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UNIVERSIDADE CANDIDO MENDES
PÓS-GRADUAÇÃO “LATO SENSU”
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LA
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ID
E
AVM FACULDADE INTEGRADA
Por: Roberta Gomes de Sousa
Orientador
Prof. Jorge Tadeu Vieira Lourenço
D
O
C
U
M
EN
TO
PR
O
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G
ID
RENOVAR A ÁGUA É RENOVAR A VIDA
Rio de Janeiro
2014
2
UNIVERSIDADE CANDIDO MENDES
PÓS-GRADUAÇÃO “LATO SENSU”
AVM FACULDADE INTEGRADA
RENOVAR A ÁGUA É RENOVAR A VIDA
Apresentação de monografia à AVM Faculdade
Integrada como requisito parcial para obtenção do
grau de especialista em QSMS/GSI
Por: Roberta Gomes de Sousa
3
AGRADECIMENTOS
....aos meus pais, em especial ao meu
pai Francisco que sempre lutou para
que nunca deixássemos de estudar e
buscar novos conhecimentos, e que
talvez não esteja mais entre nós no
término
dessa
etapa;
minha
irmã
Renata que muito me ajudou nas
pesquisas e meu esposo Luiz Carlos
sempre ao meu lado não me deixando
desistir
mesmo
quando
o
tempo
parecia seguir o caminho contrário.
4
DEDICATÓRIA
.....dedico ao meu pai Francisco, minha
mãe Olympia, meu esposo Luiz Carlos e
minha filha Lívia.
5
RESUMO
O reuso de água residuária é uma prática de gestão sustentável dos
recursos hídricos. Seu principal benefício é a redução da demanda por água
potável, mitigando a pressão sobre os mananciais. Esta redução decorre da
aplicação das águas de reuso às finalidades que podem ser atendidas por
águas com características menos restritivas do que às características exigidas
para consumo humano. Devido aos riscos tanto à saúde pública quanto ao
meio ambiente, decorrentes da prática do reuso de água residuária. O objetivo
desta intervenção será maximizar os benefícios auferidos com a prática e
reduzir os associados à sua gestão. Este trabalho tem como objetivo discutir a
reutilização das águas cinzas pelas indústrias como forma de contribuir para a
preservação das reservas. Para tanto, procedeu-se à revisão bibliográfica do
conceito de reuso de água, abordando seus tipos e aplicações, elencando,
ainda, as finalidades de aplicação das águas de reuso. A revisão bibliográfica
também teve como objetivo o levantamento das legislações referentes ao
reuso de água no Brasil. A partir do conceito de reuso de água pode ser
estabelecida a relação entre a prática do reuso de água e os objetivos
preconizados pela Política Nacional de Recursos Hídricos.
6
METODOLOGIA
A metodologia utilizada para a presente pesquisa baseou-se em
pesquisas bibliográficas de livros, na web – em sites relacionados ao tema – e
artigos científicos. Foi feita pesquisa bibliográfica e documental de natureza
exploratória com o intuito de demonstrar como o reaproveitamento de águas
cinzas numa indústria pode contribuir para a preservação das reservas de
água em nosso país.
7
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO
08
CAPÍTULO I - Reuso da Água
11
CAPÍTULO II - Sistemas de Tratamentos Utilizados
Para o Reuso da Água
25
CAPÍTULO III – Aspectos Legais
43
CONCLUSÃO
48
BIBLIOGRAFIA CONSULTADA
49
ÍNDICE
53
FOLHA DE AVALIAÇÃO
54
8
INTRODUÇÃO
De acordo com o World Water Development Report, relatório sobre a
crise da água elaborado pela Organização das Nações Unidas e divulgado no
3° Fórum Mundial das Águas, que ocorreu entre 16 e 23 de março de 2003 no
Japão, cerca de 1 bilhão de pessoas em todo o mundo consomem água
contaminada. Outros milhares não conseguem água suficiente para suas
plantações ou para o desenvolvimento industrial. O documento da ONU se
destaca entre outros relatórios sobre o tema porque, além de apontar os
futuros transtornos que serão causados pela crise da água, traz estudos que
mostram como esse problema já afeta e mata milhares de pessoas.
A poluição, o crescimento populacional e as mudanças no clima da
Terra são indicados como os fatores que mais agravam a crise. Por dia, duas
toneladas de lixo (industrial, químico, agrícola e de origem humana) são
despejadas nas reservas de água limpa do planeta. Como apenas um litro de
água contaminada basta para poluir 8 litros de água pura, a poluição atinge
níveis que crescem em altas proporções. A situação afeta sobretudo os países
em desenvolvimento, onde cerca de 50% da população está exposta a fontes
de água poluídas.
Na crise que se apresenta, a escassez é apenas parte do problema; a
contaminação e a degradação dos ecossistemas aquáticos são as maiores
causas de vítimas. Por ano, mais de 5 milhões de pessoas são atingidas por
males decorrentes da ingestão de água contaminada, do contato com insetos
vetores que habitam as águas poluídas e de infecções e verminoses, comuns
em locais onde a água é insuficiente até para a higiene básica. Contra esse
tipo de doença não existe vacina: a única proteção é a prevenção.
A escassez da água é uma questão cada vez mais preocupante em
todo mundo. O esgotamento dos recursos hídricos tornou-se realidade em
algumas regiões do planeta, de modo que muitos países já sofrem
9
extremamente com o problema. Estima-se que 18% da população mundial não
tenham água disponível para suprir suas necessidades e em 2050 as
estimativas são ainda mais catastróficas: caso a situação atual não se altere,
três quartos dos habitantes da Terra não terão acesso a este recurso essencial
à vida.
Embora vivamos num planeta composto quase que totalmente por este
líquido precioso, 97,5% dele encontra-se nos mares e oceanos. A água doce
representa apenas 2,5% e, deste percentual, apenas 22% podem ser
diretamente aproveitados, por meio de rios, lagos e aquíferos subterrâneos. O
restante está acumulado nas geleiras e montanhas.
Conforme a dinâmica natural, mesmo esta pequena parcela de água
consumível não deveria se esgotar, uma vez que, através do seu ciclo, segue
em contínua renovação. Acontece que a ação humana vem degradando-a
através da poluição ambiental, do mau uso e do desperdício, o que acaba
sendo acentuado pelo crescimento demográfico e, por consequência, pelo
aumento do consumo.
Porém a questão da falta de água não se dá somente em
consequência da ação antrópica. A distribuição deste recurso não ocorre de
maneira igualitária em todas as regiões da Terra. Sem dúvida, a má utilização
da água e a poluição são os grandes responsáveis por esse problema, sendo
possível destacar a parcela de culpa da agropecuária e da atividade industrial.
Este segundo consome cerca de 24% da água do planeta, além de poluir lagos
e rios, causando também perda de biodiversidade.
As consequências são realmente alarmantes, e o assunto é tema
amplamente discutido atualmente em noticiários, escolas, pelos gestores
públicos, frente às mudanças climáticas onde as estações climáticas não
encontram-se bem definidas, as chuvas têm se tornado mais escassas
diminuindo os índices pluviométricos consideravelmente, o que prejudica a
10
produção de alimentos, a economia em geral, e provoca um alto índice de
contaminação humana.
Este
trabalho
de
pesquisa
pretende
abordar os mecanismos
necessários para a reutilização das águas residuais, elucidando a viabilidade
ou não da reutilização no processo industrial e analisar os custos e benefícios
do reuso da água.
O capítulo I abordada a real necessidade do reuso das águas cinzas,
assim como a conceituação de reuso, os tipos, a classificação e as finalidades
da aplicabilidade do reuso de águas.
O capítulo II trata de explicar os sistemas de tratamentos utilizados
para reuso de águas cinzas.
Já no capítulo III faz-se uma abordagem dos aspectos legais exigidos
para o reuso de águas cinzas.
O estudo deste trabalho concentrou-se na verificação da necessidade,
nos processos necessários e nas exigências legais quanto ao reuso das águas
cinzas, para que possamos visualizar os benefícios que uma indústria pode
oferecer ao meio ambiente, trabalhando de forma mais limpa e protegendo os
recursos naturais de nosso planeta.
11
CAPÍTULO I
REUSO DA ÁGUA
...Água recurso natural não renovável.
A água é essencial para a sobrevivência da população, insumo básico
de quase todos os processos industriais. A cada dia que passa podemos dizer
que este recurso natural vai ficando mais escasso. O termo água de reuso
passou a ser mais utilizado a partir da década de 80, quando as águas de
abastecimento foram se tornando cada vez mais caras. Uma alternativa para a
atividade industrial é a utilização da água de reuso, dessa maneira o aumento
do valor da água de abastecimento não onera o preço do produto final.
Diversos processos foram desenvolvidos visando à redução de custos,
conforme (MANCUSO et al.) que diz:
Evidentemente, toda decisão final quanto aos instrumentos,
mecanismos e tecnologias a serem adotados no trato de
qualquer problema ou no estudo e solução empregados,
depende do imprescindível conhecimento dos custos
associados. (MANCUSO, 2003, introdução XVI).
