB quando descartados.

A figura 4-10 mostra o fluxograma do sistema de reúso do prédio da ETE-UFES.

4.4.1 Descrição da Estação de Tratamento de Água Cinza (ETAC)

A estação de tratamento de águas cinza (ETAC) foi dimensionada para tratar as

águas cinza produzidas por 60 pessoas (24L/hab.dia). Ela é composta por um

RAC - reator anaeróbio compartimentado (1,08m³), um FBAS - filtro biológico

aerado submerso (0,2m³), um DEC - decantador de placas (0,27m³), e um FT -

filtro terciário (0,17m³). Esta ETAC foi construída em fibra de vidro, com estrutura

compartimentada, contendo os quatro processos citados em volume único, com

Figura 4-10: Fluxograma do sistema de reúso

Cloro

EACB RAC FBAS

DEC FT

EACT

RSR

Lodo

Descarte água de lavagem

Água para

lavagem

RSP

Tratamento de águas

negras e águas amarelas

Água potável

Cloro

EACB RAC FBAS

DEC FT

EACT

RSR

Lodo

Descarte água de lavagem

Água para

lavagem

RSP

Tratamento de águas

negras e águas amarelas

Água potável

4. Material e Métodos

dimensões totais de 0,6m x 1,7m x 2,2m (Figuras 4-11 a 4-13). O

dimensionamento detalhado da ETAC encontra-se no anexo B.

O fluxo da estação ocorre de acordo com os usos dos lavatórios e chuveiros

dentro prédio.

Figura 4-11: Vista superior da ETAC

Figura 4-12: Vista frontal da ETAC

4. Material e Métodos

Planta Baixa

500

1700

600

300300

RAC

300

RAC

DEC

300

FBAS

OBS: Cotas em milímetro.

Entrada do Efluente

Saída do Efluente

Extravasor

Figura 4-13: Planta baixa ETAC

4.4.1.1 Reator anaeróbio compartimentado (RAC)

O reator anaeróbio compartimentado possui forma prismática com dimensões

totais de 0,6m x 0,9m x 2,10m. Ele subdivide-se em três compartimentos de

mesmo volume (0,36m³).

A água cinza entra pela parte superior do primeiro compartimento e é

encaminhada por meio de tubulação vertical até 10cm do fundo, de onde segue

em fluxo ascendente até a parte superior da segunda câmara. O efluente segue

para as demais câmaras da mesma forma.

Na primeira e na segunda câmara ocorre a etapa de digestão, pois é onde se

localiza a manta de lodo e ocorrem, principalmente, as reações de estabilização

de matéria orgânica.

A terceira câmara ocorre a etapa de sedimentação. Ela possui um decantador

lamelar composto por placas paralelas e eqüidistantes, formando um ângulo de

aproximadamente 50° com a horizontal. Na tampa do reator existe uma saída

para o biogás.

Cada compartimento possui 3 torneiras nas alturas de 0,1m, 0,8m e 1,5m, a partir

do fundo do reator, possuindo 9 torneiras no total. Elas foram colocadas para

avaliação do perfil de lodo dentro do reator e para eventuais descartes do

4. Material e Métodos

mesmo. No decorrer da pesquisa, não houve necessidade de realizar nenhum

descarte de lodo do RAC.

Para a partida do RAC foi colocado lodo de um Reator UASB na primeira câmara

até altura de 0,8m (aproximadamente 140L). Este reator UASB, também se

localiza no parque experimental ETE-UFES e trata esgoto sanitário de um bairro

de classe média alta próximo ao campus universitário.

O RAC, além de tratar água cinza, também digere anaerobiamente o lodo aeróbio

e o lodo terciário que são recirculados para a elevatória de água cinza bruta no

momento do descarte do decantador e da lavagem do filtro terciário. Esses

procedimentos serão detalhados mais adiante.

4.4.1.2 Filtro biológico aerado submerso (FBAS)

O polimento do efluente do RAC é realizado em um filtro biológico aerado

submerso (FBAS). Ele possui dimensões totais de 0,3m x 0,5m x 2,2m e altura do

leito de 1,38m.

Esse filtro funciona em fluxo normal ascendente e o seu leito é fluidizado. Possui

meio-suporte composto por material plástico, onde as colônias de

microorganismos responsáveis pela degradação biológica se fixam.

No FBAS não há retenção física da biomassa pela ação da filtração, sendo

necessária uma etapa de decantação secundária para remoção do biofilme de

excesso que cresce ao redor do meio suporte. Entretanto, ele não precisa ser

retrolavado (autolimpante), suprimindo, assim, operações e instrumentações mais

complexas e de maior custo.

O suprimento de ar é feito através de um compressor (Marca: Schulz S. A.,

Modelo: MSI 5,2ML) de forma contínua, a uma vazão de aproximadamente

1,4Nm³/h na maior parte do tempo.

4. Material e Métodos

• Caracterização do meio suporte

O meio suporte utilizado foi de material plástico, composto de conduítes elétricos

corrugados de diâmetro de 1’’, cortados em pedaços de aproximadamente 2cm

(Figura 4-14). Eles foram escolhidos por serem bem leves e por possuírem maior

superfície específica, quando comparados com a brita.

Figura 4-14: Meio suporte utilizado no FBAS

Para caracterização do meio suporte foi realizado o seguinte procedimento

(Figura 4-15):

9 contabilização de quantos conduítes cabem em um recipiente de volume

conhecido;

9 tarar a balança com o recipiente utilizado;

9 pesar o recipiente com os conduítes;

9 encher o recipiente com água sem tirar os conduítes e pesar novamente;

9 medir o volume de água que foi colocado no recipiente;

9 repetir as etapas acima de 3 a 5 vezes;

9 medir as dimensões de um conduíte.

4. Material e Métodos

Com esses dados foi possível fazer um cálculo estimado da área superficial

específica, da porosidade e da massa específica desse meio suporte (Tabela 4-

2).

Tabela 4-2: Característica do meio suporte

Meio suporte

Área superficial

específica (m²/m³)

Porosidade (%)

Massa específica

(kg/m³)

Conduíte 202 92% 53

4.4.1.3 Decantador secundário (DEC)

O decantador secundário opera em fluxo ascendente e possui 5 placas paralelas,

eqüidistantes e inclinadas a 55° em relação à horizontal. Suas dimensões totais

são de 0,3m x 0,5m x 2,1m. Ele possui o fundo em forma de tronco de pirâmide,

para facilitar o depósito do lodo e sua posterior remoção.

• Operação de descarte do lodo aeróbio

O descarte do lodo aeróbio acumulado no decantador foi realizado semanalmente

através do acionamento de uma bomba de máquina de lavar e retornado para

elevatória de água cinza bruta, entrando novamente no tratamento (Figura 4-16).

O acionamento da bomba era feito manualmente, embora o tempo de descarte

fosse programado, através de um Sistema de Controle Programável (SCP). Esse

tempo era de 1,0min, representando um volume de descarte de aproximadamente

23L.

Figura 4-15: Esquema de caracterização do meio suporte

n° ?

0,25

2,30

TARA

n° ?

n° ?n° ?

0,25

0,250,25

2,30

2,302,30

TARA

4. Material e Métodos

Figura 4-16: Bomba utilizada no descarte do lodo aeróbio

4.4.1.4 Filtro terciário (FT)

O filtro terciário é a unidade de polimento do tratamento biológico e sua finalidade

é, principalmente, a retenção de sólidos suspensos remanescentes.

O FT opera em fluxo descendente, possui dimensões totais de 0,3m x 0,6m x

2,10m e um volume útil de 0,17m³, composto por uma tela de aço inox que fica

perpendicular ao fluxo, funcionando como uma peneira.

• Operação de lavagem

A lavagem do FT era feita com ar e água no fluxo ascendente, ou seja, contrária

ao fluxo no filtro. O suprimento de ar vinha de um compressor e era

disponibilizado para o FT através de uma válvula solenóide. A água para a

lavagem vinha do reservatório superior de água cinza tratada e era liberada para

o filtro através de uma válvula pneumática. A água descartada da lavagem (lodo

terciário) retornava para a caixa de água cinza bruta, entrando novamente na

estação (Figura 4-17).

A freqüência de lavagem era semanal. O acionamento foi feito manualmente,

embora a seqüência de lavagem fosse automática, sendo a abertura e o

fechamento das válvulas controlados pelo mesmo sistema (SCP) utilizado no

descarte do lodo aeróbio. A programação foi feita com a seguinte seqüência de

lavagem:

4. Material e Métodos

9 2 minutos de ar;

9 2 minutos de ar e água;

9 1 minuto de água;

Figura 4-17: Esquema da operação de lavagem do FT

4.4.1.5 Desinfecção

A etapa de desinfecção foi inserida objetivando a destruição de patógenos ainda

presentes no efluente tratado, tornando-o mais seguro para seu uso posterior

(descarga de vasos sanitários). Entretanto, a desinfecção não produz uma água

esterilizada. O agente desinfetante utilizado foi o cloro, que foi escolhido, pois

além de proporcionar a desinfecção no tanque de contato, ainda deixa uma

concentração residual, garantindo a desinfecção em caso de recontaminação.

Para cloração, foi utilizada uma pastilha de cloro 200g, cujas características estão

descritas na Tabela 4-3. Ela foi acoplada a um flutuador e, este conjunto, inserido

Válvula

solenóide

SCP

Compressor

Tubo AC tratada

(lavagem FT)

Rotâmetro

Válvula

pneumática

Entrada de

ar do FT

(Lavagem)

Válvula

solenóide

SCP

Compressor

Tubo AC tratada

(lavagem FT)

Rotâmetro

Válvula

pneumática

Entrada de

ar do FT

(Lavagem)

4. Material e Métodos

na elevatória de água cinza tratada (Figura 4-18). A aplicação de cloro era feita

de forma gradativa, na medida em que a pastilha ia se dissolvendo. A dosagem

era controlada por uma grelha localizada na parte inferior do flutuador. A grelha

foi mantida praticamente toda fechada para que a dosagem aplicada fosse a

mínima possível. Cada pastilha de cloro durou aproximadamente dois meses.

Figura 4-18: Flutuador utilizado na desinfecção

Tabela 4-3: Características da pastilha de cloro

Nome Fornecedor Características

Ingrediente ativo:

Tricloro-S-Triazina-Triona

(90% de cloro ativo)................................99%

Pace tricloro

(cloro estabilizado em

tablete)

Hth

Composição:

Água, hidróxido de cálcio........................1%

4.4.2 Monitoramento do sistema de reúso

Após a construção e a realização de testes hidráulicos na ETAC, iniciou-se a fase

de monitoramento em março de 2005.

4. Material e Métodos

4.4.2.1 Medidas adotadas para o aumento da produção de Água

Cinza

Para aumentar a produção de água cinza e para que o efluente gerado ficasse

mais próximo ao de uma residência, foi colocado no banheiro feminino uma

máquina de lavar de funcionamento manual com capacidade de até 4kg de roupa

(Lavamatic super – Suggar). Ela foi acoplada em um dos lavatórios e utilizada

quase que diariamente (Figura 4-19). Também foi adicionada na estação amostra

de pia de cozinha, que foi coletada na caixa de gordura da cantina/restaurante do

Centro Tecnológico da UFES. Eram coletados, em média, 40 litros e inseridos na

elevatória de água cinza bruta três vezes por semana (Figura 4-20)

Figura 4-19: Máquina de lavar acoplada ao lavatório

Figura 4-20: Introdução do efluente de cozinha na elevatória de água cinza bruta

4. Material e Métodos

4.4.2.2 Pontos de coleta

9 Água cinza bruta; coletada na elevatória de água cinza bruta;

9 Água cinza efluente ao RAC e afluente ao FBAS; coletada na saída da

terceira câmara do RAC;

9 Água cinza efluente ao decantador secundário do FBAS e afluente ao FT;

coletada na saída do DEC;

9 Água cinza efluente ao FT e afluente à desinfecção; coletada na saída do

FT;

9 Água cinza efluente à desinfecção (efluente final); coletada na elevatória

de água cinza tratada;

9 Vasos sanitários; coletada nos vasos sanitários dos banheiros do prédio;

9 Lodo anaeróbio; coletado nas torneiras localizadas a 10cm do fundo

câmara 1 e 2 do RAC;

9 Lodo aeróbio; coletado no momento do descarte do lodo do DEC antes de

entrar na elevatória de água cinza bruta;

9 Lodo terciário; coletado no momento da lavagem do FT antes de entrar na

elevatória de água cinza bruta.

4.4.2.3 Vazão de água cinza

Como a vazão de água cinza não era constante ao longo do dia, o sistema não

funcionava em fluxo contínuo. Dessa forma, o controle da vazão foi feito através

do registro do tempo em que a bomba de água cinza bruta permaneceu ligada

durante um dia. Esses tempos foram monitorados automaticamente através de

um sistema de aquisição de dados (o mesmo dos hidrômetros) e armazenados no

computador segundo a segundo. Anteriormente foi medida a vazão da bomba de

água cinza bruta (0,5L/s) e com o dado de quantos segundos ela ficou ligada em

cada dia, era calculada a vazão diária de água cinza em L/dia.

4. Material e Métodos

4.4.2.4 Fase líquida

Para a fase líquida, foram feitas coletas de amostras simples duas vezes por

semana, sempre na parte da manhã. O volume coletado para cada amostra era

de aproximadamente 2,7L, distribuídos nos frascos de coleta como mostra a

Figura 4-21.

Figura 4-21: Frascos de coleta de amostras

Os parâmetros físico-químicos analisados foram: pH, temperatura, OD, turbidez,

cor verdadeira, alcalinidade, condutividade elétrica, dureza, cloreto, DBO

, DQO,

SST, O&G, Pt, NTK, N-NH

, N-NO

-, N-NO

-, S

-2

, SO

-2

, surfactante aniônico.

Como indicador do potencial de contaminação por patógenos, avaliou-se a

densidade de E. coli. As metodologias utilizadas em cada análise estão

referenciadas no Anexo A.

4.4.2.5 Fase sólida

O lodo anaeróbio foi coletado na primeira e na segunda câmara do RAC na

torneira que fica a 10cm do fundo do reator. As amostras foram coletadas em

Sulfeto

O&G

E. Coli

Cloro

residual

Demais análises

físico-químicas

4. Material e Métodos

becker e levadas para o laboratório, onde foram analisadas os parâmetros ST e

SV, de acordo com a metodologia referenciada no Anexo A.

O lodo aeróbio e o lodo terciário foram coletados no momento do descarte do

lodo do decantador secundário e da lavagem do FT, respectivamente, antes deles

entrarem na elevatória de água cinza bruta. A coleta do lodo terciário foi realizada

em dois momentos: no início e ao final da lavagem. Os parâmetros analisados

foram os mesmo do lodo anaeróbio.

4.4.3 Análise estatística

A análise estatística dos resultados foi realizada utilizando o software Excel, para

a obtenção da estatística descritiva dos parâmetros analisados (média, mediana,

desvio padrão, máximo, mínimo e percentis). Foram gerados gráficos do tipo Box

e Whiskers (Figura 4-22), séries temporais e distribuição da freqüência

acumulada.

Média

25%

50%

Méd

90%

10%

Mín

Máx

75%

Figura 4-22: Forma de expressão dos resultados

4.4.4 Condições operacionais da ETAC durante o monitoramento

Para avaliação das condições operacionais durante o monitoramento da ETAC,

foram calculadas as cargas volumétrica e superficial diárias aplicadas em cada

etapa de tratamento. Elas foram calculadas a partir da geometria da estação, da

vazão de entrada e da concentração afluente, em termos de DQO.