1.1 – Demanda de consumo de água
A água, durante o ciclo hidrológico, sofre alterações em sua qualidade
e quantidade. Isso ocorre nas condições naturais em razão das inter-relações
dos componentes do sistema do ambiente, quando os recursos hídricos são
influenciados devido ao uso para suprimento das demandas dos núcleos
urbanos, das indústrias, da agricultura e das alterações do solo. Os recursos
hídricos têm capacidade de diluir e assimilar esgotos e resíduos, mediante
processos
físicos,
químicos
e
biológicos,
que
proporcionam
a
sua
autodepuração, influenciando seu aspecto qualitativo. Entretanto, essa
12
capacidade é limitada em face da quantidade e qualidade de recursos hídricos
existentes (SETTI et al., 2001).
Podemos dizer que os três principais fatores que contribuíram para o
aumento na demanda de água durante o século passado foram o crescimento
demográfico, o desenvolvimento industrial e a expansão do cultivo irrigado.
De acordo com (WETZEL, 1983), citado em Recursos Hídricos do
Planeta (2002), a quantidade total de água doce armazenada em lagos e rios é
de 126.200 km³ e o seu tempo de renovação pode alcançar até 100 anos.
Calculando-se a razão entre a quantidade total de água doce em rios e lagos,
e a quantidade utilizada pelo homem, chegamos a um tempo de circulação
próximo de 44 anos. Esse resultado é bastante inferior ao tempo de renovação
em escala global, o que indica uma tendência desse recurso se tornar cada
vez mais escasso.
Estima-se que o uso de água na agricultura irrigada, por exemplo, gera
um desperdício em torno de 60% de toda a água utilizada (ÁGUA WEB SITE,
2002). Tal fato deve-se à aplicação de água em excesso, fora do período de
necessidade da planta, em horários de maior evaporação, e ao uso de técnicas
de irrigação inadequadas ou, ainda, à falta de manutenção nos sistemas de
irrigação. Portanto, apenas 40% da água adicionada ao solo são realmente
utilizados no desenvolvimento das culturas irrigadas.
Relativo aos sistemas de abastecimento, em torno de 15% ou mais de
água são perdidas devido a vazamentos nas tubulações, inclusive dentro de
nossas casas (ÁGUA WEB SITE, 2002). Nas residências os principais
desperdícios devem-se aos vazamentos de torneiras, aos usos de válvulas de
descargas em vez de caixas de descargas acopladas, à lavagem de calçadas
e automóveis, à irrigação de jardins etc.
13
No que diz respeito ao uso de água na indústria, torna-se mais fácil
aplicar formas mais econômicas de utilização, evitando desperdícios, através
da recirculação ou reuso. Por exemplo, na refrigeração de equipamentos, na
limpeza das instalações etc. Essa água reciclada pode ser usada na produção
primária de metal, nos curtumes, nas indústrias têxteis, químicas e de papel.
Segundo a Agenda 21, Capítulo 18, os recursos de água doce
constituem um componente essencial da hidrosfera da Terra e parte
indispensável de todos os ecossistemas terrestres. O meio de água doce
caracteriza-se pelo ciclo hidrológico, que inclui enchentes e secas, cujas
consequências se tornaram mais extremas e dramáticas em algumas regiões.
A mudança climática global e a poluição atmosférica também podem ter um
impacto sobre os recursos de água doce e sua disponibilidade e, com a
elevação do nível do mar, ameaçar áreas costeiras de baixa altitude e
ecossistemas de pequenas ilhas. A água é necessária em todos os aspectos
da vida. O objetivo geral é assegurar que se mantenha uma oferta adequada
de água de boa qualidade para toda a população do planeta, ao mesmo tempo
em que se preservam as funções hidrológicas, biológicas e químicas dos
ecossistemas, adaptando as atividades humanas aos limites da capacidade da
natureza e combatendo vetores de moléstias relacionadas com a água.
Tecnologias inovadoras, inclusive o aperfeiçoamento de tecnologias nativas,
são necessárias para aproveitar plenamente os recursos hídricos limitados e
protegê-los da poluição. Com o crescimento populacional, aumentou a
necessidade de água para abastecimento, agricultura de maior escala para
alimentar a crescente população, criação de mais indústrias que consomem
mais água. O mesmo é a força motriz que arrasta consigo todo um leque de
usos de água, consultivos ou não, que necessita de uma gestão integrada, de
forma que haja água de boa qualidade e em quantidade suficiente para todos,
assim como para as futuras gerações.
1.2 – A necessidade de reaproveitar as águas cinzas
14
Todos os dias nós e milhares de pessoas utilizam a água de maneira
inconsciente. Diversas são as situações de desperdício de água no nosso diaa-dia, seja no exagero de tempo durante o banho, ao escovar os dentes ou ao
lavar as mãos deixando a torneira aberta, ao lavar roupas na máquina de lavar
utilizando vários enxagues, ao lavar carros e calçadas. Da mesma forma a
indústria gera água altamente poluída nos processos de produção sem
demonstrar preocupação com os recursos hídricos.
A distribuição deste recurso não ocorre de maneira igualitária em todas
as regiões da Terra. Sem dúvida, a má utilização da água e a poluição são os
grandes responsáveis por esse problema, sendo possível destacar a parcela
de culpa da agropecuária e da atividade industrial. Este segundo consome
cerca de 24% da água do planeta, além de poluir lagos e rios, causando
também perda de biodiversidade.
Um dos pilares do uso eficiente da água é o combate incessante às
perdas e aos desperdícios, no caso do Brasil a média de perdas nos sistemas
de abastecimento é de 40%. Um sistema de abastecimento de água potável
não deve ter como objetivo principal tratar água para irrigação ou para servir
como descarga para banheiros ou outros usos menos nobres. Esses usos
podem ser perfeitamente cobertos pelo reuso ou por água reciclada
(MORELLI, 2005).
Como o reaproveitamento dessa água, as chamadas águas cinzas,
pelas indústrias pode contribuir para a preservação das reservas hídricas em
nosso país?
Essa é uma questão que já faz parte dos assuntos do dia-a-dia de
muitos cidadãos. As novas gerações crescem com a preocupação da
preservação da água. Esse assunto já é inserido na realidade das crianças
desde a educação infantil nas escolas. A indústria também está despertando
para a reutilização da água como mecanismo de preservação. A principal
15
vantagem é a economia com o gasto da água que em algumas indústrias
podem chegar até 70%. Além das indústrias que ganham reduzindo seus
gastos, nós e o meio ambiente também ganhamos.
A nível industrial a reciclagem de água já é uma realidade, pois é
economicamente viável em função da redução dos custos envolvidos com a
própria água e para reduzir o volume de efluentes lançados num recurso
hídrico.
A água na indústria é um componente vital sendo utilizada para
resfriamento, lavagem, processamento e aquecimento, bem como para
solvente e na composição do produto acabado (matéria prima), daí a
necessidade da preservação deste recurso de extrema importância
1.3 – Conceituação de reuso
O reuso de água consiste no reaproveitamento de determinada água
que foi insumo ao desenvolvimento de uma atividade humana, a chamada
água
cinza. Este reaproveitamento ocorre a partir da transformação da água
residuária gerada em determinada atividade em água de reuso.
O conceito de “água cinza” ou água residuária nada mais é do que
aquela que contém resíduo de atividade humana (ABNT: NBR 7229, 1993, p.
2). Água de reuso é a água residuária tratada, cujos padrões conferidos pelo
tratamento atendem a determinada finalidade de aplicação.
A prática do reuso de água consiste na captação de uma água que foi
insumo ao desenvolvimento de uma atividade humana, tratamento e
reaproveitamento em uma atividade humana, diversa ou não da primeira.
Em feliz síntese, Lavrador Filho (1987) conceitua reuso de água como
o aproveitamento de águas previamente utilizadas, uma ou mais vezes, em
16
alguma atividade humana, para suprir as necessidades de outros usos
benéficos, inclusive o original.
Portanto, a prática do reuso de água é sistêmica: seu insumo (input)
são as águas residuárias e seu produto (outputs) são tanto as águas de reuso
quanto os lodos provenientes do tratamento.
As exigências atinentes a cada finalidade de aplicação das águas de
reuso é que estabelecerão o nível de tratamento a ser conferido às águas
residuárias. Caso o sistema forneça água de reuso para mais de uma
finalidade, as características observadas devem ser as exigidas para a
finalidade mais restritiva (BRAGA, 2009). As águas de reuso são classificadas
em classes de utilidades e padrões de qualidade
1.4 – Tipos de reuso de águas
Tomando-se por base os aspectos do aumento do consumo, a
diminuição das reservas disponíveis e o crescente aumento da poluição dos
recursos hídricas, vem à tona o tema “reuso ou reutilização de águas
residuais”. O reuso de águas residuais pode ser conduzido de quatro maneiras
diferentes:
•
Reuso indireto não planejado da água: a água utilizada em
atividades
humanas
é
descarregada
no
meio
ambiente
e
reutilizada, a jusante, de forma diluída, de maneira não intencional
e não controlada. Ao caminhar até o ponto de captação para o novo
usuário, a mesma está sujeita a diluição e depuração;
•
Reuso indireto planejado da água: neste caso, os efluentes, depois
de tratados, são descarregados de forma planejada nos corpos de
águas superficiais ou subterrâneas, para serem utilizados a jusante,
de maneira controlada, no atendimento de algum uso benéfico. O
17
reuso indireto planejado admite que existe algum controle sobre as
novas descargas que ocorrem durante o caminho, não alterando,
portanto, os requisitos de qualidade de reuso objetivado;
•
Reuso direto planejado da água: os efluentes, após tratamento, são
jogados diretamente no local de reuso, não sendo descarregados
no meio ambiente. É o caso de maior ocorrência, destinando-se a
uso em indústria, irrigação, recarga de aquíferos ou água potável;
•
Reciclagem da água: é o caso mais comum de reuso interno da
água, antes mesmo de sua descarga em um sistema geral de
tratamento ou outro local de disposição. Este é um caso particular
de reuso direto planejado como por exemplo o reuso de água
internamente às instalações industriais, tendo como objetivo a
economia de água e o controle da poluição (WHO, 1973).
1.5 – Classificação das águas residuárias
1.5.1. Águas residuárias domésticas.
As
águas
residuárias
domésticas
são
as
águas
residuárias
provenientes de atividades de higiene ou de limpeza (ABNT: NBR 7229, 1993,
p. 2). Como geradores de águas residuárias domésticas temos as residências,
os comércios, shoppings etc.
Segundo a Word Health Organization (2006), as águas residuárias
domésticas classificam-se em:
•
Águas cinzas: águas residuárias provenientes pias de cozinha e
máquinas de lavar louça, chuveiro e/ou lavanderia (incluindo
máquinas de lavar roupa), além de outras fontes que não
contenham concentrações significativas de excretas; e
18
•
Águas negras: Águas residuárias provenientes da drenagem de
vasos sanitários e mictórios, contendo altas concentrações de
bactérias e contaminantes orgânicos, além de microrganismos
causadores de doenças e produtos químicos ingeridos (ex:
produtos farmacêuticos).
Esta classificação prevê o reuso das águas classificadas como cinzas
e o descarte para os sistemas convencionais de esgotamento sanitário das
águas negras.
1.5.2. Águas residuárias não domésticas.
As águas residuárias não domésticas classificam-se em:
•
Efluentes líquidos de estações de tratamento de esgoto: efluente
tratado proveniente de estações de tratamento de esgotamento
sanitário;
•
Efluentes
líquidos
industriais:
água
que
será
reutilizada
internamente ou exportada, antes de sua descarga em um sistema
geral de tratamento ou outro local de disposição, para servir como
fonte suplementar de abastecimento do uso original. Diferem do
tipo de reuso reciclagem, pois exigem tratamento prévio (EPA,
2004).
O lançamento em corpos hídricos das águas residuárias não
domésticas são objeto da Resolução CONAMA N°430, de 13 de maio de 2011,
que alterou a Resolução CONAMA N° 357 de 17 de março de 2005. Esta
resolução estabelece as características que os efluentes líquidos devem
19
possuir para serem lançados em corpos hídricos. Essas características estão
diretamente relacionadas à classe na qual se enquadra o corpo hídrico
receptor (RODRIGUES, 2005).
As águas de reuso são classificadas em classes de utilidades e
padrões de qualidade.
1.6 – Finalidades de aplicação das águas de resíduo
O reuso de água não potável pode ser feito objetivando suprir a
demanda em locais que, costumeiramente, utilizavam água potável, com
diferentes necessidades de aplicações. Entre elas, citam-se:
•
Reserva de proteção contra incêndio;
•
Sistemas decorativos aquáticos como fontes e chafarizes, espelhos
d´água;
•
Descarga de sanitários públicos, edifícios comerciais e industriais;
•
Lavagem de trens e ônibus públicos;
•
Controle de poeira em movimento de terra;
•
Irrigação de jardins ao redor de edifícios, residências e indústrias,
parques, centros esportivos, campos de futebol, quadras de golfe,
gramados, árvores e arbustos ao longo de avenidas e rodovias;
•
Torres de resfriamento;
•
Caldeiras;
•
Construção civil e compactação de solos;
•
Lavagens de pisos, de galpões industriais e de algumas peças
mecânicas;
•
Utilização em processos industriais; e
•
Recarga de aquíferos.
20
As águas residuais são, em sua grande parte, efluentes de indústrias,
de hospitais, de esgotos domésticos e de campos agropecuários de atividades
intensivas.
Os maiores avanços quanto ao tratamento e reuso dessas águas têm
ocorrido no setor industrial. Por ocorrer, nesse caso, um grande consumo que
é ao mesmo tempo, concentrado em pequeno espaço, torna-se mais fácil e
menos dispendioso a operacionalização dessas atividades.
Nas instalações industriais, o reuso de águas, após o devido
tratamento, tem significado grandes economias para as empresas que optam
por esse tratamento.
1.7 – Reuso industrial
Atualmente a indústria brasileira está submetida a dois importantes
instrumentos de pressão. Um deles são as restrições associadas ao meio
ambiente e à saúde pública, impostas por regulamentações comerciais,
nacionais e internacionais, e o outro são as imposições legais, impostas
recentemente no Brasil, particularmente as relativas à cobrança pelo uso da
água. (PIO, 2005).
Visando uma rápida adaptação a este novo cenário as indústrias
buscam otimizar seus processos produtivos, desenvolver sistemas de gestão
para atender às imposições de mercado, tanto nacionais como internacionais e
implementar sistemas e procedimentos para reduzir a demanda de água e
gerar quantidades menores de efluentes. Esses fatores, associados aos custos
elevados da água tem levado as indústrias a avaliar as possibilidades internas
de reuso e a considerar ofertas das companhias de saneamento para a
compra de efluentes tratados, a preços inferiores aos da água potável dos
sistemas públicos de abastecimento. A “água de utilidade” produzida através
de tratamento de efluentes secundários e distribuída por adutoras que servem
21
um agrupamento significativo de indústrias se constitui, atualmente, em um
grande atrativo para abastecimento industrial a custos razoáveis.
Na Região Metropolitana de São Paulo, por exemplo, o custo da água
posta à disposição da indústria está em torno de R$ 10,00 por metro cúbico,
enquanto que a água de utilidades apresenta um custo marginal por metro
cúbico inferior a R$ 2,00. Este custo varia, evidentemente, com as condições
locais, tanto em termo dos níveis de tratamento adicionais necessários, como
aqueles relativos aos sistemas de distribuição. A existência de estações de
tratamento de esgotos nas proximidades de áreas de zonas industriais
contribui para a viabilização de programas de reuso, uma vez que aumenta o
potencial de viabilizar sistemas de distribuição de águas de reuso compatíveis
com a demanda industrial.
Nas indústrias, a água é frequentemente reutilizada para a mesma
finalidade, sem necessidade de ser submetida a qualquer tipo de tratamento.
Quando muito, apenas uma adição de certo volume da mesma água, para
repor perdas por evaporação. Isto é o que se designa como reciclagem da
água, cujo exemplo prático mais importante é o caso da água de arrefecimento
(ERSAR, 2008).
Os padrões de qualidade da água para reutilização industrial vai
depender de vários fatores como: o ramo de atividade, capacidade de
produção, condições climáticas da região, disponibilidade de água, método de
produção, idade das instalações, práticas operacionais, cultura da empresa,
inovação tecnológica, investimentos em pesquisas etc. Alguns usos requerem
água de elevada qualidade, como a produção de vapor, outras são compatíveis
com águas com tratamento inferior, como a construção.
De acordo com Mattio (1999), indústrias que não necessitam de água
de processo com qualidade potável são as que têm maior potencial para o
reaproveitamento. Segundo o autor, o principal parâmetro para se projetar um
22
sistema de tratamento que seja econômico e eficiente é identificar qual é a
qualidade requerida para cada tipo de reuso. Dependendo das características
dos efluentes e da eficiência de remoção dos poluentes que se deseja obter, é
definido um nível de tratamento a ser atingido no processo de reuso.
A fase inicial de um programa de reuso industrial deve se concentrar,
inicialmente, às torres de resfriamento, por apresentarem, em geral, as
maiores demandas da indústria e por necessitarem de níveis de tratamento
relativamente menores.
Outros usos que podem ser considerados nas fases posteriores
incluem água para lavagem de reatores, produção de vapor para lavagem de
gases de chaminés e para processos industriais específicos, tais como
manufatura de papel e papelão, indústria têxtil, de material plástico e produtos
químicos, petroquímicas, curtumes, construção civil etc. Essas modalidades de
reuso
envolvem
sistemas
de
tratamento
avançados
e
demandam,
consequentemente, níveis de investimento elevados.
A conservação de água, visualizada como gestão da demanda, deve,
também, ser estimulada nas indústrias, através de utilização de processos
industriais modernos e de sistemas de lavagem com baixo consumo de água,
assim como em estações de tratamento de água para abastecimento público,
através da recuperação adequada e reuso das águas de lavagem de filtros e
de decantadores.
Os principais tipos de indústrias com grande potencial de reuso são:
carvão, petróleo, produção primária de metal, curtumes, têxteis, químicas e de
papel celulose. Nesses tipos de indústrias destacam-se os usos em torres de
resfriamento, caldeiras, construção civil, irrigação de áreas verdes de
instalações industriais e lavagens de pisos e peças, (SILVA et al., 2003).