4. Material e Métodos

A vazão começou a ser monitorada em meados de maio de 2005, embora, por

problemas na captura on-line do funcionamento da bomba de água cinza bruta,

os dados só tenham sido registrados continuamente a partir do mês de julho.

Para determinação da vazão média foram excluídos os dias em que a bomba não

funcionou (principalmente finais de semana e feriados). Dessa forma, calculou-se

a vazão média de entrada na estação (0,123m³/dia) a partir dos dias em que a

bomba funcionou efetivamente. A estação operou com tempo de detenção

hidráulica (TDH) médio de 12 dias (Tabela 4-4).

Tabela 4-4: Tempos de detenção hidráulicos médios

RAC FBAS FT Total

TDH (dia)

9 2 1 12

Duas medidas foram tomadas no intuito de aumentar a vazão de água cinza no

prédio. A primeira, representada pelo número 1 nas figuras 4-23 a 4-25, foi a

utilização de uma máquina de lavar roupa. A segunda, representada pelo número

2, foi a colocação de efluente de cozinha, oriundo da caixa de gordura da

cantina/restaurante do Centro Tecnológico da UFES. Ambas as medidas serviram

também para aumentar a carga de DQO aplicada na estação.

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

16-mai

21-mai

26-mai

31-mai

5-jun

10-jun

15-jun

20-jun

25-jun

30-jun

5-jul

10-jul

15-jul

20-jul

25-jul

30-jul

4-ago

9-ago

14-ago

19-ago

24-ago

29-ago

3-set

8-set

13-set

Tempo (dia)

Vazão (m³/d)

Média

0,123 m³/d

LEGENDA: 1 – Início lavagem de roupa; 2 – Início inserção efluente de cozinha

Figura 4-23: Vazão média diária de entrada na ETAC

4. Material e Métodos

A carga superficial aplicada (CSUP) foi calculada a partir da relação entre a

vazão afluente (Q) e a área superficial de cada reator (As) (equação 4-1). O

RAC, o FBAS e o FT operaram com carga superficial média de 0,228, 0,820 e

0,022m³/m².dia, respectivamente (Figura 4-24).

()

(

)

()

SUP

mAs

dmQ

dmmC =⋅

(Equação 4-1)

A carga volumétrica aplicada (CVOL) foi calculada a partir da relação entre o

produto da concentração de DQO (CDQO) e da vazão afluente (Q) pelo volume

útil de cada reator (VU) (Equação 4-2). A variabilidade da alimentação da ETAC,

tanto em termos de vazão quanto em termos de concentrações de DQO

afluentes, faz com que as cargas volumétricas também variem. Os valores

médios aplicados no RAC, FBAS e FT no período do experimento foram,

respectivamente, de 0,074, 0,111, 0,018 kgDQO/m³.d (Figura 4-25).

()

(

)

()

DQO

VOL

dmQLmgC

dmkgDQOC

−

⋅

=⋅

(Equação 4-2)

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

16-mai

21-mai

26-mai

31-mai

5-jun

10-jun

15-jun

20-jun

25-jun

30-jun

5-jul

10-jul

15-jul

20-jul

25-jul

30-jul

4-ago

9-ago

14-ago

19-ago

24-ago

29-ago

3-set

8-set

13-set

Tempo (dia)

Carga Superficial (m³/m².d)

RAC FBAS FT

0,228 0,820 0,022

Média

LEGENDA: 1 – Início lavagem de roupa; 2 – Início inserção efluente de cozinha

Figura 4-24: Carga superficial média diária em cada etapa de tratamento da ETAC

4. Material e Métodos

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

16-mai

21-mai

26-mai

31-mai

5-jun

10-jun

15-jun

20-jun

25-jun

30-jun

5-jul

10-jul

15-jul

20-jul

25-jul

30-jul

4-ago

9-ago

14-ago

19-ago

24-ago

29-ago

3-set

8-set

13-set

Tempo (dia)

Carga volumétrica (KgDQO/m³.d)

RAC FBAS FT

0,074 0,111 0,018

Média

LEGENDA: 1 – Início lavagem de roupa; 2 – Início inserção efluente de cozinha

Figura 4-25: Carga volumétrica média diária em cada etapa de tratamento da ETAC

Tabela 4-5: Características geométricas da ETAC

Dimensões

Compartimento

Largura

(m)

Comprimento

(m)

Altura útil

(m)

Área

superficial

(m²)

Volume útil

(m³)

RAC 0,6 0,9 2,00 0,54 1,08

FBAS 0,3 0,5 1,81 0,15 0,27

FT 0,6 0,3 0,94 0,18 0,17

4.5 Quantificação da produção e demanda de águas cinza

4.5.1 Produção e demanda teórica de águas cinza

Para o cálculo da produção e da demanda teórica máxima de água cinza do

prédio, foram consideradas as seguintes variáveis:

9 Número máximo de usuários: 60 pessoas;

9 Vazão de cada aparelho sanitário: dados dos fabricantes e, quando

possível, medidas

in loco de volume e tempo;

9 Freqüência e duração do uso de cada aparelho sanitário: (TOMAZ, 2000).

4. Material e Métodos

Como no Brasil não há registros de pesquisas sobre freqüência e duração de uso

em aparelhos sanitários, eles foram estimados a partir de dados americanos e

europeus e adaptados para a nossa realidade (TOMAZ, 2000). Esses dados

foram úteis para o dimensionamento da Estação de Tratamento de Águas cinza

(ETAC). As Tabelas 4-6 e 4-7 mostram as variáveis adotadas e os resultados da

produção e demanda de água cinza, respectivamente.

Tabela 4-6: Estimativa da produção de água cinza no prédio da ETE UFES

N° de usuários:

60 pessoas

Vazão do

aparelho

(L/min)

Duração do

uso

(min/hab.dia)

Freqüência

de uso

Produção de

água cinza

(L/dia)

L/hab.dia

Lavatório

7 2 1 * 840 14

Chuveiro

10 10 0,1 ** 600 10

Total

1440 24

* dia ** banho/hab.dia

Tabela 4-7: Estimativa da demanda de água cinza no prédio da ETE UFES

N° de usuários:

60 pessoas

Volume

(L/descarga)

Freqüência

de uso

(descarga/hab.d)

Vazamento

(%/descarga)

Demanda de

água cinza

(L/dia)

L/hab.dia

Vaso sanitário

7 2

10 924 15

Mictório

0,5 2

5 63 1

Total

987 16

4.5.2 Produção e demanda real de águas cinza

Para quantificação da produção e da demanda real de água cinza do prédio, cada

aparelho sanitário (num total de 16) foi monitorado por um hidrômetro com saída

de sinal (Figura 4-26). Cada hidrômetro instalado recebeu um número

correspondente, de acordo com a Tabela 4-8. Os hidrômetros foram doados pelo

Liceu de Artes e Ofício de São Paulo (LAO).

4. Material e Métodos

Figura 4-26: Hidrômetros instalados no lavatório, chuveiro, vaso sanitário

Tabela 4-8: Hidrômetro correspondente em cada aparelho sanitário

Hidrômetro Aparelho sanitário Local

H1 Vaso sanitário Sala de professor 1

H2 Lavatório Sala de professor 1

H3 Lavatório Sala de professor 2

H4 Vaso sanitário Sala de professor 2

H5 Lavatório Banheiro masculino

H6 Lavatório Banheiro masculino

H7 Chuveiro Banheiro masculino

H8 Vaso sanitário Banheiro masculino

H9 Lavatório Banheiro feminino

H10* Lavatório Banheiro feminino

H11 Mictório Banheiro masculino

H12 Mictório Banheiro masculino

H13 Vaso sanitário Banheiro feminino

H14 Vaso sanitário Banheiro masculino

H15 Vaso sanitário Banheiro feminino

H16 Chuveiro Banheiro feminino

* Lavatório utilizado para acoplar a máquina de lavar roupa.

4.5.2.1 O uso da máquina de lavar roupa

A máquina de lavar roupa modelo Lavamatic Super da Suggar, com capacidade

de até 4kg de roupa, foi utilizada para aumentar a produção de água cinza do

prédio da ETE-UFES. Ela era acoplada ao lavatório monitorado pelo hidrômetro

H10 apenas no momento em que se iniciava lavagem de roupa. Em geral, eram

lavados jalecos utilizados por pesquisadores do Núcleo Água. A lavagem era

realizada da seguinte forma:

9 Colocação das roupas a serem lavadas;

4. Material e Métodos

9 Abertura e fechamento da torneira até o nível desejado (35L a 45L);

9 Lavagem por turbilhonamento com adição de sabão em pó;

9 Esvaziamento manual da água de lavagem para o ralo de água cinza;

9 Abertura e fechamento da torneira até o nível desejado (35L a 45L);

9 Lavagem por turbilhonamento com adição de amaciante;

9 Esvaziamento manual da água de lavagem para o ralo de água cinza.

Após cada uso da máquina, ela era desacoplada da torneira para que a mesma

pudesse ser utilizada normalmente. Em geral, o volume de água utilizado para

cada lavagem era de aproximadamente 70 litros.

4.5.2.2 Sistema de monitoramento

Os hidrômetros com saída de sinal são aparelhos que possuem a característica

de fornecer, através de cabo com fios, sinais elétricos. Estes sinais são

proporcionais à vazão do próprio hidrômetro. Os aparelhos fornecidos pela LAO

produzem uma saída em tensão pulsada, na proporção de um pulso a cada

100ml de água que atravessa o hidrômetro (resolução do hidrômetro).

Para contar os pulsos dos hidrômetros e para convertê-los em dados que possam

ser analisados, foram utilizados módulos locais. Esses módulos são

equipamentos baseados em microcontrolador (uma espécie de microprocessador

com alguns periféricos integrados). Nesse sentido, os módulos locais funcionam

da seguinte maneira: quando um pulso é gerado por um hidrômetro, o

microcontrolador se encarrega de detectá-lo e contabilizá-lo, para que a cada

segundo se tenha disponível a informação de vazão (ml/s) daquele hidrômetro

específico, bastando para isso multiplicar a contagem de pulsos por 100.

Esta informação de vazão é transmitida ao sistema supervisório remoto, porém,

essa transmissão não pode ser feita diretamente, sendo necessária a presença

de um conversor de comunicação entre o sistema supervisório e os módulos

locais. Os módulos locais implementados têm capacidade de varredura de até

oito hidrômetros simultaneamente, além de outros sinais eletrônicos.

4. Material e Métodos

O conversor de comunicação é um equipamento simples que promove a interface

de comunicação entre os módulos locais e o sistema supervisório. Isto se faz

necessário porque o sistema supervisório (que será visto mais adiante) está no

computador e este, por sua vez, permite apenas a comunicação em protocolo

RS232. Para que mais de um módulo pudesse ser conectado simultaneamente,

foi necessário implementá-los com o protocolo RS485. Dessa forma, houve a

necessidade de se instalar um conversor de comunicação para realizar a tarefa

de converter a comunicação de RS232 para RS485 e vice-versa, possibilitando

assim a conexão de mais de um módulo local.

O sistema supervisório utilizado foi o Elipse Scada 32 bits Real time 300. É ele

que recebe as informações sobre as vazões dos hidrômetros conectados a cada

módulo e as separa por hidrômetro. A cada segundo, os módulos locais se

encarregam de preparar pacotes com os dados de vazões dos hidrômetros

relativos ao segundo imediatamente anterior. O sistema supervisório, por sua

vez, recolhe esse pacote e o decifra, separando os dados de vazão de cada

hidrômetro por coluna e gerando um histórico de dados que periodicamente é

convertido para o formato texto. Os arquivos em txt são convertidos em planilhas

eletrônicas para melhor manipulação dos dados. A Figura 4-27 mostra a tela de

monitoramento do sistema supervisório (Elipse Scada).

A Figura 4-28 ilustra esquematicamente as interconexões de rede e as ligações

do sistema.

O sistema de monitoramento entrou em operação na sua forma plena no final do

mês de junho/2005 e os dados utilizados na pesquisa foram de julho/2005 a

setembro/2005, representando um total de 44 dias de monitoramento.

Figura 4-27: Tela de monitoramento do sistema supervisório

4. Material e Métodos

Figura 4-28: Esquema das interconexões de rede das ligações

4.5.2.3 Aferição dos hidrômetros

Foram feitos testes de calibração para validação dos resultados obtidos no

computador. Os testes, de maneira geral, foram feitos medindo-se volumes em

tempos determinados em cada aparelho e comparando com os dados gerados no

computador.

Nos lavatórios e chuveiros, os volumes

in loco foram medidos através de

reservatórios graduados e também através de leituras iniciais e finais nos

próprios hidrômetros. Nos mictórios e nos vasos sanitários esses volumes só

puderam ser medidos através das leituras nos hidrômetros. Para os chuveiros e

lavatórios, a comparação foi feita entre a vazão medida e a vazão obtida no

computador e para os vasos sanitários e mictórios, a comparação foi feita com

relação aos volumes medidos e do computador (Anexo C).

RS232

RS485

Sistema

supervisório

remoto

Conversor de

comunicação

Módulos

locais

Hidrômetros

4. Material e Métodos

4.5.2.4 Análises estatísticas

Os arquivos txt gerados no computador pelo sistema supervisório foram

convertidos em planilhas em Excel para umamelhor manipulação. As seguintes

análises foram realizadas:

• Consumo de água total médio do prédio em cada um dos meses

monitorados: somatório dos resultados obtidos em todos os aparelhos

sanitários por dia e calculada a média ao final de cada mês;

• Consumo de água médio de cada aparelho sanitário em cada um dos

meses monitorados

• Distribuição do consumo diário de água por tipo de aparelho sanitário:

somatórios dos consumos médios diários de chuveiros, lavatórios, vasos

sanitários e mictórios e distribuídos em um gráfico “pizza”;

• Análises mensais, diárias e horárias da produção e demanda da água

cinza.

• Análise do consumo de água potável e da produção de águas residuárias

do prédio, considerando quatro cenários distintos.

Para esses cálculos foram excluídos finais de semana e feriados, pois não

havia praticamente nenhum uso nos aparelhos sanitários.

5. Resultados e Discussão

100

5. Resultados e Discussão

5.1 Considerações Gerais

Neste capítulo serão apresentados os resultados referentes à caracterização

qualitativa da água cinza segregada, monitoramento quantitativo da produção e

demanda de água cinza no prédio da ETE-UFES, monitoramento do sistema de

reúso implantado nesse mesmo prédio.

5.2 Caracterização qualitativa da água cinza segregada

Neste item discute-se a caracterização qualitativa da água cinza coletada em

diversas fontes: Chuveiro, Lavatório, Tanque, Máquina de lavar roupa, e Cozinha.

As características das águas cinza obtidas na pesquisa serão sempre

comparadas com as características de águas cinza obtidas por outros autores e

também com esgotos domésticos de características fortes, médias e fracas.

5.2.1 Características físicas

O resumo estatístico descritivo dos resultados referentes às características

físicas (turbidez, sólidos suspensos totais e sólidos totais) encontra-se disposto

na tabela 5-1.

As águas cinza, de maneira geral, apresentam uma quantidade de sólidos em

suspensão bastante elevada, evidenciada tanto pelos resultados de turbidez

quanto pela concentração de sólidos suspensos totais. Resíduos de alimentos,

cabelos e fibras de tecidos são alguns exemplos de material sólido nas águas

5. Resultados e Discussão

101

cinza de cozinha, banheiro (chuveiro e lavatório) e lavanderia (tanque e máquina

de lavar), respectivamente. Esses materiais em suspensão conferem um aspecto

desagradável ao efluente, além de servirem de abrigo para microrganismos,

podendo ocasionar rejeição por parte dos usuários no caso de um reúso sem

tratamento.