De modo geral, pode-se dizer que a água encontra as seguintes
aplicações na indústria: (HESPANHOL; GONÇALVES, 2005):
23
•
Consumo humano: água utilizada em ambientes sanitários,
vestuários, cozinhas e refeitórios, bebedouros, lavagens de pisos e
alguns tipos de peças, principalmente na indústria mecânica,
equipamentos e emergência (lava-olhos, por exemplo) ou em
qualquer atividade doméstica com contato humano direto.
•
Matéria-prima: como matéria-prima, a água pode ser incorporada
ao produto final, a exemplo do que ocorre nas indústrias de
cervejas e refrigerantes, de produtos de higiene pessoal e limpeza
doméstica, de cosméticos, de alimentos e conservas e de
fármacos, ou então, a água é utilizada para a obtenção de outros
produtos: por exemplo, o hidrogênio por meio de eletrólise da água.
•
Uso como fluido auxiliar: a água, como fluido auxiliar, pode ser
utilizada em diversas atividades, destacando-se a preparação de
suspensões e soluções químicas, compostos intermediários,
reagentes químicos, veículos, ou ainda, para as operações de
lavagem.
•
Uso para geração de energia: para esse tipo de aplicação, a água
pode ser utilizada por meio da transformação da energia, potencial
ou térmica, da água, em energia mecânica e posteriormente em
energia elétrica.
•
Uso como fluído de aquecimento e/ou resfriamento: nestes casos, a
água é utilizada como fluido de transporte de calor para remoção do
calor de misturas reativas ou outros dispositivos que necessitam de
resfriamento devido à geração de calor, ou então, devido às
condições de operação estabelecidas, pois a elevação de
temperatura pode comprometer o desempenho do sistema, bem
como danificar algum equipamento.
24
•
Outros usos: utilização de água para combate a incêndio, Irrigação
de áreas verdes nas instalações industriais, ou incorporação em
diversos subprodutos gerados nos processos industriais, seja na
fase sólida, líquida ou gasosa.
A indústria (particularmente a de alimentos e bebidas) é o segundo
maior consumidor das reservas de água doce do mundo (ABRAMOVITZ,
1996). De várias maneiras a reutilização das águas residuais tem sido adotada
para uso industrial, humano e agrícola. A tabela 5 apresenta dados sobre o
reuso de água na produção de alimentos e bebidas.
No Brasil, a maioria dos projetos é desenvolvida nas universidades.
Algumas empresas foram obrigadas a tratar seus efluentes após a Resolução
CONAMA nº 20 de 1986, que impõe limites para emissão de efluentes nos
corpos hídricos superficiais, a qual é fiscalizada pelos órgãos ambientais das
três esferas governamentais – federal, estadual e municipal.
Por exemplo, o Frigorífico Marba Ltda passou a tratar seus dejetos
industriais gerados, tanto na produção dos alimentos, como dos efluentes
sanitários. Para atender as exigências da legislação, bastava o tratamento de
lodo ativado, porém, após análise econômica, verificou-se que seria viável o
prolongamento do tratamento para posterior reutilização dos efluentes na
lavagem da fábrica e resfriamento de caldeiras. O processo representou uma
economia de 60% dos gastos com água (Visita Técnica).
Em algumas áreas da região metropolitana de São Paulo, os efluentes
de esgotos vêm sendo tratados objetivando uso não potável para indústrias. O
custo da água posta à disposição da indústria está em torno de R$ 8,00m³,
enquanto que a água de utilidades apresenta um custo em torno de R$ 4,00m³.
O custo varia de acordo com o tratamento aplicado e com os fatores relativos
ao sistema de distribuição (HESPANHOL, 2003).
25
CAPÍTULO II
SISTEMAS DE TRATAMENTO UTILIZADOS PARA
REUSO DA ÁGUA
Um aspecto importante a ser avaliado quando da seleção dos sistemas
de tratamento de efluentes para viabilizar a prática de reuso é a
compatibilidade da qualidade do efluente disponível com os padrões de
qualidade da água exigidos para o uso correspondente. Em certos casos pode
ser possível utilizar efluentes de um determinado processo sem a necessidade
de tratamento, ou então, com apenas um tratamento simplificado.
Havendo opção por tratamento, é necessário que se faça uma análise
criteriosa dos aspectos técnicos e econômicos, considerando as vazões e a
qualidade requerida de cada efluente, como condição para selecionar o tipo de
sistema ao qual o efluente deve ser submetido para a obtenção de água de
reuso.
Fatores como vazão disponível e sua variação, subprodutos do
tratamento, disponibilidade de área, desempenho e consumo de energia, entre
outros, são importantes e devem ser considerados na ocasião da escolha do
sistema de tratamento.
O tratamento necessário para a recuperação de águas residuais está
intimamente relacionado com as especificações de aplicação de reuso
associado à qualidade de água requerida. Os sistemas de tratamento
envolvem a aplicação de processos de separação de misturas do tipo sólidolíquido e, também, a desinfecção. Em alguns casos, podem-se aplicar
tratamentos que envolvam uma combinação de processos físicos, químicos e
biológicos. Em muitos casos, a água que é reciclada ou reusada necessita ser
tratada para melhorar suas qualidades, particularmente, quando esta entrará
em contato com alimentos ou produtos de bebidas ou é usada para a limpeza
26
de superfícies que terá contato com esses produtos. Entre outras exigências o
guia da CODEX (2000), citado por (CARR, 2000), especifica as seguintes:
•
O reuso da água deve ser seguro para seu uso intencionado e não
deve afetar a segurança do produto através da introdução de
contaminantes químicos, microbiológicos ou físicos em quantidades
que representem um alto risco para o consumidor;
•
O reuso da água não deve adversamente afetar a qualidade do
produto (sabor, cor, textura);
•
O reuso de água intencionado para a incorporação em produtos
alimentícios
deve,
pelo
menos,
juntar
as
especificações
microbiológicas e químicas, supostos necessários para a água
potável. Em certos casos as especificações físicas podem estar
apropriadas;
•
O reuso de água deve sugerir monitoramento e testes para
assegurar e garantir sua segurança e qualidade. As frequências do
monitoramento e do teste são ditadas pela origem da água ou por
suas condições e intenção de reuso. As aplicações críticas
requerem normalmente maior nível de recondicionamento que os
usos menos críticos;
•
O sistema de tratamento escolhido deve ser semelhante àquele que
prevê o nível de recondicionamento apropriado para o reuso de
água intencionado;
•
A própria manutenção do sistema de recondicionamento é crítica;
•
O tratamento da água deve empreender-se com o conhecimento
dos tipos de contaminantes da água adquirida e suas previsões de
uso; e
•
Os depósitos de água fria devem ser sanitarizados (cloro) devido
sempre existir possibilidade de contaminação do produto.
27
Segundo (ADIN E ASANO, 1998), citados por (TRINIDAD et al., 2001),
podem-se identificar vários níveis de tratamentos para as águas residuais. São
eles:
•
Tratamento preliminar, através do qual se remove os sólidos
grosseiros
e
matéria
mineral
sedimentável.
As
grades
e
desarenadores podem ser empregados nesta etapa.
•
Tratamento primário, através do qual se remove de 20 a 40% da
DBO (demanda bioquímica de oxigênio) e 40 a 60% dos sólidos
em suspensão sedimentáveis (materiais flutuantes tais como óleos
e graxas emulsionados ou não, e parte da matéria orgânica em
suspensão). O emprego de decantadores primários e de unidades
API são muito utilizados em sistemas de tratamento primário;
•
Tratamento secundário supõe de fato empregar e acelerar os
processos naturais de eliminação dos resíduos. Na presença de
oxigênio, as bactérias aeróbicas convertem a matéria orgânica em
formas estáveis, como CO2, H2O, nitratos e fosfatos, assim como
outras matérias orgânicas. Nesse tratamento se reduz a DBO em
até 85% e os sólidos em suspensão de 85 a 90% (Wilson et al.,
1998). Os processos biológicos anaeróbios e aeróbios seguidos de
sedimentação e posterior tratamento do lodo produzido, são
largamente utilizados. Dentre eles destacam-se as lagoas de
estabilização, os sistemas de lodos ativados, filtros biológicos, os
reatores anaeróbios, os sistemas de bio-membranas e os métodos
de disposição de efluentes sobre o solo;
•
Tratamento terciário, é empregado para eliminar nutrientes ou
organismos patogênicos, mais de 99% dos sólidos em suspensão
e a DBO em valores semelhantes. Os sólidos dissolvidos são
eliminados por osmose reversa e pela eletrodiálise. A eliminação
do Amoníaco, a desnitrificação e a precipitação dos fosfatos
podem reduzir o conteúdo de nutrientes.
28
Segundo (CROOK et al., 1994), os tratamentos terciários como a
filtração granular dos diluentes secundários e outros tratamentos físicoquímicos tais como: coagulação/floculação e sedimentação, nitrificação,
denitrificação, remoção de fósforo, adsorção em carvão ativado e sistemas de
membranas filtrantes, são utilizados quando as águas de reuso exigem
padrões de qualidade mais elevados.
Os sistemas mais usuais empregados como tratamento terciário para
reuso são os de filtração em meio granular. (METCALF & EDDY, 2003)
descrevem que as principais funções desses sistemas são:
•
Remover os sólidos em suspensão residuais dos efluentes
secundários, para a otimização dos processos subsequentes de
desinfecção;
•
Reduzir a concentração de matéria orgânica que possa reagir com
desinfetantes e;
•
Reduzir a turbidez dos efluentes para melhorar o seu caráter
estético.
Os sistemas de filtração podem ser classificados de várias maneiras,
podendo ser quanto ao sentido da vazão (ascendente, descendente, radial,
horizontal, fluxo duplo, fino-grosso, grosso-fino), quanto ao tipo de enchimento
(areia, carvão ou antracito, carvão e areia, multicamadas, enchimento misto,
ou terra diatomácea) ou ainda pela taxa de aplicação de vazão (filtros lentos de
areia: 0,1 a 0,2 m³ /m².h, filtros rápidos de areia: 2,4 a 4,9 m³/m².h e filtros de
alta taxa: 7,3 a 36,7 m³/m².h).
As taxas de remoção de turbidez e de sólidos são diretamente
relacionadas ao tipo de filtração adotada, coagulantes utilizados e respectivas
dosagens, e ao modo de operação, com ou sem a utilização polímeros como
auxiliares de filtração.
29
A
nitrificação,
conversão
biológica
da
amônia
em
nitritos
e
posteriormente nitratos, é um processo que não remove significativas
quantidades de nitrogênios dos efluentes, apenas convertendo-os em outra
forma molecular (USEPA, 2004). A nitrificação efetuada em sistemas de
tratamento biológico (em suspensão ou aderidos) é obtida em sistemas
convencionais de lodos ativados ou suas variantes através do controle do
tempo de detenção de sólidos, evitando o arrastem das bactérias nitrificantes.
A denitrificação, que em geral é precedida da nitrificação, é um
processo de conversão biológica dos nitratos em nitrogênio gás que é liberado
para a atmosfera. A denitrificação se desenvolve em sistemas anaeróbios,
empregando às vezes, fontes de carbono externo, como o metanol, e
utilizando matéria orgânica carbonácea para a atividade biol. Segundo a
(USEPA 2004), a remoção de fósforo pode ser obtida por métodos químicos ou
biológicos ou uma combinação dos dois. O método químico consiste na
precipitação do fósforo por adição de sais de ferro, alumínio ou cálcio. O
método biológico consiste na utilização de bactérias que estocam o excesso de
fósforo quando expostas a condições anaeróbias seguidas de aeróbias, sendo
posteriormente removidas do sistema junto ao descarte de lodo.
O tratamento por adsorção em carvão ativado é um dos mais eficazes
processos para a remoção de compostos orgânicos biodegradáveis ou
refratários, podendo reduzir em até 85% as concentrações de compostos
orgânicos sintéticos (USEPA,2004).
Em geral, os tratamentos de águas residuais, adotados atualmente,
não levam em conta a conservação dos nutrientes presentes nesses efluentes.
Esses tratamentos eliminam somente os microrganismos e componentes
indesejáveis, necessitando, portanto, de tecnologias mais adequadas para tal
objetivo.
O tratamento utilizado deve garantir a retirada dos seres patogênicos
e, consequentemente, assegurar que a saúde dos consumidores e dos
30
trabalhadores, que terão contato com a água reutilizada, não será ameaçada.
Sendo assim, para (BAHRI, 1999), o tratamento proposto requer proteção da
saúde pública, tecnologia apropriada, confiabilidade, usos da água, aceitação e
participação do público, e deve ser economicamente e financeiramente viável.
A qualidade da água de reuso, a ser alcançada, está intimamente
relacionada com os tipos de obstáculos existentes no processo de tratamento
adotado. Essas barreiras impostas, como dito anteriormente, representam a
coerência da qualidade da água adquirida com as de reutilização. O panorama
representativo do processo e operações unitárias usadas em reformas de
águas está mostrado na Tabela 4, a qual apresenta, ainda, a descrição de
cada processo e suas respectivas aplicações.
A seguir são apresentadas algumas das principais tecnologias
utilizadas para o tratamento de águas residuárias destacando-se que tais
processos devem ser aplicados em conjunto, de acordo com a necessidade de
reuso.
2.1. Reatores UASB
Os reatores de fluxo ascendente designados por RAFA (Reator
Anaeróbio de Fluxo Ascendente) ou UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket
Reactor) são compostos das seguintes partes principais: câmara de digestão,
separador de fases, zona de transição, zona de sedimentação e zona de
acumulação de gás. Esses reatores são, geralmente, aplicados em estações
de tratamento onde há necessidade de remoção relativamente eficiente de
DBO e custo relativamente baixo. Embora boa parte das unidades instaladas
não seja seguida de tratamento posterior, pelo fato de não apresentarem
efluentes com concentração mínima de DBO de 60 mg/L, conforme
especificado pelos órgãos de controle ambiental, alguns reatores UASB já
possuem tratamento complementar, através de lagoas de estabilização
fotossintética. Outros reatores UASB são concebidos para utilizarem
31
tratamento biológico aeróbio complementar. O lodo gerado nesta fase
complementar é encaminhado para estabilização nos próprios reatores UASB.
São exemplos pioneiros desses tratamentos complementares os seguintes
sistemas:
•
Os filtros biológicos percoladores;
•
Os sistemas de lodos ativados;
•
Os filtros aerados submersos.
Segundo o (PROSAB, 2001) existe hoje grande tendência na utilização
de reatores UASB seguidos de sistemas biológicos aeróbios para a remoção
de matéria orgânica (DBO efluente inferior a 30 mg/L) e mesmo para a
nitrificação do efluente final (N-amoniacal < 5 mg/L). Uma das maiores
objeções ao uso dos reatores UASB em zonas urbanas é o possível odor
resultante dos processos anaeróbios. Embora seja possível minimizar o
problema de odores, cobrindo os reatores e tratando o gás produzido, várias
das unidades já implantadas não cuidaram adequadamente do controle de
odores gerados, fato que já vem produzindo alguma rejeição ao uso desses
reatores junto a áreas urbanas.
Um cuidado especial a ser tomado em relação aos reatores UASB é o
relativo à corrosão das estruturas de concreto, próximo e acima do nível
interno do líquido. Várias unidades implantadas, sem a devida proteção do
concreto, já se apresentam bastante comprometidas.
2.2. SISTEMAS DE LODOS ATIVADOS
Os sistemas de lodos ativados são bastante utilizados no tratamento
de despejos domésticos e industriais, onde há necessidade de tratamento de
vazões elevadas em áreas relativamente pequenas. Esses sistemas requerem
mão de obra especializada para a operação e demandam consumo de energia
elétrica relativamente alta. Consiste, basicamente, de um decantador primário,
32
de uma câmara de aeração, de um decantador secundário, de um sistema de
recirculação do lodo e de um sistema de tratamento complementar para
adensamento, condicionamento e desague do excesso de lodo produzido. No
reator ocorrem as reações bioquímicas de remoção da matéria orgânica e, em
alguns casos, da matéria nitrogenada (VON SPERLING, 2002).
Existe no Brasil, uma tendência para a utilização da combinação de
processos
anaeróbios,
particularmente
UASB,
e
processos
aeróbios,
permitindo a obtenção de um efluente com as características equivalentes a de
sistemas de tratamento biológico, unicamente aeróbios, ou seja, com DBO <
20 a 30 mg/L, sólidos suspensos totais < 30 mg/L e, se necessário, Namoniacal < 5mgN/L.
Segundo dados do PROSAB (2001), em comparação a uma ETE
biológica convencional, constituída de decantador primário, seguido de
tratamento biológico aeróbio (lodos ativados, filtro biológico percolador, biofiltro
aerado submerso ou biodisco), com os lodos primário e secundário passando
por adensadores de lodo e por digestores anaeróbios, antes do desague, uma
ETE constituída de reator UASB seguido do tratamento biológico aeróbio, com
o lodo secundário encaminhado para digestão no próprio reator UASB e daí,
direto para o desaguamento, pode apresentar as seguintes vantagens:
•
Os decantadores primários, adensadores de lodo e digestores
anaeróbios
podem
ser
substituídos,
com
todos
os
seus
equipamentos, por reatores UASB, que dispensam equipamentos;
•
Pelo fato do reator UASB apresentar eficiência de remoção de
DBO de cerca do dobro dos decantadores primários, o volume dos
reatores biológicos aeróbios (tanque de aeração, ou filtro biológico,
ou biofiltro aerado submerso, ou biodisco) poderá ser reduzido
para cerca de metade do volume dos tanques ou reatores das
ETEs convencionais;
33
•
No caso de sistemas de lodos ativados convencional, o consumo
de energia para aeração cairá cerca de 45 a 55%, quando não se
tem nitrificação, e para cerca de 65% a 70%, quando se tem
nitrificação quase total;
•
O custo de implantação de ETE com reator UASB seguido de
tratamento biológico aeróbio será, no máximo, de 80% daquele de
uma ETE convencional e o custo operacional, devido à maior
simplicidade e menor consumo de energia do sistema combinado,
anaeróbio-aeróbio, pode apresentar vantagens ainda maiores.