Pode-se observar que, para os três parâmetros físicos analisados, os resultados

foram discrepantes tanto para uma mesma fonte de coleta (desvio padrão alto)

quanto de uma fonte para outra. Por exemplo, enquanto que para as amostras de

lavatório os resultados médios de turbidez, SST e ST foram 158NTU, 146mg/L e

500mg/L, respectivamente, para amostras de cozinha esses resultados foram,

nessa mesma ordem, 250NTU, 336mg/L e 2160mg/L.

A tabela 5-2 permite uma comparação dos resultados obtidos no presente estudo,

com os obtidos por Siegrist et al. (1976, apud Eriksson et al., 2002), Christova-

Boal et al. (1996), Almeida et al. (1999), Borges (2003), Jamrah et al. (2004),

Burnat e Mahmoud (2004).

Christova-Boal et al. (1996) encontraram, para amostras de banheiro e de

lavanderia, turbidez bem próximas às obtidas na pesquisa, assim como os

valores encontrados por Borges (2004). Almeida et al. (1999) encontraram, para

amostras de lavatório, chuveiro e cozinha, concentrações de SST de 181, 200 e

235 mg/L, respectivamente, enquanto que as concentrações médias obtidas na

pesquisa foram, nessa mesma ordem, de 146, 103 e 336mg/L.

Quando comparada com o esgoto doméstico, a água cinza misturada possui

concentrações de SST e ST médias semelhantes às de um esgoto médio e forte,

respectivamente (Tabela 5-3).

5. Resultados e Discussão

102

Tabela 5-1: Caracterização qualitativa da água cinza segregada - Parâmetros físicos

Parâmetro Ponto n Med Mín Máx DP CV

Turbidez

Lavatório 9 158 95 327 72 0,46

(NTU)

Chuveiro 9 109 45 345 97 0,90

Tanque 9 299 111 507 141 0,47

Máq. Lavar 9 58 32 100 23 0,40

Cozinha 8 250 60 750 225 0,90

Misturada 7 166 90 289 65 0,39

SST

Lavatório 10 146 84 209 35 0,24

(mg/L)

Chuveiro 10 103 15 483 139 1,35

Tanque 10 221 68 756 202 0,91

Máq. Lavar 10 53 17 106 27 0,50

Cozinha 8 336 101 1103 325 0,97

Misturada 7 134 70 220 52 0,39

Lavatório 9 500 225 1609 433 0,87

(mg/L)

Chuveiro 8 437 224 1009 258 0,59

Tanque 9 1862 723 4578 1155 0,62

Máq. Lavar 8 1004 227 1586 561 0,56

Cozinha 8 2160 1131 5124 1321 0,61

Misturada 6 1536 686 4691 1550 1,01

Tabela 5-2: Características físicas de águas cinza obtidas em outras pesquisas

Turbidez

(NTU )

(mg/L)

SST

(mg/L)

Chuveiro/ Banheira

- 250 120

Lava Roupas

- 1340 280

Enxague de roupa

- 410 120

Pia de Cozinha

- 2410 720

Lava Louças

- 1500 440

Banheiro

60 - 240 - -

Lavanderia

50 - 210 - -

Lavatório

--181

Chuveiro

--200

Banheira

--54

Máquina de lavar

--165

Pia de Cozinha

--235

Borges

(2003)

Banheiro Curitiba 2,0 - 189 - -

Al-Mwaleh

307 800 410

Al-Hail

539 1000 470

Al-Khodh

278 250 180

Al-Mwaleh

439 4500 665

Al-Hail

494 3150 120

Al-Khodh

400 450 160

Al-Mwaleh

120 1250 925

Al-Hail

168 750 305

Al-Khodh

111 450 285

Burnat & Mahmoud

(2004)

Misturada Palestina - - 94 - 181

Jamrah et al.

(2004)

Referência

Fonte de

água cinza

Local

Inglaterra

Austrália

EUA

Siegrist et al.

(1976)

Christova-Boal et al.

(1996)

Almeida et al.

(1999)

Lavanderia

Pia de cozinha

Chuveiro

Parâmetros Físicos

* (apud Eriksson et al., 2000)

5. Resultados e Discussão

103

Tabela 5-3: Características típicas de sólidos no esgoto bruto

Matéria sólida Esgoto Forte Esgoto Médio Esgoto Fraco

SST (mg/L) 360 230 120

ST (mg/L) 1.160 730 370

FONTE: Jordão & Pessoa (2005)

5.2.2 Características químicas

Os parâmetros químicos analisados foram divididos em cinco grupos:

• Compostos Nitrogenados: NTK, NH

-N, NO

-N

• Compostos fosforados: P

Total

• Compostos de enxofre: S

-2

, SO

-2

• Compostos orgânicos e inorgânicos: DBO

, DQO

• Outros: pH, OD, condutividade elétrica, alcalinidade, dureza, cloreto e

O&G.

5.2.2.1 Compostos nitrogenados

Os resultados das características químicas referentes aos compostos

nitrogenados estão estatisticamente resumidos na Tabela 5-4. As concentrações

médias de NTK obtidas na pesquisa foram de 3,4mg/L, para amostras de

chuveiro, e de 13,7mg/L, para amostras de cozinha. Já as concentrações de

nitrogênio amoniacal variaram de 0,5mg/L, para amostras de lavatório, a 2,5mg/L

para amostras de cozinha. Estas concentrações são de 2 a 4 vezes inferiores às

usualmente encontradas em esgotos domésticos típicos, onde a principal fonte de

nitrogênio é a urina (Tabela 5-6). Para se ter uma idéia, somente a urina contribui

para cerca de 80% do nitrogênio presente no esgoto convencional (SCHÖNNING,

2001).

No caso da água cinza, a principal fonte de nitrogênio vem dos alimentos

(efluente da cozinha).

As concentrações de NTK e NH

-N encontradas por outros autores foram

bastante similares às encontradas nesta pesquisa. Apenas Christova-Boal et al.

(1996), para amostras de chuveiro e lavanderia, e Burnat e Mahmoud (2004),

para amostra de água cinza misturada, encontraram concentrações de NTK um

pouco superiores.

5. Resultados e Discussão

104

As concentrações de nitrito encontradas na pesquisa foram baixas e similares às

de um esgoto bruto. Já as de nitrato, para todas as amostras foram um pouco

superiores às usualmente encontradas em esgotos domésticos forte (Tabela 5-4).

Almeida et al. (1999) e Jamrah et al. (2004) encontraram concentrações de nitrato

ainda maiores, variando de 2,0 a 34,5mg/L (Tabela 5-5).

Tabela 5-4: Caracterização qualitativa da água cinza segregada - Compostos nitrogenados

Parâmetro Ponto n Med Mín Máx DP CV

Nitrogênio

Lavatório 10 0,5 0,2 1,1 0,2 0,52

Amoniacal

Chuveiro 10 0,8 0,2 1,4 0,4 0,57

(mg/L)

Tanque 10 3,8 1,0 15,2 4,1 1,07

Máq. Lava

10 1,5 0,3 4,4 1,4 0,94

Cozinha 9 2,5 1,0 6,4 1,6 0,64

Misturada 7 1,9 0,9 4,1 1,1 0,59

NTK

Lavatório 9 5,6 0,7 21,2 6,4 1,14

(mg/L)

Chuveiro 9 3,4 1,2 6,6 2,2 0,65

Tanque 9 10,3 2,5 27,8 8,3 0,81

Máq. Lavar 9 3,6 0,2 5,9 2,0 0,56

Cozinha 8 13,7 5,1 22,1 5,0 0,37

Misturada 6 6,6 2,3 11,2 3,4 0,51

Nitrito

Lavatório 9 0,03 0,01 0,14 0,04 1,43

(mg/L)

Chuveiro 9 0,03 0,00 0,11 0,03 1,28

Tanque 9 0,20 0,01 0,36 0,13 0,68

Máq. Lavar 9 0,11 0,01 0,52 0,16 1,38

Cozinha 7 0,09 0,01 0,36 0,13 1,34

Misturada 5 0,09 0,00 0,19 0,07 0,78

Nitrato

Lavatório 8 0,57 0,00 0,93 0,30 0,53

(mg/L)

Chuveiro 9 0,46 0,01 0,73 0,25 0,54

Tanque 8 0,71 0,18 1,42 0,53 0,75

Máq. Lavar 8 0,46 0,14 0,76 0,26 0,56

Cozinha 7 0,65 0,07 1,17 0,41 0,63

Misturada 6 0,46 0,19 0,98 0,34 0,75

5. Resultados e Discussão

105

Tabela 5-5: Características químicas de águas cinza obtidas em outras pesquisas – compostos

nitrogenados

N-total NTK

-N NO

-N

Chuveiro/ Banheira

17 2 0,4

Lava Roupas

21 0,7 0,6

Enxague de roupa

60,40,4

Pia de Cozinha

74 6 0,3

Lava Louças

40 4.5 0,3

Inglaterra

0,16 0,7

Malta

0,23 1,02

Inglaterra

1,5 0,36

Malta

1,6 0,39

Inglaterra

10 1,93

Malta

10,5 1,98

Inglaterra

4,2 0,38

Malta

3,68 0,33

Banheiro

4,6 - 20 <0,1 - 15

Lavanderia

1,0 - 40 <0,1 - 1,9

Lavatório

0,3 6

Chuveiro

1,2 6,3

Banheira

1,1 4,2

Máquina de lavar

2,0 2,0

Pia de Cozinha

0,3 5,8

Al-Mwaleh

6,6

Al-Hail

34,5

Al-Khodh

Al-Mwaleh

<2,5

Al-Hail

Al-Khodh

2,6

Al-Mwaleh

3,2

Al-Hail

26,8

Al-Khodh

0,6

Burnat &

Mahmoud (2004)

Misturada Palestina 16 - 17 7 - 12 0 - 1,3

* (apud Eriksson et al 2002)

Jamrah et al.

(2004)

Referência

Fonte de

água cinza

Local

Siegrist et al.

(1976) *

Butler et al.

(1995)

Christova-Boal et

al. (1996)

Almeida et al.

(1999)

Pia de cozinha

Austrália

Chuveiro

Pia de cozinha

Parâmetros (mg/L)

EUA

Inglaterra

Lavatório

Banheira e chuveiro

Lavanderia

Máquina de lavar

roupa

Tabela 5-6: Características típicas de compostos nitrogenados no esgoto bruto

Parâmetro (mg/L) Esgoto Forte Esgoto Médio Esgoto Fraco

N-total 85 40 20

N-orgânico 35 20 10

Amônia livre 50 20 10

Nitrito, NO

0,10 0,05 0

Nitrato, NO

0,40 0,20 0,10

FONTE: Jordão & Pessoa (2005)

5.2.2.2 Compostos fosforados

A principal fonte de fósforo na água cinza são os detergentes e os sabões

contendo fosfatos. Isso explica o fato de que os valores encontrados nas

5. Resultados e Discussão

106

amostras de tanque, máquina de lavar e cozinha foram maiores do que nas

amostras de lavatório e chuveiro (tabela 5-7). A água cinza misturada possui

concentrações médias de 9,0mg/L, semelhante a um esgoto sanitário com

características médias (Tabela 5-9).

Siegrist et al. (1976, apud Eriksson et al., 2002) encontraram concentrações de P-

total de 2,0mg/L, para amostras de chuveiro, a 74mg/L, para amostras de pia de

cozinha. Esses valores foram bem superiores aos encontrados nesta pesquisa,

que obteve, para esses mesmos tipos de amostra, concentrações máximas de 1,1

e 13,3mg/L (Tabela 5-8).

Tabela 5-7: Caracterização qualitativa da água cinza segregada – Compostos fosforados

Parâmetro Ponto n Med Mín Máx DP CV

Fósforo total

Lavatório 9 0,6 0,1 1,1 0,3 0,48

(mg/L)

Chuveiro 9 0,2 0,0 0,5 0,2 1,04

Tanque 9 17,7 0,4 34,7 14,2 0,80

Máq. Lavar 9 14,4 2,8 26,1 8,7 0,60

Cozinha 8 9,1 3,5 13,3 3,2 0,35

Misturada 6 9,0 1,1 13,2 4,5 0,50

5. Resultados e Discussão

107

Tabela 5-8: Características químicas de águas cinza obtida em outras pesquisas – compostos

fosforados

P-total

-P

Chuveiro/ Banheira

Lava Roupas

57 15

Enxague de roupa

21 4

Pia de Cozinha

74 31

Lava Louças

68 32

Inglaterra

-30

Malta

-44

Inglaterra

-0,89

Malta

-0,98

Inglaterra

-31

Malta

-32

Inglaterra

-14

Malta

-12

Banheiro

0,11 - 1,8 -

Lavanderia

0,062 - 42 -

Lavatório

-13,3

Chuveiro

-19,2

Banheira

-5,3

Máquina de lavar

-21,0

Pia de Cozinha

-26,0

Borges

(2003)

Banheiro Curitiba 0,51 - 38,4 -

Burnat & Mahmoud

(2004)

Misturada Palestina 15 - 17 4,5 - 5,2

* (apud Eriksson et al 2002)

Austrália

Inglaterra

Referência

Fonte de

água cinza

Local

Siegrist et al.

(1976) *

Butler et al.

(1995)

Christova-Boal et al.

(1996)

Almeida et al.

(1999)

Parâmetros (mg/L)

Pia de cozinha

Banheira e

chuveiro

Máquina de lavar

roupa

Lavatório

EUA

Tabela 5-9: Características típicas do esgoto bruto - compostos fosforados

Parâmetro (mg/L) Esgoto Forte Esgoto Médio Esgoto Fraco

P-Total 20 10 5

P-orgânico 7 4 2

P-inorgânico 13 6 3

FONTE: Jordão & Pessoa (2005)

5.2.2.3 Compostos orgânicos

Mesmo não possuindo contribuições dos vasos sanitários, o conteúdo de matéria

orgânica e inorgânica presente na água cinza é bastante significativo. A maior

parte dela é oriunda de resíduos de alimento, óleos e gorduras, resíduos

corporais, cabelo, sabão etc. Já a matéria inorgânica provém principalmente dos

produtos químicos e detergentes utilizados para limpeza.

5. Resultados e Discussão

108

Os resultados de demanda química e bioquímica de oxigênio estão

estatisticamente resumidos na tabela 5-10. Eles se apresentaram bastante

variados, tanto para diferentes frações de água cinza quanto para uma mesma

fração. As medidas de DQO de todas as amostras apresentaram uma variação

média de 521 a 1712mg/l, enquanto que para as de DBO

essa variação foi bem

mais baixa (165-633mg/l). Em algumas amostras, os valores se aproximam (em

alguns casos até superam) dos valores esperados para um esgoto doméstico

com características forte (Tabela 5-12).

Tabela 5-10: Caracterização qualitativa da água cinza segregada – Compostos orgânicos

Parâmetro Ponto n Med Mín Máx DP CV

DBO

Lavatório 8 265 90 675 183 0,69

(mg/L)

Chuveiro 6 165 100 188 32 0,20

Tanque 5 570 100 875 347 0,61

Máq. Lavar 7 184 90 300 70 0,38

Cozinha 6 633 190 1200 353 0,56

Misturada 5 571 425 725 143 0,25

DQO

Lavatório 10 653 190 1200 309 0,47

(mg/L)

Chuveiro 10 582 216 1127 290 0,50

Tanque 10 1672 558 3958 908 0,54

Máq. Lavar 10 521 190 920 258 0,50

Cozinha 9 1712 480 4793 1387 0,81

Misturada 7 857 190 1331 404 0,47

Concentrações similares, quando comparados os mesmo tipos de fonte, também

foram observados por Siegrist et al. (1976, apud Eriksson et al., 2002), Buttler et

al. (1995), Christova-Boal et al. (1996), Almeida et al. (1999), Borges (2003) e

Burnat e Mahmoud (2004). Jamrah et al. (2004) encontrou, porém concentrações

bem mais baixas de DBO e DQO para o efluente de pia de cozinha (tabela 5-11).