2.3. Sistemas biológicos para remoção combinada de
nitrogênio e fósforo
Alguns sistemas biológicos são baseados na utilização de diversos
reatores com características específicas permitindo a remoção combinada de
nitrogênio e fósforo em porcentagens significativas (METCALF; EDDY 2004).
Constituem-se, basicamente em sistemas de lodos ativados modificados
através da combinação de reatores, anaeróbios, anóxicos e aeróbios. Os mais
comumente empregados, são os A2/O (Anaeróbio/Anóxico/Aeróbio), o
Bardenpho de 5 estágios, desenvolvido na África do Sul, o UCT, desenvolvido
na Universidade de Cape Town, na África do Sul e o VIP, desenvolvido na
Virginia Initiative Plant, em Norfolk, nos Estados Unidos. O processo
Bardenpho, por exemplo, corresponde a uma combinação de reatores,
compreendendo uma pré-desnitrificação e uma pós-desnitrificação, além da
zona de reaeração final. A eficiência de remoção de nitrogênio é bastante
elevada, já que os nitratos não removidos na primeira zona anóxica e têm uma
segunda oportunidade de serem removidos adicionalmente, na segunda zona
anóxica. O fósforo é acumulado através de assimilação por alguns tipos de
bactérias que se desenvolvem sob condições especiais de potencial redox em
sistemas de lodos ativados e que são posteriormente removidas como parte do
excesso de lodo. A desvantagem desses sistemas é a necessidade de utilizar
reatores com um volume total maior do que aqueles utilizados em sistemas
34
convencionais de lodos ativados. No entanto, caso sejam necessárias
elevadas eficiências de remoção de nitrogênio e fósforo, não se deve
considerar este aspecto como uma desvantagem, mas sim como um requisito
essencial ao processo de tratamento.
2.4. Sistemas de filtros biológicos
Os sistemas de filtros biológicos se constituem em unidades de
decantadores e de filtros construídos geralmente em concreto, contendo em
seu interior um leito formado de material de enchimento que podem ser pedras
ou anéis ou peças especiais de plástico que apresentam elevadas áreas
específicas. O efluente, ao atravessar o material de enchimento, propicia o
crescimento de uma população microbiana, mantida principalmente em
condições
aeróbias,
consumindo
a
matéria
orgânica
presente.
Se
cuidadosamente operado e monitorado o efluente poderá ser reusado em
casos em que a demanda bioquímica do oxigênio solúvel não seja um
parâmetro crítico (MANCUSO E SANTOS, 2003).
2.5. Sistemas de Wetlands
Sistemas de Wetlands, também designados como áreas úmidas ou
alagados, são ecossistemas naturais que se caracterizam por apresentarem
águas rasas ou solos saturados, durante grande parte do ano. Nestes
ecossistemas ocorre a lenta decomposição de vegetação, com conseqüente
acumulação de solos orgânicos. A vegetação encontra-se adaptada às
condições de saturação dos solos. São exemplos de wetlands naturais os
pântanos, os brejos, as várzeas, os manguezais etc.
São designados de wetlands construídos os sistemas projetados para
determinadas condições de vazão e de qualidade de efluente a ser tratado,
constituindo-se em áreas alagadas com profundidades típicas inferiores a 0,60
m. Durante a passagem de efluentes através do sistema ocorre o
35
desenvolvimento de biofilmes e microrganismos associados. Ao mesmo tempo,
ocorre a liberação de nutrientes pela decomposição dos materiais presente na
água, estimulando o crescimento das macrófitas - vegetais adaptados às
condições saturadas de água, com suas raízes afogadas.
O enchimento do sistema é efetuado com um material inerte, de fácil
aquisição e que promova a sustentação mecânica das macrófitas. Sua escolha
deve levar em conta a finalidade do tratamento, as características do efluente,
a disponibilidade na região e as espécies de macrófitas utilizadas. Os materiais
de enchimento mais usuais são areia, pedregulho, pedra britada e cascalho.
O tratamento de efluentes sanitários e industriais através dessas
unidades vem sendo empregado na Europa desde os anos 50 e nos Estados
Unidos desde os anos 70. Um levantamento efetuado recentemente relaciona
a existência de 176 sistemas de wetlands para tratamento de efluentes nos
Estados Unidos. Desses sistemas, 21% são naturais e 79% construídos.
A operação de sistemas de wetlands é relativamente simples,
consistindo na poda periódica do material vegetal. Esse manejo é
imprescindível para a retirada de nutrientes e matéria orgânica acumulada,
impedindo seu retorno ao meio líquido após a morte das macrófitas. A poda
causa distúrbios programados no sistema, permitindo que as plantas estejam
sempre na sua fase de crescimento, onde sua exigência nutricional é maior
quando comparada a um indivíduo maduro.
2.6. Sistemas de bio-membranas
São sistemas mistos, constituídos por sistemas de lodos ativados e
sistemas de membranas de microfiltração. Ocupam áreas muito menores que
os sistemas de lodos ativados e produzem efluentes de qualidade elevada. O
sistema de membranas é instalado no interior da unidade de aeração, ou
externamente ao sistema, não havendo, portanto, a necessidade de um
36
decantador secundário. As vantagens desses sistemas em relação aos
sistemas convencionais de lodos ativados são as seguintes:
•
Proporcionam uma concentração de biomassa na câmara de
aeração bastante elevada, geralmente, entre 4.000 e 20.000 mg/L);
•
Não ocorre o fenômeno de bulking, que provoca problemas de
sedimentação
de
lodos
nos
sistemas
de
lodos
ativados
convencionais;
•
Possui grande potencial para reuso direto dos efluentes produzidos
para aplicação municipais e industriais;
•
Gera uma menor produção de lodo do que em sistemas de lodos
ativados
convencionais,
devido
à
baixa
relação
alimento/microrganismos;
•
Possibilita uma maior retenção de sólidos do que em sistemas
convencionais de lodos ativados.
2.7. Sistemas físico-químicos
Para a obtenção de efluentes com qualidade elevada, esses sistemas
são geralmente empregados em sequência aos tratamentos biológicos acima
relacionados (com exceção dos sistemas de biomembranas que produzem
efluentes com qualidade elevada). Os tratamentos físico-químicos mais
utilizados em nível mundial são os seguintes: sistemas de coagulação/
floculação, sedimentação, filtração e desinfecção, sistemas de carvão ativado,
sistemas de carvão biologicamente ativados, sistemas de troca iônica,
sistemas de membrana e sistemas oxidativos avançados.
2.7.1. Sistemas de coagulação/floculação, sedimentação, filtração e
desinfecção
Consiste na remoção de sólidos e na precipitação de compostos pela
adição de produtos químicos, seguidos de uma mistura rápida para dispersá-
37
los e uma mistura mais lenta para promover a formação de flocos
sedimentáveis na unidade de decantação (MANCUSO E SANTOS, 2003). Os
produtos químicos podem ser aplicados em diversos pontos do processo de
tratamento para remoção da matéria inorgânica e orgânica solúvel ou em
suspensão.
Particularmente, a coagulação química é recomendada para efluentes
de baixos teores de fósforo, de sólidos em suspensão e demanda bioquímica
de oxigênio. A escolha do coagulante e do polímero depende de cada tipo de
reuso e das características de cada sistema de tratamento (GUERRA FILHO,
2006).
2.7.2. Sistemas de adsorção em carvão ativado
Sistemas de carvão ativado podem utilizar carvão sob a forma granular
(em forma de leitos filtrantes) e/ou em pó, com aplicação efetuada logo após a
filtração e/ou a cloração para minimizar a possibilidade de crescimento de
bactérias anaeróbicas em sua superfície. Seu uso tem sido adotado em
diversas fases do tratamento, como após o tratamento biológico por lodos
ativados para remoção de matéria orgânica e/ou tóxicas, ou após tratamento
físico-químico por coagulação, floculação, sedimentação e filtração.
2.7.3. Sistemas de carvão biologicamente ativado
São
sistemas
compostos
de
unidades
de
clarificação
(coagulação/floculação e filtração) seguidos por leitos de carvão ativado
granular (CAG). Essas unidades são projetadas com profundidades entre 2 e 4
metros e tempo de detenção (com leito vazio) de 15 a 25 minutos e são
alimentadas com doses adequadas de ozônio, ocorrendo, simultaneamente os
processos de adsorção e biológicos. Na parte superficial ocorre adsorção no
CAG e se inicia a aclimatação biológica em condições aeróbias proporcionada
pela presença de ozona. A medida que o efluente desce pelos filtros a fase de
38
adsorção é exaurida e, com a cultura bacteriana aclimatada ocorre a oxidação
biológica, reduzindo a concentração de carbono orgânico dissolvido, através da
remoção de precursores, compostos inorgânicos, compostos causadores de
odores e organismos patogênicos. Esse sistema produz efluentes de qualidade
elevada permitindo o reuso para fins restritivos.