As concentrações de DBO e de DQO nas amostras indicam o risco de depleção

de oxigênio devido à degradação da matéria orgânica. Se o oxigênio dissolvido

for todo consumido (efluente anaeróbio), ocorre produção de sulfetos pela

redução de sulfatos e, conseqüentemente, emanação de odores desagradáveis.

5. Resultados e Discussão

109

Tabela 5-11: Características químicas de águas cinza obtida em outras pesquisas – compostos

orgânico

DBO

DQO

Chuveiro/ Banheira

170 -

Lava Roupas

380 -

Enxague de roupa

150 -

Pia de Cozinha

1460 -

Lava Louças

1040 -

Inglaterra

148 -

Malta

215 -

Inglaterra

250 -

Malta

274 -

Inglaterra

662 -

Malta

682 -

Inglaterra

756 -

Malta

669 -

Banheiro

76 - 200 -

Lavanderia

48 - 290 -

Lavatório

- 298

Chuveiro

- 501

Banheira

- 210

Máquina de lavar

- 1815

Pia de Cozinha

- 644

Borges

(2003)

Banheiro Curitiba 17 - 287 -

Al-Mwaleh

60 116

Al-Hail

156 695

Al-Khodh

174 72

Al-Mwaleh

212 340

Al-Hail

236 278

Al-Khodh

91 76

Al-Mwaleh

25 60,9

Al-Hail

156 77,5

Al-Khodh

28,2 35,5

Burnat &

Mahmoud (2004)

Misturada Palestina 222 - 375 600 - 850

* (apud Eriksson et al 2002)

Jamrah et al.

(2004)

Referência

Fonte de

água cinza

Local

Siegrist et al.

(1976) *

Butler et al. (1995)

Christova-Boal et

al. (1996)

Almeida et al.

(1999)

Austrália

Máquina de lavar

roupa

Pia de cozinha

Parâmetros (mg/L)

EUA

Lavatório

Banheira e chuveiro

Chuveiro

Lavanderia

Inglaterra

Tabela 5-12: Características típicas do esgoto bruto - compostos orgânicos

Parâmetro (mg/L) Esgoto Forte Esgoto Médio Esgoto Fraco

DBO

400 200 100

DQO 800 400 200

FONTE: Jordão & Pessoa (2005)

5. Resultados e Discussão

110

5.2.2.4 Compostos de enxofre

Quanto aos compostos de enxofre, as concentrações de sulfeto encontradas

foram baixas em todas as amostras (tabela 5-13). Entretanto, essas

concentrações podem ser aumentadas em virtude das elevadas concentrações

de sulfato e de matéria orgânica, pois em ambientes anaeróbios o sulfato é

reduzidos a sulfeto durante a oxidação de compostos orgânicos. A formação do

gás sulfidríco (H

S) gera odores desagradáveis quando observados acima de

1mg/L.

Burnat e Mahmoud (2004) observaram, para amostras de uma água cinza

misturada, valores de sulfato em torno de 53mg/L. Este valor foi bem abaixo dos

encontrados para a água cinza misturada sintética desta pesquisa. Uma razão é

que as proporções utilizadas para o preparo da água cinza sintética foram

estimadas a partir de um consumo diário total de água. Já na água cinza

caracterizada por Burnat e Mahmoud (2004), as coletas eram feitas em horários

diferentes, e provavelmente, nem todas as fontes de água cinza foram utilizadas.

Tabela 5-13: Caracterização qualitativa da água cinza segregada – Compostos de enxofre

Parâmetro Ponto n Med Mín Máx DP CV

Sulfeto

Lavatório 8 0,11 0,00 0,19 0,07 0,60

(mg/L)

Chuveiro 8 0,09 0,06 0,17 0,04 0,42

Tanque 7 0,09 0,01 0,23 0,08 0,80

Máq. Lavar 8 0,11 0,05 0,25 0,07 0,61

Cozinha 7 0,14 0,07 0,29 0,07 0,54

Misturada 6 0,11 0,06 0,22 0,06 0,54

Sulfato

Lavatório 10 112,4 9,4 325,5 93,3 0,83

(mg/L)

Chuveiro 10 162,1 22,4 439,5 128,4 0,79

Tanque 9 554,9 18,2 1149,3 366,4 0,66

Máq. Lavar 9 355,4 38,4 1011,1 275,7 0,78

Cozinha 9 130,4 25,4 326,2 103,7 0,80

Misturada 7 305,1 121,1 377,3 87,1 0,29

5.2.2.5 Outros parâmetros de qualidade

Os resultados estatísticos descritivos dos demais parâmetros analisados estão

expressos na tabela 5-14.

O pH da água cinza depende basicamente do pH da água de abastecimento.

Entretanto, alguns produtos químicos utilizados podem contribuir para o seu

5. Resultados e Discussão

111

aumento. Isso pode ser observado nas amostras da máquina de lavar e do

tanque, onde seu pH alcalino pode ser atribuído ao uso do sabão em pó e do

amaciante. Christova-Boal et al. (1996) e Jamrah et al. (2004) também

observaram valores de pH alcalino para amostras de lavanderia (Tabela 5-15). As

amostras de água cinza misturada, no entanto, apresentaram o pH bem próximo

da neutralidade, assim como em esgotos domésticos típicos.

As concentrações de oxigênio dissolvido (OD) foram relativamente altas, pois a

análise desse parâmetro era realizada logo após a coleta. Desse modo, não

houve tempo de consumo durante o transporte, como ocorre, em geral, com os

esgotos sanitários.

Os valores médios de condutividade elétrica observados na pesquisa, para todas

as amostras, variaram de 116mg/L (lavatório) a 938mg/L (tanque) (tabela 5-14).

Valores bastante superiores foram observados por Jamrah et al. (2004),

principalmente para efluentes de chuveiro e de cozinha (tabela 5-15).

A alcalinidade é um parâmetro muito importante quando se pretende tratar a água

cinza pela via de digestão anaeróbia, visto que uma redução do pH pode afetar

os microrganismos responsáveis pela depuração. As amostras de tanque foram

as que apresentaram os maiores valores (206,9mg/L), enquanto que nas

amostras de cozinha a alcalinidade foi praticamente nula (1,9mg/L). Entretanto,

para as amostras de água cinza misturada o valor médio encontrado foi de

114,7mg/L, ou seja, dentro da faixa observada para esgoto doméstico típico

(Tabela 5-16). Outros autores encontraram valores de alcalinidade um pouco

abaixo dos obtidos nesta pesquisa, quando correlacionados os mesmo tipos de

fonte, com exceção dos obtidos por Jamrah et al. (2004) para efluente de

cozinha.

Segundo von Sperling (2005), apesar de não haver evidências de que a dureza

cause problemas sanitários, uma água dura reduz a formação de espuma,

implicando um maior consumo de sabão, e pode causar incrustações em

tubulações de água quente, caldeiras e aquecedores. Os resultados médios de

dureza obtidos neste trabalho, entretanto, mostraram que todas as frações de

água cinza possuem característica de água mole (dureza < 50mg/LCaCO

). Isso

5. Resultados e Discussão

112

é uma vantagem e também um indicativo de que água cinza, depois de tratada,

pode ser reutilizada também para lavagem de roupas.

Os cloretos (Cl

) são advindos da dissolução de sais, como por exemplo, o cloreto

de sódio. Isso explica as altas concentrações desse íon no efluente da cozinha

(130mg/L). Burnat e Mahmoud (2004) também encontraram concentrações de

cloretos elevadas para uma água cinza misturada, contendo também

contribuições de cozinha (180 – 220mg/L). As demais frações de água cinza, com

exceção da amostra do tanque, apresentaram concentrações de cloretos

similares às do esgoto doméstico típico (Tabela 5-14).

As principais fontes de óleos e graxas (O&G) na água cinza são os óleos e

gorduras utilizados no preparo de alimento, resíduos presentes no corpo e nas

roupas, oriundos da transpiração humana. Dessa forma, as amostras da cozinha

foram as que apresentaram maior concentração desses compostos (176,4mg/L),

seguidas pelas amostras de tanque (140,6mg/L) e chuveiro (95,2mg/L). A

amostra de água cinza misturada apresentou uma concentração média de

101,3mg/L, similar a de um esgoto doméstico típico. Caso não haja a remoção

prévia de O&G, a presença desses compostos em quantidade pode diminuir a

eficiência de tratamentos biológicos subseqüentes.

5. Resultados e Discussão

113

Tabela 5-14: Caracterização qualitativa da água cinza segregada – Outros parâmetros

Parâmetro Ponto n Med Min Máx DP CV

Lavatório 7 8,03 6,63 8,97 0,92 0,11

Chuveiro77,346,838,140,410,06

Tanque 78,857,719,550,800,09

Máq. Lavar 7 9,06 7,92 9,73 0,67 0,07

Cozinha75,144,215,950,700,14

Misturada 5 7,05 5,99 7,58 0,64 0,09

Lavatório 6 6,9 4,7 8,9 1,6 0,23

(mg/L)

Chuveiro 6 6,6 5,9 7,5 0,6 0,09

Tanque 6 7,1 5,1 8,6 1,2 0,16

Máq. Lavar 6 7,1 5,3 8,7 1,3 0,18

Cozinha 6 4,2 1,8 6,4 1,7 0,40

Misturada 4 6,5 5,5 7,6 0,9 0,14

Condutividade

Lavatório 8 116 86 150 26 0,23

elétrica

Chuveiro 10 124 63 261 55 0,45

(µS/cm)

Tanque 10 938 220 1817 500 0,53

Máq. Lavar 10 524 194 966 233 0,44

Cozinha 9 528 78 1023 320 0,61

Misturada 7 430 307 600 105 0,24

Alcalinidade

Lavatório 5 88,0 45,5 204,0 65,4 0,74

(mg/L)

Chuveiro 6 38,3 21,3 103,3 32,0 0,84

Tanque 4 206,9 102,5 262,5 71,1 0,34

Máq. Lavar 5 74,2 28,9 109,5 36,9 0,50

Cozinha 5 1,9 0,0 5,4 2,3 1,23

Misturada 4 114,7 39,0 312,4 132,4 1,15

Dureza

Lavatório 6 44,2 21,7 104,9 31,1 0,70

(mg/L)

Chuveiro 5 30,1 12,8 79,9 25,5 0,85

Tanque 5 38,5 16,8 94,9 38,5 0,87

Máq. Lavar 6 38,7 12,8 84,9 38,7 0,71

Cozinha 4 12,1 0,0 48,4 12,1 2,00

Misturada 4 21,2 0,0 65,2 21,2 1,45

Cloreto

Lavatório 6 10,1 1,3 18,8 6,9 0,69

(mg/L)

Chuveiro 6 20,0 5,2 36,6 12,7 0,63

Tanque 9 76,3 2,7 158,8 55,3 0,73

Máq. Lavar 7 23,6 4,9 69,0 22,2 0,94

Cozinha 9 130,0 2,6 307,9 81,0 0,62

Misturada 5 64,0 20,6 100,0 34,9 0,55

O&G

Lavatório 9 81,9 30,4 124,7 27,0 0,33

(mg/L)

Chuveiro 9 95,2 34,0 319,8 89,9 0,94

Tanque 7 140,6 22,0 282,2 105,9 0,75

Máq. Lavar 9 24,2 7,1 41,8 12,4 0,51

Cozinha 8 176,4 52,0 339,8 98,4 0,56

Misturada 6 101,3 51,5 217,8 58,9 0,58

5. Resultados e Discussão

114

Tabela 5-15: Características químicas de águas cinza obtidas em outras pesquisas – outros

parâmetros

pH OD

Condutiv.

Elétrica

(

S/cm)

Alcalin.

(mg/L)

O&G

(mg/L)

Cloreto

(mg/L)

Banheiro

6,4 - 8,1 82 - 250 24 - 43 37 - 78 9,0 - 18

Lavanderia

9,3 - 10 190 - 1400 83 - 200 8,0 - 35 9,0 - 88

Borges

(2003)

Banheiro Curitiba 6,7 - 8,5 2,67 - 5,9

Al-Mwaleh

7,88 2,3 1171 19

Al-Hail

7,69 2,6 1584 17

Al-Khodh

6,77 2,8 1362 9

Al-Mwaleh

8,04 2,5 392 42

Al-Hail

8,87 2,7 311 27

Al-Khodh

8,08 3,5 1755 16

Al-Mwaleh

7,69 2,8 1038 20

Al-Hail

7,06 2,3 1605 15

Al-Khodh

6,68 3,9 1708 5

Burnat &

Mahmoud

(2004)

Misturada Palestina 6,6 - 7,4 5,24 - 6,5 180 - 220

Lavanderia

Austrália

Local

Christova-Boal

et al. (1996)

Jamrah et al.

(2004)

Referência

Fonte de

água cinza

Pia de

cozinha

Parâmetros Químicos

Chuveiro

Tabela 5-16: Características químicas típicas no esgoto bruto

Faixa Típico

pH 6,7 - 7,5 7,0

Alcalinidade (mg/L) 110 - 170 140

Cloretos (mg/L) 20 - 50 35

Óleo e Graxas (mg/L) 55 - 170 110

OD (mg/L) 0 0

FONTE: Von Sperling (2005); Jordão & Pessoa (2005)

Concentração

Parâmetro

5.2.3 Características microbiológicas

No que diz respeito à característica microbiológica, embora a água cinza não

possua contribuição dos vasos sanitários, de onde provém a maior parte dos

microorganismos patogênicos, as amostras de água cinza apresentaram

resultado positivo de

E. coli. A limpeza das mãos após o uso do toalete, lavagem

de roupas e alimentos fecalmente contaminados ou o próprio banho, são algumas

das possíveis fontes de contaminação.

Os resultados dos parâmetros microbiológicos estão estatisticamente resumidos

na tabela 5-17. As amostras de chuveiro foram as que apresentaram maior

densidade, tanto de coliformes totais quanto de

E.coli (ambos em torno de 10

5. Resultados e Discussão

115

Além disso, por representar a maior fração na água cinza misturada (40%), os

resultados na amostra composta também foram bastante significativos.

Outros autores também identificaram a presença de contaminação fecal, através

de resultados positivos de coliformes fecais. Borges (2003), por exemplo,

encontrou concentrações de até sete unidades logarítmicas para amostras de

banheiro (Tabela 5-18).

Apesar das densidades dos indicadores de contaminação fecal na água cinza

serem menores do que as encontradas no esgoto, elas não são desprezíveis e

evidenciam a necessidade de uma desinfecção prévia no caso de reúsos mais

restritivos (Tabela 5-19).

Tabela 5-17: Caracterização qualitativa da água cinza segregada - Parâmetros microbiológicos

Parâmetro Ponto n Med Mín Máx DP CV

Lavatório 2 1,35E+02 1,35E+02 1,35E+02 0,00E+00 0,00

(NMP/100mL)

Chuveiro 3 3,95E+04 2,76E+04 7,27E+04 2,52E+04 0,58

Tanque 4 2,06E+02 1,00E+00 5,79E+03 2,70E+03 1,34

Máq. Lavar 3 5,37E+00 1,00E+00 1,55E+02 8,89E+01 1,70

Cozinha 4 1,47E+03 1,00E+00 1,12E+06 5,58E+05 1,97

Misturada 2 6,14E+04 2,90E+04 1,30E+05 7,14E+04 0,90

E. coli

Lavatório 8 1,01E+01 1,00E+00 9,00E+01 3,55E+01 1,20

(NMP/100mL)

Chuveiro 5 2,63E+04 2,42E+03 1,98E+05 8,02E+04 1,28

Tanque 7 2,87E+01 1,00E+00 2,14E+03 7,82E+02 1,95

Máq. Lavar 7 2,73E+01 1,00E+00 2,61E+04 9,80E+03 2,53

Cozinha 5 6,47E+02 1,00E+00 1,90E+05 8,06E+04 1,63

Misturada 3 3,25E+04 1,01E+04 1,30E+05 6,51E+04 1,17

5. Resultados e Discussão

116

Tabela 5-18: Características microbiológicas de águas cinza obtida em outras pesquisas

Coliformes

Totais

Coliformes

Fecais

E. coli

Chuveiro/ Banheira 70 - 8200 1 - 2500 -

Lava Roupas

85 - 8,9x10

9 - 1,6x10

Enxague de roupa

190 - 1,5x10

35 - 7,1x10

Chuveiro/ Banheira

6 x 10

Lava Roupas 199 126 -

Enxague de roupa 56 25 -

Lavanderia - -

28,2 x 10

Cozinha - -

0,16 x 10

- 96,6 x 10

Banheiro/Cozinha - -

236 x 10

Banheiro

500-2,4 x 10

170 - 3,3 x 10

Lavanderia

2,3 x 10

- 3,3 x 10

110 -1,09x10

Chuveiro/ Banheira

- 10

-1

- 10

Chuveiro

- 10

-1

- 10

Chuv./ Banheira e

maq de lavar (fralda)

-10

Borges

(2003)

Banheiro Curitiba

5,1 - 1,6 x 10

2,0 - 1,6 x 10

* (apud Eriksson et al, 2002)

Siegrist et al.

(1976) *

Christova-Boal

et al. (1996)

Nolde

(1999)

Rose et al

(1991)

Hargelius et al

(1995) *

Referência

Fonte de

água cinza

Local

Berlim

Suécia

Austrália

EUA

Parâmetros (NMP/100ml)

Tabela 5-19: Características microbiológicas típicas no esgoto bruto

Parâmetro

(NMP/100ml)

Concentração

Coliformes totais

- 10

Coliformes fecais

- 10

FONTE: Von Sperling (2005)

5.2.4 Ensaio de biodegradabilidade

No ensaio de biodegradabilidade utilizou-se um aparelho que armazena os dados

do consumo de oxigênio durante os 5 dias da análise de DBO. A partir daí,

ajustou-se, pelo método dos mínimos quadrados, curvas de biodegradabilidade

aeróbia e determinou-se o coeficiente de desoxigenação (k1) para cada amostra

de água cinza. O mesmo foi feito para uma amostra de esgoto sanitário bruto, a

título de comparação.

Sabe-se que quanto menor o valor de k1 mais lenta é a taxa de decomposição.

Seguindo esse raciocínio, apenas as amostras de chuveiro e de cozinha

apresentaram valores de k1 inferiores ao do esgoto sanitário. Isso indica que

alguns tipos de águas cinza apresentam uma taxa de consumo de oxigênio mais

rápida do que o esgoto sanitário convencional, mostrando que períodos longos de

estocagem podem comprometer significativamente as características iniciais

5. Resultados e Discussão

117

dessas águas (Figura 5-1). Os resultados foram bastante semelhantes aos

obtidos em um estudo realizado na Suécia em 1967 (OLSON et al. (1968, citados

em www.greywater.com), onde foram encontrados valores de k1 de 0,45 para

água cinza.

100

200

300

400

500

600

700

800

012345

Tempo (dia)

DBO (mg/l)

Lavatório Chuveiro Tanque Máq lavar Cozinha Misturada Esgoto bruto

(dia

-1

)

0,48 0,18 0,57 0,5 0,45 0,48 0,48

Figura 5-1: Curvas de biodegradabilidade de águas cinza e de esgoto bruto

5.3 Desempenho da ETAC no tratamento das águas cinza

de uma edificação educacional

Neste item discute-se o desempenho de cada etapa de tratamento que compõe a

ETAC tratando águas cinza de uma das edificações da UFES. O desempenho é

avaliado em relação à remoção de sólidos, cor, matéria orgânica e

E. coli e

Coliformes Totais. A evolução de alguns parâmetros como sulfeto e sulfato

também foram avaliados.

A temperatura, durante todo o período de monitoramento, ficou entre 20 e 30°C.

5. Resultados e Discussão

118

5.3.1 Características gerais da água cinza bruta

As características médias da água cinza bruta apresentadas durante toda a

pesquisa foram: 533uC (cor verdadeira), 168NTU (turbidez), 283mg/L (DBO

498mg/L (DQO), 11,8mg/L (SST), 5,42 x 10

NMP/100ml (E. coli) e

1,87x10

NMP/100ml (Coliforme total).

Assim como os resultados obtidos na etapa de caracterização, os resultados

referentes à água cinza bruta (afluente) apresentaram grande dispersão. Isso

pode ser observado pela extensão da caixa nos gráficos de

Boxplot and Whiskers

em todos os parâmetros analisados (Figuras 5-2 a 5-12).

5.3.2 Remoção de sólidos, turbidez e cor

Analisando a ETAC como um todo, no que tange ao conteúdo de sólidos

suspensos (SST e turbidez) e dissolvidos (cor verdadeira), a maior eficiência de

remoção ocorreu na etapa biológica (anaeróbia + aeróbia). O RAC apresentou

eficiência de remoção de turbidez, cor e SST da água cinza bruta de 56%, 53% e

72%, respectivamente. O polimento do efluente anaeróbio, realizado pelo FBAS,

apresentou eficiências de 96% para turbidez, 83% para cor e 95% para SST

(Figura 5-2 a Figura 5-4).

Não houve remoção significativa desses parâmetros nem na etapa de filtração

terciária, nem na de desinfecção, e em alguns casos, houve uma ligeira piora na

qualidade da água cinza tratada biologicamente. Isso ocorreu provavelmente

devido a problemas decorrentes da lavagem do FT e a eventuais sujeiras

oriundas do ambiente externo à caixa de água cinza tratada (poeira, areia,

insetos, etc.).

Após a filtração terciária, era possível perceber uma coloração ligeiramente

amarelada quando se acumulava um volume maior de água tratada. Essa

coloração ficou bastante reduzida com o advento da cloração. A redução da

turbidez e do SST nessa etapa foi, possivelmente, devido à sedimentação de

algumas partículas em suspensão na elevatória de água cinza tratada (EACT).

5. Resultados e Discussão

119

Após a desinfecção, a água cinza tratada atendeu à qualidade mínima requerida

pelo padrão mais restritivo para turbidez (2NTU), cor (10uC) e SST (5mg/L).

A qualidade da água cinza tratada coletada nos vasos sanitários apresentou uma

ligeira piora para os três parâmetros em questão. Isso pode ter ocorrido em

virtude da limpeza dos mesmos não estar sendo feita na freqüência adequada.

312

168

100

200

300

400

500

600

700

Afluente RAC FBAS FT Cloro Vaso

Turbidez (NTU)

2,3

0,6

2,2

2,0

3,1

11,8

Afluente RAC FBAS FT Cloro Vaso

SST (mg/L)

Figura 5-2: Remoção de turbidez Figura 5-3: Remoção de SST

189

533

200

400

600

800

1000

1200

Afluente RAC FBAS FT Cloro Vaso

Cor verdadeira (UC)

Figura 5-4: Remoção de cor verdadeira

5.3.3 Remoção de matéria orgânica

A remoção de matéria orgânica na ETAC, assim como a de sólidos, foi mais

intensa na etapa biológica. Isso já era esperado, pois o conteúdo orgânico na

água cinza é de fácil degradação. O RAC apresentou, em média, uma eficiência

de remoção de 69% para DBO

e 74% para DQO oriunda da água cinza bruta. O

FBAS realizou o polimento do efluente anaeróbio e apresentou uma eficiência

FIESP – 10 UC

FIESP – 2 NTU

NBR 13.969 – 10 NTU

FIESP e Flórida – 5 mg/L

Alemanha e Canadá – 30 mg/L

5. Resultados e Discussão

120

complementar de 90% e 74% para DBO

e DQO, respectivamente (Figura 5-5 e

Figura 5-6).

O FT, como já era esperado, não apresentou redução significativa do material

orgânico em relação às concentrações remanescentes do FBAS, sendo essa

remoção de apenas 23%, tanto para DBO

quanto para DQO.

Na desinfecção, o cloro atuou também como um agente oxidante na remoção da

pequena parcela de matéria orgânica remanescente do FT. Entretanto, como

praticamente toda fração orgânica da DQO já tinha sido removida até o

tratamento terciário, a cloração contribuiu com apenas 6% de sua eficiência de

remoção.

A qualidade da água cinza tratada, no que diz respeito ao conteúdo de DBO

atendeu aos padrões requeridos para o reúso em descarga de vasos sanitários

preconizados pelo EPA (2004) e FIESP (2005).

105

12 3

283

100

150

200

250

300

350

400

450

Afluente RAC FBAS FT Cloro Vaso

DBO

(mg/L)

498

115

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

Afluente RAC FBAS FT Cloro Vaso

DQO (mg/L)

Figura 5-5: Remoção de DBO

Figura 5-6: Remoção de DQO

5.3.4 Remoção de microrganismos

Como já dito anteriormente, utilizou-se a densidade de Escherichia coli como

indicação de contaminação fecal e como indicação da eficiência de remoção de

patógenos no processo de tratamento da água cinza.

A água cinza bruta apresentou, em média (geométrica), níveis de

E. coli e

coliformes totais (CT) com aproximadamente duas unidades logarítmicas inferior

ao do esgoto sanitário convencional (5,4x10

e 1,9x10

NMP/100mL). Entretanto,

Texas – 5 mg/L

Canadá – 30 mg/L

5. Resultados e Discussão

121

essas densidades são consideradas altas quando comparadas com as normas

para reúso em vasos sanitários, preconizadas, por exemplo, pela FIESP (2005) e

pelo EPA (2004) (Figura 5-7 e figura 5-8).

O tratamento anaeróbio removeu, em média, 90% da densidade inicial de

E. coli

e 99% da de coliformes totais. Embora esses números pareçam elevados, isso

corresponde a apenas 1 log e 2 logs de remoção de

E. coli e CT respectivamente.

O FBAS, complementando o tratamento realizado pelo RAC, apresentou, em

média, uma remoção de 2 unidades logs para

E. coli, chegando a concentrações

em torno de 1,6x10

NMP/100mL. A remoção de CT não foi tão expressiva,

removendo nesse tratamento apenas 1 unidade log.

No FT a remoção tanto de

E. coli quanto de CT foi praticamente nula. Em

algumas amostras coletadas as concentrações foram maiores no FT do que no

FBAS.

A cloração, como já se esperava, foi bastante eficiente na remoção dos dois

grupos de microrganismos estudados. Essa etapa removeu aproximadamente 2

logs e 4 logs de

E.coli e CT, respectivamente, chegando a concentrações

compatíveis com padrões de reúso mais restritivos.

5,4E+05

1,8E+04

1,6E+02

1,5E+02

1,5E+00

1,0E+00

1,0E+01

1,0E+02

1,0E+03

1,0E+04

1,0E+05

1,0E+06

1,0E+07

1,0E+08

Afluente RAC FBAS FT Cloro

E. coli (NMP/100mL)

5,4E+00

1,1E+04

3,9E+04

3,4E+05

1,9E+07

1,0E+00

1,0E+01

1,0E+02

1,0E+03

1,0E+04

1,0E+05

1,0E+06

1,0E+07

1,0E+08

1,0E+09

Afluente RAC FBAS FT Cloro

Coli total (NMP/100mL)

Figura 5-7: Remoção de E.coli Figura 5-8: Remoção de Coliformes totais

Assim como para os outros parâmetros, foram analisadas, em termos de

E. coli e

CT, as amostras coletadas nos vasos sanitários do prédio. Houve coleta antes e

depois do início da cloração. As figuras 5-9 e 5-10 mostram que quando a

desinfecção ainda não estava sendo realizada, as densidades de

E. coli e CT

Arizona – Não detectável

FIESP – Não detectável

NBR 13.969

–

500 ufc/100ml

Califórnia – 2,2 ufc/100mL

WHO – 1000 ufc/100ml

5. Resultados e Discussão

122

mantiveram-se praticamente iguais às do tratamento terciário. Após o início da

cloração, as densidades de ambos não diferiram tanto das encontradas na

elevatória de água cinza tratada. Isso mostra que não houve recontaminação da

água de reúso utilizada na descarga dos vasos sanitários. Isso se deve

principalmente ao elevado teor de cloro residual na água cinza tratada após a

cloração (Figura 5-11).

Entretanto, estudos feitos por Ornelas (2004) mostraram que, mesmo utilizando

água potável nas descargas de vaso sanitários, é possível encontrar densidade

de coliformes termotolerantes e totais na ordem de 10

a 10

(NMP/100ml).

1,9E+00

7,1E+02

1,0E+00

1,0E+01

1,0E+02

1,0E+03

1,0E+04

1,0E+05

1,0E+06

Vaso s/ Cl Vaso c/ Cl

E. coli (NMP/100mL)

3,5E+04

1,6E+01

1,0E+00

1,0E+01

1,0E+02

1,0E+03

1,0E+04

1,0E+05

1,0E+06

Vaso s/ Cl Vaso c/ Cl

Coli total (NMP/100mL)

Figura 5-9: Comparação do vaso sem cloro e

com cloro –

E. coli

Figura 5-10: Comparação do vaso sem cloro e

com cloro – coliformes totais

15,1

6,2

10,1

4,4

Cloro Vaso Cloro Vaso

Cloro residual (mg/L)

Total Livre

Figura 5-11: Teor de cloro residual total e livre

5. Resultados e Discussão

123

5.3.5 Sulfato e sulfeto

O íon sulfato, assim como no esgoto sanitário, está presente também na água

cinza. Entretanto, em virtude da água cinza ser composta por uma matéria

orgânica de mais fácil degradação, ela torna-se anaeróbia mais rapidamente do

que o esgoto convencional. Esse sulfato presente pode ser então reduzido a

sulfeto, causando odor desagradável. Durante todo o período de monitoramento

não foram observados problemas de odor nas proximidades da elevatória de

água cinza bruta (Figura 5-12 e Figura 5-13).

Já no RAC, pelo mesmo motivo citado anteriormente, as concentrações de sulfato

foram levemente reduzidas, e as de sulfeto aumentadas. O odor característico de

sistemas anaeróbios, proveniente do gás sulfídrico (H

S), foi detectado nas

amostras coletadas desse reator. No entanto, como a estação é coberta, esse

odor não causou transtornos aos usuários do prédio.

O tratamento aeróbio, como polimento do efluente do RAC, fez com que as

concentrações de sulfeto fossem novamente reduzidas e as de sulfato

aumentadas (processo inverso), promovendo, dessa forma, a desodorização do

efluente anaeróbio. Esse foi, então, mais um dos motivos de adoção do FBAS,

pois sistemas de reúso podem ser rejeitados se a água utilizada apresentar, além

de cor, mau cheiro.

Nas demais etapas de tratamento, as concentrações tanto de sulfato quanto de

sulfeto não sofreram alteração significativa. Entretanto, as de sulfato

apresentaram dispersão bastante acentuada. No caso das concentrações de

sulfeto, as dispersões foram bem pequenas.

Apesar de não existir padrões estabelecidos por norma para as concentrações

desses íons, eles não podem ser negligenciados, pois estão diretamente ligados

ao controle de odor e conseqüentemente, à satisfação dos usuários.