2.7.4. Sistemas de troca iônica
Os sistemas de troca iônica são processos físico-químicos através dos
quais íons são transferidos de uma fase sólida para uma fase líquida ou viceversa, através de resinas trocadoras de cátions ou de ânions. Íons retidos por
forças eletrostáticas a grupos funcionais eletricamente carregados na
superfície da resina, são trocados por outros íons de mesma carga elétrica,
presentes na água, que entra em contato com a resina. Um exemplo dessa
operação unitária consiste na troca seletiva dos íons de amônio presentes em
uma resina mineral, pelos íons de cálcio, magnésio e sódio contidos em uma
água que passa pelo leito de resina (GUERRA FILHO, 2006). Deve ser
aplicada após uma pré-decantação e/ou filtração, usando um leito de até 2,5 m
de espessura. A troca seletiva produz um efluente com alto nível de remoção
de nitrogênio amoniacal, sendo, portanto, indicado para aplicações de reuso,
onde se deseja baixas concentrações desse contaminante e de sólidos
dissolvidos totais como descrito por Mancuso e Santos (2003). A maior
aplicação de sistemas de troca iônica é relativa à remoção de dureza e em
processos de desmineralização.
2.7.5. Sistemas de separação por membrana
Os sistemas de separação por membranas são caracterizados por
atuarem como uma barreira seletiva, (com exceção da osmose reversa, onde
ocorre, também, difusão molecular), permitindo a passagem de determinados
componentes, enquanto impedem a passagem de outros. (MIERZWA, 2005).
Esses sistemas são divididos em microfiltração, ultrafiltração, nanofiltração,
39
osmose reversa e eletrodiálise. De modo geral, a diferença entre uma
tecnologia e outra está relacionada ao diâmetro dos poros das membranas e
suas respectivas pressões de operação.
O uso de membranas tem se tornado mais comum com a
popularização
dos
sistemas
e
redução
dos
custos
em
função
do
desenvolvimento da tecnologia e dos materiais que compõem as membranas.
A prática de substituição das estações convencionais de tratamento de água e
esgoto por sistemas compactos equipados com unidades de membrana está
sendo muito difundida em nosso país. A tendência atual é a de substituir
sistemas
biológicos
tradicionalmente
utilizados
(lodos
ativados,
filtros
biológicos e reatores do tipo RAFA por sistemas de biomembranas, que
apresentam custos competitivos, ocupam áreas menores e produzem efluentes
de qualidade elevada, permitindo reuso para fins mais restritivos, como por
exemplo, em torres de resfriamento, como água de make up.
2.7.6. Sistemas de oxidação avançada
Os sistemas que empregam processos de oxidação avançada são
utilizados para remover substâncias e compostos refratários, geralmente
encontrados em efluentes de indústrias químicas. Permitem a redução de
compostos orgânicos voláteis e semi-voláteis, substâncias húmicas, pesticidas
e herbicidas, corantes e microorganismos. O processo se desenvolve através
da geração do radical neutro hidroxila OH, empregando radiação luminosa na
faixa da radiação ultra violeta (UV). Os sistemas mais comumente empregados
são os de UV/oxidação, Fotólise com UV a vácuo, Foto Fentom e de
Sensibilização, utilizando UV com corantes e UV com semicondutores.
2.7.7. Sistemas de desinfecção
A desinfecção das águas para reuso pode ser realizada basicamente
por dois grupos de desinfetantes: agentes químicos e agentes físicos. Os
40
agentes químicos constituem compostos com potencial de oxidação como o
cloro e seus compostos, dióxido de cloro e ozônio, e são os mais empregados
no tratamento de água.
Além destes, peróxido de hidrogênio, ácido acético, bromo, iodo e
permanganato de potássio constituem outros agentes químicos utilizados. Os
agentes físicos, por sua vez, apresentam ação referenciada na energia de
radiação, destacando-se a radiação UV, a radiação gama, radiação solar e, a
nível domiciliar, a fervura.
a) Desinfecção com cloro e cloraminas
Como acima indicado, o cloro é um agente de oxidação que se
apresenta em termos medianos, se comparado aos outros agentes
desinfetantes. (LIBÂNIO 2005) afirma, ainda, que nos sistemas públicos de
abastecimento de água, procura-se definir qual processo de desinfecção deve
ser adotado, buscando-se a consecução dos seguintes objetivos:
•
Máximo desempenho do sistema;
•
Menor custo global;
•
Atendimento ao padrão de potabilidade vigente e/ou às condições
de segurança sanitária, visando minimizar os riscos de transmissão
de doenças;
•
Minimização da formulação de subprodutos com possíveis efeitos
deletérios à saúde humana;
•
Máxima eficiência do desinfetante, considerando-se a amplitude de
variação possível das características das águas e do tempo de
contato, este decorrente das inevitáveis variações de vazão
41
afluentes às estações de tratamento. Outros aspectos, como infraestrutura disponível na região, restrições socioeconômicas relativas
à implantação, operação e manutenção dos sistemas de
desinfecção e as características da água a ser tratada, também
são considerados na escolha do desinfetante a ser utilizado no
tratamento de água para consumo humano.
A eficiência do sistema de desinfecção, contudo, não depende apenas
das características do agente desinfetante, mas de vários outros fatores, tais
como dose e tempo de contato, tipo e concentração dos microrganismos,
características físico-químicas da água, entre outros. Com relação às
características físicas, o parâmetro turbidez mostra-se o mais importante na
relação da eficiência da desinfecção, promovendo o denominado “efeitoescudo” sobre os microrganismos, protegendo-os da ação de desinfetante
físico ou químico.
Segundo Libânio (2005), além da turbidez, outras características da
água interferem na eficiência da desinfecção, principalmente quando esta se
efetua por meio de agentes químicos: presença de matéria orgânica, presença
de compostos inorgânicos, como ferro e manganês, que reagem com o
desinfetante, temperatura da água e o pH, principalmente quando do emprego
dos compostos de cloro como desinfetante.
De modo simplificado, o cloro reage com a amônia (se presente) para
produzir uma série de compostos chamados cloraminas e, eventualmente,
oxida a amônia em gás nitrogênio (N2).
O mecanismo de reação é complexo e os produtos variam com o pH,
com a razão entre cloro adicionado e a amônia presente e com o tempo de
contato.
42
A monocloramina (NH2CL) e a dicloramina (NHCL2), denominadas
cloro combinado, possuem poder desinfetante, inferior ao cloro livre (HOCL e
OCL-), mas apresentam a vantagem de serem mais estáveis, permanecendo
por tempos maiores nos sistemas de distribuição de água. As reações com
outros compostos inorgânicos, como o sulfeto de hidrogênio (H2S), ocorrem
imediatamente após a aplicação de cloro. Das reações com alguns compostos
orgânicos (ácidos húmicos e fúlvicos) pode haver formação de trihalometanos
(AISSE et al. 2003).
d) Ozonização
O ozônio pode reagir com muitas espécies de contaminantes que
possuem duplas ligações, tipo C=C, C=N, N=N, e outras (GUERRA FILHO,
2006). Existem vários métodos de geração de ozônio e, dentre eles, o mais
viável tem sido através de descargas elétricas em ar seco ou oxigênio
(MANCUSO E SANTOS, 2003). Após sua geração, o Ozônio é emulsionado à
água, onde sua eficiência pode ser aumentada quando se usa difusores
porosos. É indicado em sistemas de reuso onde é desejável um alto índice de
desinfecção, como também, o controle de compostos organoclorados.
43
CAPÍTULO III
ASPECTOS LEGAIS
A gestão dos Recursos Hídricos no Brasil teve início com o Decreto
24.643/1934, conhecido Código das Águas ou Lei das Águas, onde na época,
as águas eram consideradas recursos naturais renováveis, assim sendo o
importante era proporcionar o desenvolvimento industrial e agrícola do país,
incentivando, principalmente, a produção de energia elétrica.
Na década de oitenta, as necessidades de controle das águas
impuseram novo entendimento e motivaram intensas discussões entre técnicos
e especialistas brasileiros. Ocorreram debates internacionais e, como
consequência trouxe o consenso da criação de um sistema integrado e
descentralizado, gerando um novo modelo para uma gestão descentralizada a
nível de bacias hidrográficas e tratando a água como um bem de valor
econômico.
A Lei 9.433, de 8 de janeiro de 1997 é o dispositivo legal que norteia a
gestão dos recursos hídricos no país. Esta lei instituiu a Política Nacional de
Recursos Hídricos e preconiza que a gestão dos recursos hídricos deve ser
sistemática e proporcionar o uso múltiplo das águas, sem dissociação dos
aspectos de quantidade e qualidade. A referida política traça como objetivos da
Política:
•
Assegurar
à
atual
e
às
futuras
gerações
a
necessária
disponibilidade de água, em padrões de qualidade adequados aos
respectivos usos;
•
A utilização racional e integrada dos recursos hídricos, incluindo o
transporte aquaviário, com vistas ao desenvolvimento sustentável;
44
•
A prevenção e a defesa contra eventos hidrológicos críticos de
origem natural ou decorrentes do uso inadequado dos recursos
naturais. (PNRH, Art. 2°, I; II).
A partir de então é dado um novo enfoque para a questão hídrica. A
ênfase legislativa incide na racionalização do uso da água, estabelecendo
princípios e instrumentos para sua utilização.
O reuso de água, em consonância com os objetivos preconizados pela
PNRH, configura-se como uma alternativa de utilização racional dos recursos
hídricos. Esta alternativa é racional uma vez que:
•
Promove a redução da água potável, reduzindo a pressão sobre os
mananciais;
•
Possibilita a utilização dos recursos hídricos em padrões de
qualidade adequados aos respectivos usos, preservando o uso de
água potável para o fim mais nobre, o abastecimento humano;
•
Promove a redução da quantidade de esgotos domésticos a serem
coletados e tratados, permitindo a redução dos custos associados a
estes serviços.
Em 2006, com base na mesma lei, foi criado o Plano Nacional de
Recursos Hídricos, tendo como principal objetivo dar um tratamento gerencial,
ratificando a prioridade da água para consumo humano.
Embora o reuso de água não seja escopo direto da PNRH, esta prática
atende perfeitamente os objetivos da política em comento e, portanto, deve ser
considerado no âmbito da gestão de recursos hídricos.
Normatizar a prática do reuso de água residuária é estabelecer:
45
a. As águas residuária passíveis de reutilização;
b. As finalidades as quais serão destinadas as águas de reuso e;
c. As características que o tratamento deve conferir às águas
residuária.
Esta normatização tem como objetivo a segurança sanitária da prática
do reuso de água, mas precisa refletir o equilíbrio entre esta segurança e os
custos dela decorrentes, de modo que a prática do reuso de água residuária
não seja inviabilizada, em decorrência de aspectos financeiros.
A única legislação existente no Brasil relativa a reuso de água é a
Resolução n° 54 de 28 de novembro de 2005, emitida pelo Conselho Nacional
de Recursos Hídricos- CNRH, que “estabelece modalidades, diretrizes e
critérios gerais para a prática de reuso direto não potável de água em todo
território nacional”. Segundo o Art. 3° da Resolução n° 54, o reuso não potável
de água abrange as seguintes modalidades: reuso para fins urbanos, agrícolas
e florestais, ambientais, industriais e aquicultura.
Segundo esta norma, os Comitês de Bacia deverão integrar, no âmbito
do Plano de Recursos Hídricos da Bacia, a prática de reuso com as ações de
saneamento ambiental e de uso e ocupação do solo na bacia hidrográfica.
O valor econômico trouxe a cobrança pelo uso da água, como meio de
controle racional do uso e, sobretudo, gerador de recursos para investimentos
na gestão da água em cada bacia hidrográfica. Estas vieram a ser, a cada ano,
o principal meio de sustentação do novo sistema decisório descentralizado e
participativo. Os Comitês de Bacias hoje são compostas pelos representantes
dos poderes públicos federal, estadual e municipal, usuários e da sociedade
civil.
46
Outros dispositivos legais não tratam especificamente do tema reuso
de água, entretanto, devem ser observados no desenvolvimento desta prática.
São eles:
•
Resolução CONAMA 357/2005, que dispõe sobre a classificação
dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu
enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de
lançamento de efluentes e;
•
Resoluções CONAMA 397/2008 e 430/2011, que alteram a
Resolução 357/2005.
Paralelamente aos dispositivos legais, temos dispositivos técnicos da
Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), a saber:
•
A norma NBR 7229:1993, que aborda o Projeto, construção e
operação de sistemas de tanques sépticos e;
•
A norma NBR13969:1997, que aborda Tanques sépticos –
Unidades de tratamento complementar e disposição final dos
efluentes líquidos – projeto construção e operação e complementa
a parte referente ao tratamento e disposição dos efluentes de
tanques sépticos da NBR 7229.
Ainda que a competência para legislar sobre recursos naturais,
proteção do meio ambiente e controle da poluição seja concorrente entre a
União, os Estados e o Distrito Federal, no âmbito estadual, não encontramos,
no Brasil, iniciativas substanciais de normatização da prática do reuso de água
cinza.
Com base em várias referências teóricas, está claro que não existe
uma política estabelecida, com base legal e institucional, ou parâmetros
47
estabelecidos para a prática de reuso no Brasil. Porém, conforme (FINK;
SANTOS, 2002), a legislação em vigor, ao instituir os fundamentos da gestão
de recursos hídricos, cria condições jurídicas e econômicas para a hipótese do
reuso de água como forma de utilização racional e de preservação ambiental.
Pode-se perceber que as leis que abordam o assunto são muito
incipientes, pois não tratam do reuso de água com propriedade. Não se
preocupam em definir finalidades específicas para reuso, não identificam um
órgão ambiental para cadastrar usuários que praticam reuso de água e não
traçam parâmetros mínimos atinentes à cada finalidade de reuso.
Em âmbito Estadual e municipal, as normatizações apresentam o
mesmo vício da normatização em âmbito Federal, ou seja: não estabelecem às
águas residuárias passíveis de reutilização e as características atinentes à
cada finalidade de reuso.
Apesar de alguns municípios estarem na vanguarda da normatização
do tema, ainda temos um longo percurso a seguir na busca de uma legislação
eficaz que norteie os usuários e a indústria, de modo a obter uma proposta de
lei específica para a prática do reuso de água, considerando a importância do
tema.
Estabelecida uma normatização, o poder público dará segurança, tanto
ao proponente de um sistema de reuso de água cinza quanto à sociedade de
que o desenvolvimento desta prática se dará de modo seguro e seus
benefícios serão usufruídos principalmente pelo usuário de água cinza, mas
também pela coletividade.
48
CONCLUSÃO
Aproximadamente 70% da superfície terrestre encontra-se coberta por
água. No entanto, menos de 3% deste volume é de água doce, cuja maior
parte está concentrada em geleiras (geleiras polares e neves das montanhas),
restando uma pequena porcentagem de águas superficiais para as atividades
humanas. A água é de fundamental importância para a vida de todas as
espécies. Aproximadamente 80% de nosso organismo é composto por água.
Boa parte dos pesquisadores concorda que a ingestão de água tratada é um
dos mais importantes fatores para a conservação da saúde, é considerada o
solvente universal, auxilia na prevenção das doenças e proteção do organismo
contra o envelhecimento. Porém, está havendo um grande desperdício desse
recurso natural, além de seu uso ser destinado principalmente para as
atividades econômicas. Atualmente, 69% da água potável é destinada para a
agricultura, 22% para as indústrias e apenas 9% usado para o consumo
humano. A poluição hídrica é outro fator agravante, os rios são poluídos por
esgotos domésticos, efluentes industriais, resíduos hospitalares, agrotóxicos,
entre outros elementos que alteram as propriedades físico-químicas da água.
Diante os fatos o aumento da demanda pela água segue seu curso, é natural
que alternativas para seu uso eficiente ou adequado sejam previstas. É nesse
contexto que entra o reuso da água industrial, diminuindo a contaminação e
ampliando o uso da água reciclada, bem como a comprovação das vantagens
de seu aproveitamento. Nem sempre a economia é significativa em termos
financeiros, porém com a escassez cada vez maior da água, o percentual
encontrado é bem expressivo.
49
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SILVA, A. C. P. P. et al. Reuso de água e suas aplicações jurídicas. São
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53
ÍNDICE
FOLHA DE ROSTO
2
AGRADECIMENTO
3
DEDICATÓRIA
4
RESUMO
5
METODOLOGIA
6
SUMÁRIO
7
INTRODUÇÃO
8
CAPÍTULO I
REUSO DA ÁGUA
11
1.1 – Demanda de consumo de água
11
1.2 – A necessidade de reaproveitar águas cinzas
13
1.3 – Conceituação de reuso
15
1.4 – Tipos de reuso de águas
16
1.5 – Classificação das águas residuárias
17
1.5.1 – Águas residuárias domésticas
17
1.5.2 – Águas residuárias não domésticas
18
1.6 – Finalidades de aplicações das águas de reuso
19
1.7 – Reuso industrial
20
CAPÍTULO II
SISTEMAS DE TRATAMENTO UTILIZADOS PARA
REUSO DA ÁGUA
25
2.1 – Reatores UASB
30
2.2 – Sistemas de lodo ativados
31
2.3 – Sistemas biológicos para remoção combinada
de nitrogênio e fósforo
33
2.4 – Sistema de filtros biológicos
34
2.5 – Sistemas de Wetlands
34
2.6 – Sistemas de bio-membranas
35
54
2.7 – Sistemas físicos-químicos
36
2.7.1 – Sistemas de coagulação/ floculação,
sedimentação, filtração e desinfecção
2.7.2 – Sistemas de adsorção em carvão ativado
36
37
2.7.3 – Sistemas de carvão biologicamente ativado 37
2.7.4 – Sistemas de troca iônica
38
2.7.5 – Sistemas de separação por membrana
38
2.7.6 – Sistemas de oxidação avançada
39
2.7.7 – Sistemas de desinfecção
39
CAPÍTULO III
ASPECTOS LEGAIS
43
CONCLUSÃO
48
BIBLIOGRAFIA CONSULTADA
49
ÍNDICE
53