5. Resultados e Discussão

124

Afluente RAC FBAS FT Cloro Vaso

Sulfato (mg/L)

0,78

0,10

0,11

0,12

0,19

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

Afluente RAC FBAS FT Cloro Vaso

Sulfeto (mg/L)

Figura 5-12: Evolução dos teores de sulfato Figura 5-13: Evolução dos teores de sulfeto

5.3.6 Resumo do desempenho de cada tratamento

A Tabela 5-20 apresenta um resumo de como cada etapa de tratamento que

compõe a ETAC contribui para a qualidade final da água cinza tratada. Observou-

se que a maior parte dos compostos presentes na água cinza bruta foi removida

no tratamento biológico RAC + FBAS.

O RAC foi de fundamental importância, pois removeu boa parte dos sólidos e da

matéria orgânica presente na água cinza bruta sem praticamente nenhum aporte

energético. Além disso, esse reator produziu pouco lodo e a operação foi

bastante simples.

Embora no FBAS necessite-se de aeração constante (fornecida pelo compressor)

e de descartes periódicos de lodo do decantador, ele complementou

significativamente a remoção do material particulado e da matéria orgânica

remanescente do reator anaeróbio, já chegando a níveis de concentração que

atendem, em alguns parâmetros, a normas e padrões mais restritivos. Além

disso, o efluente tratado pelo FBAS é completamente desprovido de odor.

O FT praticamente não contribuiu para o aumento da eficiência de remoção dos

parâmetros analisados. Em alguns casos, o efluente, após passar pelo tratamento

terciário, apresentou uma piora na sua qualidade. Além disso, a necessidade de

operações mais complexas como, por exemplo, as lavagens periódicas com ar e

água, justifica que o tratamento em nível terciário não se faz tão necessário no

sistema de reúso estudado (Figura 5-14).

5. Resultados e Discussão

125

Em contrapartida, a etapa de desinfecção é de extrema importância, pois

enquadra o efluente tratado para o reúso em termos de concentrações de

microrganismos. O cloro remove também a cor remanescente dos tratamentos

anteriores, percebida principalmente quando armazenada em grandes volumes,

além de ser mais uma garantia de eliminação do odor.

Tabela 5-20: Resumo da remoção das etapas do tratamento para a qualidade final da água cinza

tratada

RAC FBAS FT Cloro

Cor

+++ ++++ + +++

Turbidez

+++ ++++ ++ ↓

SST

++++ +++ ↓ +

DBO

+++ ++++ ++

DQO

++++ ++++ ++ +

E.coli

++ +++ + ++

Coli total

+++ ++ + ++++

Tratamentos

Parâmetros

LEGENDA: ++++ - Eficiência de remoção de 100 a 70% (ou 4 logs)

+++ - Eficiência de remoção de 69 a 40% (ou 3 logs)

++ - Eficiência de remoção de 39 a 10% (ou 2 logs)

+ - Eficiência de remoção < 10% (ou < 1 log)

↓ - Piora na qualidade em relação ao tratamento anterior

Figura 5-14: Amostras coletadas em cada etapa de tratamento e no vaso sanitário

5.3.7 Atendimento aos limites e padrões

Foi realizada uma análise da freqüência de atendimento aos padrões (mais e

menos restritivos), de acordo com as tabelas 3-6 e 3-7. Essa análise foi feita

em termos de porcentagem para cada tratamento e parâmetro analisado.

fluente

RAC

FBAS

Cloro

Vaso

5. Resultados e Discussão

126

Dessa forma, pode-se observar que somente o RAC não foi suficiente para

produzir água cinza tratada de qualidade compatível com o uso em descarga

de vasos sanitários. Com exceção da concentração de SST (que foi atendida

em 85% das amostras para o padrão mais restritivo e para 100% das

amostras para o menos restritivo), os demais parâmetros não apresentaram

nenhuma amostra dentro dos padrões, após passar pelo reator anaeróbio.

Entretanto, ele foi imprescindível, pois proporciona a redução da carga

orgânica para os tratamentos subseqüentes (Figura 5-15).

Parâmetros como turbidez e DBO já são praticamente alcançados em todas as

amostras, ao passar pelo FBAS, em termos dos padrões menos restritivos

(97% e 94%, respectivamente). Entretanto, para que o padrão mais restritivo

seja alcançado é necessária a desinfecção.

No caso dos parâmetros microbiológicos, o padrão mais restritivo só é

alcançado em 83% das amostras, no caso de E. coli, e em 62% das amostras

no caso de coliformes totais.

000

100

100 100 100 100

100

100100

100100100

100

120

RAC

FBAS

Cloro

RAC

FBAS

Cloro

RAC

FBAS

Cloro

RAC

FBAS

Cloro

RAC

FBAS

Cloro

Turbidez DBO SST E.coli CT

Mais restritivos Menos restritivos

Mais restritivo

Menos restritivo

2 NTU

10 NTU

5 mg/L

30 mg/L

5 mg/L

30 mg/L

2,2 NMP/100mL

1000 NMP/100mL

Não detectável

500 NMP/100mL

Figura 5-15: Porcentagem de atendimento aos padrões mais e menos restritivos

5. Resultados e Discussão

127

5.3.8 Outros parâmetros monitorados

Os resultados do monitoramento do pH, Condutividade elétrica, OD, Alcalinidade,

cloreto e dureza estão estatisticamente resumidos na Tabela 5-21. Esses

parâmetros, assim como na etapa de caracterização, mostraram-se bastante

variados, evidenciado pelo alto desvio padrão e coeficiente de variação.

Tabela 5-21: Resultado do monitoramento da ETAC

Parâmetro Ponto n média mín máx DP CV

Afluente 37 7,07 4,87 9,03 0,79 0,11

RAC376,806,417,290,240,04

FBAS 37 7,18 6,46 7,78 0,24 0,03

FT 28 7,19 6,71 7,79 0,28 0,04

Cloro156,806,077,300,390,06

Vaso 32 7,17 6,63 7,71 0,23 0,03

Afluente 36 291 95 764 174 0,60

RAC 37 414 187 863 179 0,43

FBAS 37 378 6 807 178 0,47

FT 28 384 152 888 193 0,50

Cloro 15 478 271 924 185 0,39

Vaso 32 255 101 747 128 0,50

Afluente 29 0,7 0,0 4,9 1,0 1,39

RAC 29 0,0 0,0 0,0 0,0

FBAS 29 4,7 2,5 5,8 0,9 0,19

FT 21 5,2 3,1 7,1 1,2 0,24

Cloro 11 7,6 7,0 3,1 0,3 0,04

Vaso 24 7,3 5,1 8,9 1,3 0,17

Afluente 36 90,3 24,9 197,5 43,6 0,48

RAC 36 171,2 79,1 292,9 66,7 0,39

FBAS 35 86,2 41,7 161,7 35,2 0,41

FT 28 93,5 22,0 229,8 50,3 0,54

Cloro 15 77,1 28,9 113,0 26,3 0,34

Vaso 31 46,0 15,4 98,5 23,0 0,50

Afluente 36 21,7 1,6 125,5 21,1 0,97

RAC 37 10,6 0,0 100,4 19,2 1,81

FBAS 37 32,0 12,0 92,4 20,8 0,65

FT 35 29,8 10,9 77,6 17,3 0,58

Cloro 15 38,5 20,5 122,0 27,0 0,70

Vaso 32 21,7 2,1 70,7 13,5 0,62

Afluente 35 107,4 12,0 681,6 164,7 1,53

RAC 36 86,2 42,0 280,8 45,7 0,53

FBAS 36 108,2 37,9 708,2 120,8 1,12

FT 29 92,5 37,9 273,1 62,0 0,67

Cloro 14 109,5 4,1 778,9 194,3 1,77

Vaso 31 96,2 35,9 758,4 129,9 1,35

Alcalinidade

(mg/L)

Cloreto (mg/L)

Dureza (mg/L)

Condutividade

elétrica (uS/cm)

OD (mg/L)

• Compostos nitrogenados e fosforados

Conforme observado na etapa de caracterização, as concentrações dos

compostos nitrogenados e fosforados mostraram-se bastante inferiores às de um

5. Resultados e Discussão

128

esgoto com características médias. A ETAC, de maneira geral, não apresentou

redução significativa de fósforo total, NTK e nitrogênio amoniacal (Tabela 5-22).

Tabela 5-22: Resultado do monitoramento da ETAC – compostos nitrogenados e fosforados

Parâmetro Ponto n média mín máx DP CV

Afluente 36 2,3 0,1 9,3 2,9 1,26

RAC 36 2,2 0,2 7,9 2,0 0,94

FBAS 36 2,0 0,2 7,7 2,0 0,99

FT 31 1,9 0,0 7,8 1,9 1,00

Cloro 14 3,0 0,1 7,0 2,3 0,76

Vaso 30 1,6 0,1 6,8 2,0 1,21

Afluente 31 11,9 0,4 44,7 11,0 0,93

RAC 31 15,5 0,4 84,2 17,1 1,10

FBAS 30 8,8 0,4 81,4 15,4 1,76

FT 30 8,1 0,0 49,5 12,4 1,54

Cloro 10 7,3 1,7 21,6 6,6 0,90

Vaso 26 7,3 0,2 81,0 15,5 2,13

Afluente 32 6,1 0,2 20,1 4,8 0,78

RAC 32 11,0 1,3 38,7 7,7 0,70

FBAS 32 5,7 0,1 44,9 8,6 1,51

FT 32 5,8 0,0 49,3 10,6 1,83

Cloro 10 0,1 0,0 0,2 0,1 0,60

Vaso 27 1,4 0,0 5,2 1,5 1,11

(mg/L)

NTK (mg/L)

-N (mg/L)

• Óleos e graxas e surfactantes

A ETAC apresentou uma eficiência de remoção de O&G e surfactante aniônico

bastante considerável já no reator anaeróbio, sendo 25% e 34% respectivamente

(Tabela 5-23).

A remoção de surfactantes é muito importante quando se trata de reúso em

descarga de vasos sanitários, devido à possível formação de espuma no

momento da descarga.

Observou-se que após o início da introdução do efluente da cozinha na elevatória

de água cinza bruta, as concentrações de O&G afluente aumentaram e houve,

conseqüentemente, uma ligeira piora no desempenho da estação. Isso evidencia

que para sistemas de reúso predial a introdução de efluentes oriundos de cozinha

não é muito vantajosa.

5. Resultados e Discussão

129

Tabela 5-23: Resultado do monitoramento da ETAC – O&G e Surfactante aniônico

Parâmetro Ponto n média mín máx DP CV

Afluente 26 8,5 2,9 15,7 4,2 0,49

RAC 25 1,4 0,1 3,8 0,8 0,60

FBAS 26 1,0 0,0 3,1 0,8 0,78

FT 22 1,1 0,0 3,5 1,1 0,96

Cloro 8 1,0 0,2 1,5 0,5 0,52

Vaso 18 0,9 0,1 2,5 0,5 0,62

Afluente 34 2,4 0,9 14,9 2,7 1,09

RAC 34 1,2 0,1 5,4 1,2 0,95

FBAS 34 0,4 0,0 1,6 0,4 1,06

FT 26 0,3 0,0 0,9 0,2 0,85

Cloro 15 0,5 0,2 1,7 0,4 0,73

Vaso 30 0,3 0,0 1,2 0,3 0,94

O&G (mg/L)

Surfactante

aniônico (mg/L)

5.4 Características dos lodos gerados

Conforme comentado anteriormente, para partida do RAC foi colocado em sua

primeira câmara aproximadamente 140 litros de lodo proveniente de um reator

UASB tratando esgoto sanitário. Esse lodo foi coletado na torneira situada a 0,1m

do fundo e possuía teor de sólidos totais de 0,6% e relação SV/ST de 74%.

A caracterização dos lodos gerados na estação de tratamento de água cinza

iniciou-se aproximadamente dois meses após a sua partida. A Tabela 5-24 ilustra

as características dos lodos provenientes das câmaras 1 e 2 do RAC, do descarte

do decantador do FBAS e da lavagem do FT (Figura 5-16).

Tabela 5-24: Características do lodo produzido nos sistemas de tratamento

Lodo ST (%) SV/ST (%)

RAC - C1

0,59 77,0%

RAC - C2

0,54 73,9%

DEC

0,004 32,1%

0,008 60,1%

0,004 25,3%

5. Resultados e Discussão

130

RAC

DEC FTRAC

RAC

DEC FT

Figura 5-16: Lodos provenientes das câmaras 1 e 2 do RAC, do descarte do decantador do

FBAS e da lavagem do FT

Os lodos anaeróbios coletados na primeira e na segunda câmara do RAC

apresentaram teores de sólidos totais médios bem próximos um do outro (0,59%

para C1 e 0,54% para C2). Ambos podem ser considerados como lodo fluido,

segundo van Haandel e Lettinga (1994). Observou-se, através de microscopia

ótica com aumento de 10 vezes, que os lodos das duas câmaras do RAC

apresentaram a estrutura do floco mais dispersa, quando comparados com o lodo

do reator UASB inicialmente colocado para partida. Entretanto, ambos os lodos

são floculentos e possuem também alguns grânulos dispersos (Figura 5-17). A

elevada relação SV/ST indica que esses lodos possuem um bom grau de

estabilização, característicos de lodos digeridos anaerobiamente.

RAC – C1 (água cinza)

RAC – C2 (água cinza)

UASB T1 (esgoto)

Figura 5-17: Comparação através de microscopia ótica de lodos anaeróbios tratando água cinza e

esgoto sanitário

Os lodos aeróbio e terciário são ainda mais fluidos que os anaeróbios. Eles

possuem teores de sólidos totais baixíssimos, 0,008% para o lodo do início da

lavagem do FT (FT

) e 0,004% tanto para o lodo de descarte do decantador

(DEC) quanto para o de final de lavagem do FT (FT

). Esses lodos também se

apresentaram menos estabilizados que o lodo anaeróbio, todavia eles retornam

ao início do tratamento, onde são digeridos no próprio RAC. Dessa forma, pode-

se considerar que o lodo coletado no RAC é um lodo misto.

10x

10x 10x

5. Resultados e Discussão

131

5.5 Quantificação da produção e da demanda de águas

cinza do prédio ETE-UFES

Os resultados a seguir foram obtidos a partir dos dados de monitoramento dos

hidrômetros instalados nos aparelhos sanitários durante os meses de julho a

setembro de 2005, correspondendo a um total de 44 dias (excluindo finais de

semana e feriados). As análises dos consumos de água do prédio foram

realizadas considerando o uso da máquina de lavar roupa e desconsiderando o

seu uso.

5.5.1 Consumo de água global

O consumo de água foi avaliado em termos do consumo total de água no prédio e

do consumo medido em cada aparelho sanitário

5.5.1.1 Consumo total

O consumo diário médio de água (reúso + potável) do prédio foi em média

202,1L/dia (Figura 5-18A). Esse consumo representou apenas 8,3% do consumo

teórico calculado anteriormente (tabelas 4-1 e 4-2). Além de ter sido considerada

uma população usuária máxima de 60 pessoas, que não foi atingida em nenhum

momento do monitoramento, as freqüências e durações de uso dos aparelhos

foram superestimadas para efeito de dimensionamento da ETAC.

Estimando-se que a população usuária real do prédio fosse de 20 pessoas por

dia, o

per capita de água seria, em média, de 10,1L/pessoa.dia. Von Sperling

(2005) cita os consumos de água típicos de alguns estabelecimentos e, no caso

de banheiros públicos, a faixa de vazão típica é de 10 a 25L/usuário.dia.

Se o cálculo do consumo de água for feito desconsiderando o uso da máquina de

lavar, o consumo de água no prédio seria reduzido em torno de 40% (Figura 5-

18B).

5. Resultados e Discussão

132

100

150

200

250

300

Consumo total diário (L/dia)

Julho Agosto Setembro

100

150

200

250

300

Consumo total diário (L/dia)

Julho Agosto Setembro

Figura 5-18: Consumo total diário de água do prédio A) com máquina de lavar; B) sem máquina de

lavar

5.5.1.2 Consumo por aparelho sanitário (hidrômetros)

O lavatório monitorado pelo hidrômetro H10 foi o que apresentou o maior

consumo médio de água mensal, pois nele foi acoplada uma máquina de lavar

roupa onde eram feitas lavagens quase que diariamente. O volume de água gasto

em cada lavagem era de aproximadamente 70 litros.

Os aparelhos sanitários do banheiro feminino foram os mais utilizados durante o

monitoramento, porque a população de mulheres era muito superior a de homens

(Figura 5-19).

5. Resultados e Discussão

133

H16H15H14H13H12H11H10H9H8H7H6H5H4H3H2H1

Fem.

Mas.

Fem.

Mas.

Fem.

Mas.

Sala 2

Sala 1

Unidade hidro-sanitária

Consumo médio de água (L/dia)

Julho Agosto Setembro

LEGENDA: CH – Chuveiro; VS – Vaso sanitário; MC – Mictório; LV – Lavatório

Figura 5-19: Distribuição do consumo de água por aparelho sanitário

5.5.2 Distribuição do consumo de água por tipo de aparelhos

sanitários

Os resultados da medição do consumo de água em cada aparelho mostraram que

todos os vasos sanitários, mictórios e chuveiros consumiram, em média, um

volume de 79, 2 e 40L/mês respectivamente. Os lavatórios consumiram 85L/mês

considerando o uso da máquina de lavar. Se esse uso for desconsiderado, o

consumo de água dos lavatórios cai para um pouco menos da metade (40L/dia).

Nessas duas situações (com e sem o uso da máquina de lavar), os consumos de

água dos vasos sanitários e mictórios ficaram em pelo menos até 50% do

consumo total, mostrando que água de reúso atendeu à demanda requerida por

esses aparelhos, na maior parte do tempo (Figura 5-20).

5. Resultados e Discussão

134

Vasos

sanitários

38%

Mictórios

Lavatórios

42%

Chuveiros

19%

Vasos

sanitários

49%

Mictórios

Lavatórios

25%

Chuveiros

25%

Figura 5-20: Distribuição do consumo de água por tipo de aparelho sanitário A) com máquina de

lavar; B) sem máquina de lavar

5.5.3 Produção x demanda de água cinza

A análise da produção e da demanda de água cinza foi feita de forma mensal,

diária e horária.

5.5.3.1 Análise mensal

A produção diária média de água cinza, nos três meses monitorados, atendeu à

demanda requerida pelos vasos sanitários. Se não tivesse ocorrido a lavagem de

roupa, a produção de água cinza seria menor, mas ainda assim a demanda

também seria atendida (Figura 5-21).

100

120

140

160

Produção de água cinza Demanda de água cinza

Consumo médio de água (L/dia)

Julho Agosto Setembro

100

120

140

160

Produção de água cinza Demanda de água cinza

Consumo médio de água (L/dia)

Julho Agosto Setembro

Figura 5-21: Média Produção x demanda de água cinza do prédio da UFES A) com máquina de

lavar; B) sem máquina de lavar

5. Resultados e Discussão

135

5.5.3.2 Análise diária

Durante os meses analisados, a produção superou a demanda de água cinza na

maior parte dos dias (Figura 5-22). Um déficit de água de reúso ocorreu apenas

em 8 dos 44 dias monitorados. Quando ocorre um déficit de água de reúso os

vasos sanitários e mictórios são abastecidos com água potável, automaticamente.

O início da lavagem de roupas ocorreu no dia 7/07/2005 e, a partir desse dia, o

volume acumulado de água de reúso tendeu a crescer, chegando ao final do

monitoramento a valores superiores a 1800 litros (Figura 5-23).

-100

-50

100

150

200

250

1/7

4/7

7/7

10/7

13/7

16/7

19/7

22/7

25/7

28/7

31/7

3/8

6/8

9/8

12/8

15/8

18/8

21/8

24/8

27/8

30/8

2/9

5/9

8/9

11/9

Tempo (dia)

Volume (L)

Produção Demanda Estocagem

Figura 5-22: Produção x demanda diária de água cinza com o uso da máquina de lavar

5. Resultados e Discussão

136

Figura 5-23: Produção x demanda diária acumulada de água cinza com uso da máquina de lavar

Simulando o monitoramento do consumo de água sem o uso da máquina de

lavar, observa-se que a produção de água cinza diminuiria bastante (Figura 5-24).

Os dias de déficit de água de reúso passariam de 7 para 27 dos 44 dias

monitorados.

A produção e demanda acumulada de água cinza apresentou um déficit

acumulado, ao final do monitoramento, de 262 litros de água de reúso. (Figura 5-

25).

-1000

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

1/7

4/7

7/7

10/7

13/7

16/7

19/7

22/7

25/7

28/7

31/7

3/8

6/8

9/8

12/8

15/8

18/8

21/8

24/8

27/8

30/8

2/9

5/9

8/9

11/9

Tempo (dia)

Volume acumulado (L)

Produção Demanda Estocagem

Início lavagem

roupa

5. Resultados e Discussão

137

-100

-50

100

150

200

250

1/7

4/7

7/7

10/7

13/7

16/7

19/7

22/7

25/7

28/7

31/7

3/8

6/8

9/8

12/8

15/8

18/8

21/8

24/8

27/8

30/8

2/9

5/9

8/9

11/9

Tempo (dia)

Volume (L)

Produção Demanda Estocagem

Figura 5-24: Produção x demanda diária de água cinza sem uso da máquina de lavar

-1000

-500

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

1/7

4/7

7/7

10/7

13/7

16/7

19/7

22/7

25/7

28/7

31/7

3/8

6/8

9/8

12/8

15/8

18/8

21/8

24/8

27/8

30/8

2/9

5/9

8/9

11/9

Tempo (dia)

Volume (L)

Produção Demanda Estocagem

Figura 5-25: Produção x demanda diária acumulada de água cinza sem uso da máquina de lavar

5.5.3.3 Análise horária

Através de uma análise horária da produção e demanda de água cinza

acumulada é possível observar-se, em algum momento do dia (8h às 18h), que

houve déficit de água cinza estocada, ou seja, se foi necessário suprir a demanda

dos vasos sanitários e mictórios com água potável.

5. Resultados e Discussão

138

No dia 11/7/2005, por exemplo, a produção de água cinza superou a demanda

em todo horário de funcionamento do prédio, havendo ainda um estoque de água

cinza de 15,7 litros (Figura 5-26).

Nos dias 15/7/2005 (Figura 5-27) e 15/8/2005 (Figura 5-28) houve déficit de água

cinza de 13h30 às 15h50 e de 8h30 às 15h, respectivamente. Entretanto, ao final

do dia (18h) houve estocagem de água cinza de 89 litros no dia 15/7 e de 70 litros

no dia 15/8.

(11/7/2005)

-40

-20

100

120

140

160

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

Hora

Volume acumulado (L)

Produção Demanda Estocagem

Figura 5.26: Produção x demanda horária de água cinza edificação UFES (11/07/2005)

(15/7/2005)

-100

-50

100

150

200

7 8 9 10111213141516171819

Hora

Volume acumulado (L)

Produção Demanda Estocagem

Figura 5-27: Produção x demanda horária de água cinza edificação UFES (15/07/2005)

5. Resultados e Discussão

139

(15/8/2005)

-100

-50

100

150

200

250

7 8 9 10111213141516171819

Hora

Volume acumulado (L)

Produção Demanda Estocagem acumulada

Figura 5-28: Produção x demanda horária de água cinza edificação UFES (15/08/2005)

5.5.4 Simulação do consumo total de água potável e da produção

de águas residuárias

Conforme observado anteriormente, o uso da máquina de lavar proporcionou um

aumento da produção de água cinza e, conseqüentemente, uma diminuição do

déficit de água de reúso demandada pelos vasos sanitários. Entretanto, o

consumo de água potável também sofreu um aumento.

As figuras 5-29 e 5-30 ilustram como foi o consumo total de água (potável e de

reúso) e a produção de águas residuárias (águas cinza, águas negras, águas

amarelas) durante os 44 dias de monitoramento, considerando quatro cenários

distintos de abastecimento de água:

9 Cenário 1: Sem sistema de reúso e sem máquina de lavar;

9 Cenário 2: Sem sistema de reúso e com máquina de lavar;

9 Cenário 3: Com sistema de reúso e sem máquina de lavar;

9 Cenário 4: Com sistema de reúso e com máquina de lavar.

O consumo de água potável é maior, como já era de se esperar, quando o

sistema de reúso não é utilizado e quando há a lavagem de roupa. Quando se

compara apenas os cenários com o uso do sistema de reúso, o consumo de água

potável também é maior quando se utiliza a máquina.

5. Resultados e Discussão

140

A produção de águas residuárias não é alterada se a comparação for feita entre

os cenários 1 e 3 e entre os cenários 2 e 4. Entretanto, com a utilização do

sistema de reúso do prédio é possível segregar as águas residuárias e dar

destinos diferentes a cada uma delas. As águas cinza, como é proposto neste

trabalho, após passar por um tratamento, são utilizadas para abastecer a

descarga dos vasos sanitários do prédio. As águas negras e amarelas podem,

por exemplo, ser utilizadas como fertilizantes naturais agrícolas após passar por

algum processamento prévio. Nesse contexto, o melhor cenário é o 3, pois é o

que consome o menor volume de água e ainda utiliza o sistema de reúso com

segregação das águas residuárias.

7675

4457

6116

3218

3659

9775

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

Cenário 1

Sem reúso e

sem máquina

Cenário 2

Sem reúso e

com máquina

Cenário 3

Com reúso e

sem máquina

Cenário 4

Com reúso e

com máquina

Volume (L)

Consumo de água potável Consumo de água de reúso

Figura 5-29: Consumo total de água potável e de reuso

3797

5897

104 104

7675

3774

9775

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

Cenário 1

Sem reúso e

sem máquina

Cenário 2

Sem reúso e

com máquina

Cenário 3

Com reúso e

sem máquina

Cenário 4

Com reúso e

com máquina

Volume (L)

Água cinza Água negra Água amarela Esgoto Total

Figura 5-30: Produção de águas residuárias (águas cinza, águas negras, águas amarelas)

6 – Conclusão

141

6. Conclusão

Com relação à caracterização qualitativa da água cinza segregada:

1. De maneira geral, as diversas frações da águas cinza coletadas em lavatórios,

chuveiros, tanque, máquina de lavar e pia de cozinha apresentaram

características variadas quando comparadas umas com as outras.

2. Os resultados apresentaram a presença significativa de matéria orgânica

rapidamente biodegradável e sulfatos. Isso evidencia o grande potencial de

produção de H

S, caso não seja realizado um tratamento adequado.

3. Evidenciou-se também a presença de nutrientes (nitrogênio e fósforo),

entretanto, em menor quantidade que no esgoto sanitário de características

médias, já que a maior parte deles é oriunda dos excrementos (urina e fezes).

4. As concentrações de

E. coli e coliformes totais (CT) também foram bastante

significativas, mostrando que, mesmo com a ausência do efluente de vasos

sanitários, existe a contaminação fecal. Dessa forma, é necessária a

desinfecção previamente ao reúso.

5. Os efluentes de lavatório e de chuveiro apresentaram características

semelhantes à de um esgoto com características de fracas a médias.

Enquanto que os efluentes de tanque, máquina de lavar e pia de cozinha

apresentaram características semelhantes a de um esgoto com características

de médias a fortes.

Com relação ao monitoramento da estação de tratamento de águas cinza:

1. O RAC foi de fundamental importância, pois removeu boa parte dos sólidos e

da matéria orgânica presente na água cinza bruta, sem praticamente aporte

6 – Conclusão

142

energético. Além disso, esse reator produziu pouco lodo e a operação foi

bastante simples.

2. A inserção da etapa de tratamento aeróbio à jusante do RAC incrementou

consideravelmente a remoção de turbidez, cor e matéria orgânica e, em menor

escala, a remoção de SST da água cinza bruta, chegando a níveis de

concentração de alguns parâmetros, que atendem às normas e padrões. Além

disso, o efluente tratado pelo FBAS é completamente desprovido de odor.

3. O FT não aportou reduções muito significativas nem de material particulado e

orgânico, nem de microrganismos. Sendo que para alguns parâmetros, a

qualidade do efluente piorou. Além disso, a necessidade de lavagens

periódicas demonstra que o tratamento em nível terciário poderia ser

eliminado no sistema de reúso estudado.

4. A etapa de desinfecção foi de extrema importância, pois complementou com

eficiência a remoção de

E.coli e CT, enquadrando o efluente tratado para o

reúso em termos de concentrações de microrganismos nos padrões mais

restritivos. O cloro removeu também a cor remanescente dos tratamentos

anteriores e garantiu a completa desodorização.

5. Entretanto, após passar pelo FBAS as concentrações de E. coli foram

menores do que as encontradas por Ornelas (2004) no selo hídrico de

vasos sanitários abastecidos por água potável.

6. Com relação à freqüência de atendimento aos padrões de reúso em descarga

de vasos sanitários, praticamente todos os parâmetros físico-químicos tiveram

100% das amostras atendendo aos limites mais restritivos, após passar pela

etapa de cloração, com exceção da turbidez, que, para o parâmetro mais

restritivo, atendeu em 93% das amostras.

7. Ainda nessa mesma análise, mas com relação aos parâmetros

microbiológicos, as porcentagens de atendimento aos padrões mais restritivos

foram de 83% e 62% para

E. coli e CT, respectivamente. Já com relação aos

padrões menos restritivos, a porcentagem de atendimento foi de 100% e 92%,

nessa mesma ordem.

6 – Conclusão

143

Com relação às características dos subprodutos gerados na ETAC:

1. De maneira geral a ETAC apresentou uma baixa produção de lodo

anaeróbio, pois não houve necessidade de descarte no período da

pesquisa.

2. As amostras do lodo anaeróbio, tanto da câmara 1 quanto da câmara 2

apresentaram: alto grau de estabilização, estrutura floculenta e alguns

grânulos dispersos.

3. Os lodos aeróbio e terciário apresentaram-se bastante líquidos, com

baixíssimos teores de ST, além disso, ambos possuíam baixo grau de

estabilização, justificando o seu retorno para o RAC, onde eram digeridos.

O retorno do lodo aeróbio e terciário para elevatória de água cinza bruta

não influenciou na eficiência de tratamento.

Com relação ao monitoramento da produção e demanda de água cinza da

edificação da UFES:

1. O consumo diário médio de água (reúso + potável) do prédio foi em média

202,1L/dia, considerando o uso da máquina de lavar, e 121,2 L/dia, se esse

uso fosse desconsiderado.

2. A distribuição do consumo de água por tipo de aparelho mostrou que os

lavatórios foram os que consumiram mais água (42%), quando considerado o

uso da máquina de lavar. Já quando esse uso foi desconsiderado, os

aparelhos que consumiram mais foram os vasos sanitários (49%).

3. A produção diária média de água cinza, considerando o uso da máquina de

lavar, atendeu à demanda requerida pelos vasos sanitários e mictórios, nos

três meses monitorados. Quando o seu uso é desconsiderado, a demanda dos

vasos não foi atendida no mês de agosto.

4. Através da análise de quatro cenários, observou-se que o pior cenário foi o

2 (s/ reúso e c/ MQ) com maior consumo de água potável e o melhor

6 – Conclusão

144

cenário foi o 3 (c/ reúso e s/ MQ) pois apresentou menor consumo de água

potável e, ainda, segregação das águas residuárias

7 – Recomendações

145

7. Recomendações

• Quantificar a produção de biogás produzida pelo RAC, bem como avaliar a

composição do mesmo em termos de metano e sulfetos;

• Definir procedimentos para caracterizar o coeficiente de produção de lodo

anaeróbio;

• Estudar possíveis modificações no tratamento anaeróbio, com a inclusão de

meio suporte plástico na 1ª câmara do RAC para melhor retenção da

biomassa.

• Estudar a remoção de outros microrganismos presentes na água cinza, tais

como salmonela, giárdia, ovos de helmintos, vírus entéricos, entre outros;

• Testar novas configurações de tratamento de água cinza visando ao reúso,

tanto para descargas sanitárias quanto para outros fins não-potáveis, tais

como lavagem de roupa, irrigação de jardins, etc.

• Avaliar a qualidade da água cinza tratada com a eliminação da etapa de

filtração terciária.

• Avaliar se há formação de organoclorados, como por exemplo, os

trihalometanos, em virtude da desinfecção à base de cloro.

• Testar outros tipos de processos de desinfecção, como, por exemplo, a

desinfecção com radiação UV.

• Avaliar diversos cenários possíveis ao reúso ou não de água cinza com

relação às fontes de água potável existentes na região da Grande Vitória.

• Estudar a viabilidade econômica da implantação do sistema de reúso em

novos empreendimentos.

8 – Referências Bibliográficas 146

8. Referências Bibliográficas

AISSE, M. M.; COURACCI FILHO, B.; ANDRADE NETO, C. O.; JÜRGENSEN, D.;

LAPOLLI, F. R.; MELO, H. N. S.; PIVELI, R. P.; LUCCA, S. J. Cloração e

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8 – Referências Bibliográficas 148

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Sites visitados:

 www.ambientebrasil.com.br

Anexo A

156

Anexo A

Metodologia das análises dos parâmetros físico-químicos

PARÂMETRO

MÉTODOS REFERÊNCIA

pH Método eletrométrico

STANDARD METHODS

4500-H

B, 1995

Alcalinidade Me.todo titulométrico

STANDARD METHODS

2320 B, 1995

Condutividade elétrica Método laboratório

STANDARD METHODS

2510 B, 1995

OD Método eletrodo-membrana

STANDARD METHODS

4500-O G, 1995

Temperatura

Método de laboratório e de

campo

STANDARD METHODS

2550 B, 1995

Cor verdadeira Método espectrofotométrico

STANDARD METHODS

2120 C, 1995

Turbidez Método nefelométrico

STANDARD METHODS

2130 B, 1995

Cloreto Método Argentométrico

STANDARD METHODS

4500 – Cl

B, 1995

Dureza Método titulométrico EDTA

STANDARD METHODS

2340 C, 1995

DBO

Oxitop

DQO

Oxidação por dicromato de

potássio em meio ácido

STANDARD METHODS

5220 D,1995

SST, ST Método gravimétrico

STANDARD METHODS

2540, 1995

Óleos e graxas (O & G) Médoto de extração Soxhlet

STANDARD METHODS

5520 D, 1995

Método do ácido ascórbico

pela oxidação em meio ácido

STANDARD METHODS

4500 P, 1995

NTK e N-NH

Método Semimicro Kjeldahl

STANDARD METHODS

4500 C, 1995

PARÂMETRO

MÉTODOS REFERÊNCIA

N-NO

Método da Coluna Redutora

de Cádmio

STANDARD METHODS

4500 E, 1995

Anexo A

157

N-NO

Método colorimétrico

STANDARD METHODS

4500 – NO

B, 1995

Sulfato Método turbidimétrico

STANDARD METHODS

4500 –SO

E, 1995

Sulfeto Método Iodométrico

STANDARD METHODS

4500 – S

F, 1995

Surfactante

Surfactante aniônico como

MBAS

STANDARD METHODS

5540 C, 1995

Cloro residual (livre e total) Método DPD colorimétrico

STANDARD METHODS

4500 – Cl G, 1995

Anexo B

158

Anexo B

Dimensionamento ETAC

a) Dados de entrada

População (P) 60 habitantes

Per Capita (q) 24L/hab.dia

k1 1,2

k2 1,5

Altura ETAC (H) 2,20m

Velocidade ascensional (v) 1,2m/h

b) Cálculo da vazão

)/(

86400

med

⋅

hmsLQ

med

/064,0/017,0

86400

2460

⋅

hmkkQQ

med

/115,05,12,1064,0

21max

⋅

⋅=⋅⋅=

c) Dimensionamento do Reator Anaeróbio Compartimentado (RAC)

O RAC foi dimensionado com geometria retangular, para uma temperatura média no

esgoto de 20

C. Para assegurar uma eficiência mínima de 65% na remoção de

DBO, tomou-se como parâmetro principal de dimensionamento o tempo de detenção

hidráulica (θ) de 12 horas e uma compartimentação de 3 (três) câmaras.

Anexo B

159

RAC

útil

RAC

útil

⋅=

medRAC

QV , onde:

RAC

: volume útil do RAC (m

)

méd

: vazão de água cinza média (m

/h)

θ:

tempo de detenção hidráulica (h)

Assim:

768,0

12)/(064,0

hhmV

RAC

⋅=

Adotando uma altura útil (h

RAC

) de 2,00m, calculou-se a área superficial (A

RAC

384,0

00,2

768,0

útil

RAC

===

Adotando: B

RAC

= 0,6m

RAC

64,0

6,0

384,0

===

Como são três compartimentos:

RAC

21,0

Em virtude de limitações construtivas adotou-se

RAC

30,0

Dimensões adotadas para cada compartimento: 0,60 x 0,3 x 2,20m

d) Dimensionamento Filtro Biológico Aerado Submerso (FBAS)

O FBAS foi dimensionado com geometria retangular e tomou-se como parâmetro

principal de dimensionamento a velocidade ascencional (v) de 1,2m/h. Calculando a

área superficial (A

FBAS

053,0

2,1

064,0

med

FBAS

===

Anexo B

160

FBAS

= L

DEC

FBAS

DEC

leito

FBAS

= L

DEC

FBAS

DEC

leito

FBAS

Adotando L

FBAS

= 0,5 m, tem-se:

FBAS

011,0

5,0

053,0

===

Em virtude de limitações construtivas

adotou-se B

FBAS

= 0,30 m

Dimensões adotadas: 0,5 x 0,3 x 2,20m

e altura do leito (h

leito

) = 1,38 m

e) Decantador Secundário (DEC)

O DEC foi dimensionado com geometria retangular e tomou-se como parâmetro

principal de dimensionamento a taxa superficial (t

) de 20 m³/m².dia. Calculando a

área superficial (A

DEC

max

14,0

248,1064,0

)./(

)/(

dmmt

dmQ

DEC

⋅⋅

Adotando L

DEC

= 0,5 m, tem-se:

DEC

28,0

5,0

14,0

===

Aproximou-se B

DEC

= 0,30 m

Dimensões adotadas: 0,5 x 0,3 x 2,20m

f) Filtro Terciário (FT):

O FBAS foi dimensionado com geometria retangular e tomou-se como parâmetro

principal de dimensionamento a velocidade ascensional (v) de 1,2 m/h. Calculando a

área superficial (A

053,0

2,1

064,0

med

===

Adotando B

= 0,6m

Anexo B

161

02,0

6,0

053,0

===

Em virtude de limitações construtivas adotou-se:

= 0,30 m

A tela utilizada como superfície filtrante era plana e com 0,6 x 0,3 m.

Dimensões adotadas: 0,6 x 0,3 x 2,20m

Anexo C

162

Anexo C

Aferição dos hidrômetros

Sanitário H1

4,9; 4,95

4,8; 4,99

5,1; 4,96

5,2; 5,07

5,0; 4,8

4,75

4,80

4,85

4,90

4,95

5,00

5,05

5,10

4,70 4,80 4,90 5,00 5,10 5,20 5,30

Volume computador (L)

Volume medido (L)

Erro médio 2,9

Lavatório H2

y = 0,9605x + 0,0266

= 0,999

Erro = 1,31%

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00

Vazão média computador (L/min)

Vazão medida (L/min)

Lavatório H3

y = 0,998x - 0,0219

= 0,9906

Erro = 2,45%

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00

Vazão média computador (L/min)

Vazão medida (L/min)

Sanitário H4

5,5; 5,49

5,5; 5,45

5,3; 5,42

5,7; 5,55

5,6; 5,6

5,6; 5,61

5,40

5,45

5,50

5,55

5,60

5,65

5,20 5,30 5,40 5,50 5,60 5,70 5,80

Volume computador (L)

Volume medido (L)

Erro médio 1,0

Lavatório H5

y = 0,9889x + 0,0298

= 0,9979

Erro = -1,84%

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00

Vazão média computador (L/min)

Vazão medida (L/min)

Lavatório H6

y = 0,992x - 0,0177

= 0,997

Erro = 2,64%

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00

Vazão média computador (L/min)

Vazão mediada (L/min)

Chuveiro H7

y = 0,9908x + 0,0268

= 0,9645

Erro = 3,73%

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

4,50

5,00

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00

Vazão média computador (L/min)

Vazão medida (L/min)

Sanitário H8

5,2; 5,3

5,4; 5,39

5,4; 5,35

5,3; 5,37

5,15

5,20

5,25

5,30

5,35

5,40

5,45

5,15 5,20 5,25 5,30 5,35 5,40 5,45

Volume computador (L)

Volume medido (L)

Erro médio 1,1

Lavatório H9

y = 1,0065x - 0,0006

= 0,9942

Erro = -0,59%

0,00

0,02

0,04

0,06

0,08

0,10

0,12

0,14

0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14

Vazão média computador (L/s)

Vazão medida (L/s)

Anexo C

163

Lavatório H10

y = 0,9903x + 0,0021

= 0,9952

Erro = 0,77%

0,00

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

0,09

0,10

0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10

Vazão média computador (L/s)

Vazão mediada (L/s)

Mictório H11

y = 0,9781x + 0,0247

= 0,996

Erro = -0,27%

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00

Volume computador (L)

Volume medido (L)

Mictório H12

y = 0,9834x + 0,0154

= 0,9946

Erro = 0,12%

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00

Volume computador (L)

Volume medido (L)

Sanitário H13

5,29; 4,8

5,32; 5,65,29; 5,6

5,36; 5,5

4,70

4,80

4,90

5,00

5,10

5,20

5,30

5,40

5,50

5,60

5,70

5,28 5,30 5,32 5,34 5,36 5,38

Volume computador (L)

Volume medido (L)

Erro médio

5,7%

Sanitário H14

4,7; 4,56

5,2; 5,19

5,2; 5,39

5,1; 5,05

5,0; 5,09

4,50

4,60

4,70

4,80

4,90

5,00

5,10

5,20

5,30

5,40

5,50

4,60 4,80 5,00 5,20 5,40

Volume computador (L)

Volume medido (L)

Erro médio

1,9%

Sanitário H15

6,7; 6,71

6,7; 6,76

6,8; 6,69

6,9; 6,87

6,9; 6,83

6,68

6,70

6,72

6,74

6,76

6,78

6,80

6,82

6,84

6,86

6,88

6,65 6,70 6,75 6,80 6,85 6,90 6,95

Volume computador (L)

Volume medido (L)

Erro médio

0,8%

Chuveiro H16

y = 0,9453x - 0,001

R2 = 0,9957

Erro = 5,90%

0,00

0,02

0,04

0,06

0,08

0,10

0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10

Vazão média computador (L/s)

Vazão medida (L/s)

Anexo D

164

Anexo D

Monitoramento da ETAC

Parâmetro Ponto n média mín máx DP CV

Afluente 33 533 162 1154 261 0,49

RAC 33 189 26 476 127 0,67

FBAS 33 22 0 71 16 0,74

FT 25 18 0 57 16 0,86

Cloro 15 5 0 17 5 0,97

Vaso 27 7 0 17 6 0,77

Afluente 37 168 55 650 109 0,65

RAC 37 55 19 120 27 0,49

FBAS 37 2,5 0,0 19,0 3,2 1,27

FT 30 1,6 0,0 4,4 1,2 0,78

Cloro 14 1,2 0,3 4,0 0,9 0,79

Vaso 32 2,9 0,2 6,7 1,6 0,55

Afluente 12 283 190 430 91 0,32

RAC 14 105 50 250 62 0,59

FBAS 16 12 3 40 10 0,85

FT 13 7 3 14 4 0,52

Cloro30000

Vaso 2 3 0 5 4 1,41

Afluente 36 498 79 1082 230 0,46

RAC 37 115 10 396 76 0,66

FBAS 34 27 7 63 14 0,53

FT 25 20 3 51 14 0,71

Cloro 15 16 2 53 14 0,85

Vaso 29 15 4 77 14 0,93

Afluente 33 11,8 4,1 33,3 6,9 0,59

RAC 36 3,1 0,0 13,4 2,5 0,81

FBAS 29 2,0 0,0 9,1 2,0 1,02

FT 20 2,2 0,0 8,6 1,9 0,88

Cloro 11 0,6 0,0 1,3 0,5 0,83

Vaso 24 2,3 0,1 6,8 1,9 0,84

Afluente 26 29,4 0,6 87,9 23,2 0,79

RAC 27 23,4 0,3 69,5 17,0 0,73

FBAS 27 50,2 10,8 87,4 21,8 0,43

FT 21 46,0 1,4 88,2 25,7 0,56

Cloro 15 50,1 36,0 83,8 12,0 0,24

Vaso 25 35,3 9,9 58,1 13,6 0,38

Afluente 35 0,190 0,072 0,437 0,092 0,48

RAC 33 0,778 0,177 2,768 0,813 1,04

FBAS 35 0,119 0,046 0,377 0,066 0,55

FT 29 0,108 0,000 0,223 0,052 0,49

Cloro 11 0,099 0,017 0,280 0,070 0,71

Vaso 29 0,098 0,011 0,302 0,057 0,58

Cor verdadeira

(UC)

Turbidez (NTU)

DBO (mg/L)

DQO (mg/L)

SST (mg/L)

-2

(mg/L)

-2

(mg/L)

Anexo D

165

Parâmetro Ponto n média mín máx DP CV

Afluente 27 5,42E+05 7,00E+04 1,06E+07 2,82E+06 1,88

RAC 16 1,84E+04 2,00E+03 2,00E+05 5,58E+04 1,35

FBAS 16 1,64E+02 1,00E+00 1,00E+04 2,99E+03 1,54

FT 24 1,55E+02 1,00E+00 6,13E+04 1,29E+04 3,30

Cloro 12 1,51E+00 1,00E+00 1,40E+01 4,37E+00 1,54

Vaso 19 3,17E+01 1,00E+00 1,21E+05 2,79E+04 3,19

Afluente 22 1,86E+07 1,32E+06 2,41E+08 5,54E+07 1,31

RAC 18 3,43E+05 6,10E+03 6,48E+06 1,61E+06 1,55

FBAS 18 3,95E+04 7,50E+03 1,73E+06 4,04E+05 2,65

FT 25 1,14E+04 2,72E+01 2,33E+05 6,39E+04 1,44

Cloro 13 5,35E+00 1,00E+00 1,75E+03 4,82E+02 3,24

Vaso 20 5,04E+02 1,00E+00 4,04E+05 8,97E+04 2,57

Cloro 14 15,1 0,0 31,9 12,0 0,82

Vaso 14 6,2 0,0 20,2 6,0 1,01

Cloro 14 6,2 0,0 20,2 9,5 1,01

Vaso 14 4,4 0,5 16,7 4,3 1,02

Cloro residual

Livre (mg/L)

E. coli

(NMP/100mL)

CT (NMP/100mL)

Cloro residual

total (mg/L)

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