argilosa ou silte argiloso de cor amarela, vermelha ou marrom.
4.3 Concepção e Projeto
Referente a configuração básica de um sistema de utilização da água cinza, a mesma consta basicamente do subsistema de coleta da água servida, do subsistema de condução da água (ramais, tubos de queda e coletores), da unidade de tratamento da água (gradeamento, decantação, filtro e desinfecção) e do reservatório de acumulação. Pode ainda ser necessário um sistema de recalque, o reservatório superior e a rede de distribuição.
Devem ser observados aqui os preceitos da Norma Brasileira “Sistemas Prediais de Água Fria”, NBR 5626, onde é expresso que não deve haver conexão entre água potável e água não potável. Tem-se, portanto, uma rede dupla, onde as tubulações devem ter cores diferentes. Existem ainda recomendações para que o acesso a cada ponto de consumo de água cinza seja protegido e de uso restrito à pessoas autorizadas, como a torneira de jardim, por exemplo, em uma edificação multifamiliar. Além disso, poderia ainda ser previsto a adição de corante à água cinza para distingui-la da água potável.
Características do subsistema de coleta, como a vazão específica dos aparelhos sanitários, associados à realidade de seus usos (frequência e duração do uso), permitem estimar a vazão diária a ser coletada. Estimada a vazão, é possível os diâmetros do sistema de condução. Já o dimensionamento do reservatório igualmente requer o conhecimento da vazão estimada, assim como da demanda prevista de água cinza. Neste sentido podem ser utilizados modelos estatísticos de previsão, os quais abordados nas normas brasileiras sobre os Sistemas Prediais de Água Fria e Sistemas Prediais de Esgoto Sanitário. Para a unidade de tratamento de água, faz-se necessária inicialmente a avaliação da qualidade da água cinza para poder-se então conceber o respectivo projeto. Na seguinte ilustração (GROSSKOFP, 1994), utilizada na Flórida, observar os cuidados técnicos para que seja evitada a conexão cruzada para que o reservatório de água potável não seja contaminado pela água cinza.
BOMBA
RESERVATÓRIO DE
ÁGUA POTÁVEL RESERVATÓRIO DE
ÁGUA NÃO-POTÁVEL
FORNECIMENTO DE ÁGUA NÃO POTÁVEL VÁLVULA DA BOIA VÁLVULA DE INSPEÇÃO ALTO NÍVEL DE ÁGUA BAIXO NÍVEL DE ÁGUA CAMADA ATMOSFÉRICA DE SEPARAÇÃO 4.4 Dimensionamento 4.4.1 Balanço Hídrico
A avaliação do Balanço Hídrico possibilita comparar os volumes gerados de água cinza pelas fontes com os volumes demandados de água cinza pelos aparelhos sanitários. Nesse ponto, é fundamental o conhecimento da parametrização do consumo pois será pelo conhecimento das parcelas consumidas por aparelho sanitário é que se poderá vislumbrar a relação
disponibilidade x demanda
. Disponibilidade
A vazão disponível de água cinza é estimada em função das fontes da mesma, onde é considerado, para cada fonte, a vazão específica, a duração do uso (ou da descarga) e o número de usos (ou de descargas). A seguinte formulação expressa esse conceito, considerando a geração diária de água cinza:
Q disp. = N . (qi . ti . ni), Sendo,
Qdisp. : vazão diária disponível de água cinza; N: número de pessoas;
qi: vazão de descarga específica da fonte i; ti: duração do uso da fonte i;
ni: número diário de usos da fonte i por pessoa.
Observar que as fontes a serem utilizadas serão função da avaliação da relação
disponibilidade x demanda.
. Demanda
A demanda estimada de água da cinza, a qual é em função do tipo de uso de um dado aparelho sanitário, é estimada pela seguinte formulação:
Q dem. = N . (cj . tj . nj), Sendo,
Qdisp. : vazão diária de demanda de água cinza; N: número de pessoas;
ci: vazão de consumo específica do uso do aparelho sanitário j; tj: duração de consumo do uso do aparelho sanitário j;
ni: número diário de usos do aparelho sanitário j por pessoa.
Como observado para as fontes, definição dos aparelhos sanitários que utilizarão a água cinza igualmente será função da avaliação da relação disponibilidade x demanda. A composição do Balanço Hídrico possibilita o encaminhamento dessas avaliações.
. Disponibilidade x Demanda: Composição do Balanço Hídrico
A composição do Balanço Hídrico trata de cotejar volumes demandados com volumes disponibilizados sendo, no caso em questão, de água cinza. Conforme já destacado, isso possibilita a avaliação da relação disponibilidade x demanda, além de possibilitar a tomada de decisão sobre várias características de projeto. O exemplo a seguir procura destacar essas questões em uma análise por pessoa por dia.
Volume Disponibilizado de Água Cinza
:
Considerando um retorno de 100% da água consumida para o banho e lavatório, tem-se,Chuveiro: 0,1 L/s . 600 s . 01 uso = 60 L; Lavatório: 0,1 L/s . 15 s. 08 usos = 12 L Vdisp. = 72 L
Para o uso na bacia sanitária de 12 L por descarga, tem-se:
Bacia Sanitária: 12 L x 04 usos = 48 L/dia
Para a utilização da água cinza em lavagem de pisos: Torneira de Serviço: (0,3 L/s x 600 s x 3) / 7 = 77 L/dia
Balanço Hídrico: O volume disponibilizado pelo chuveiro atende a demanda da bacia sanitária e atende em 94% a demanda para a lavagem de pisos.
4.4.2 Caracterização da Água Cinza
Neste caso, é fundamental a caracterização da água cinza a ser utilizada, tanto para o projeto quanto para o monitoramento. No entanto, não havendo a caracterização da água cinza específica que será utilizada, podem ser utilizados dados de bibliografia. No entanto, essa utilização deve ser feita com atenção ao fato que a caracterização adotada da bibliografia deve ser significativamente similar com relação às fontes de água cinza e usos previstos.
4.4.3 Dimensionamento das Unidades
Tubulações e Bombeamento: O dimensionamento das tubulações e do bombeamento segue as rotinas já apresentadas para os SPAF e SPES.
Tratamento: As águas cinzas, enquanto efluentes, devem ser tratadas em função do uso a ser dado as mesmas. Desta forma, os critérios para sua utilização devem ser observados, conforme já destacado. A Tabela a seguir reproduz dados sobre características de água cinza já apresentadas nesse texto, todavia com o incremento de critérios para o uso desta água. Tabela: Síntese dos Resultados para Água Cinza e Critérios Qualitativos
Características Observadas Critérios para
Uso Urbano Parâmetros CH MLR CS1 LV/TQ/CH2 CH/LV3 SAUTCHUK et al (2005) USEPA 2004 pH 6.26 9.71 7.2 7.62 4,7 – 7,5 6 - 9 6 – 9 DBO (mg/l) 183.86 101.42 96.53 266.7 25 - 230 10,0 10,0 SST (mg/l) 5,0 Turbidez (NTU) 201.4 27.60 37.3 154.9 55 - 100 2,0 2 Colif. Totais (NPM/100 ml) 3.5x103 5.4 9.42x105 7.29x104 104 – 107 Colif. Fecal (NPM/100 ml) 1.1x100 2.1 4x102 2.69x104 102 – 106 ND ND Cloro Total (mg/l) 0.12 < 0.1 0.35 Cloro residual 1.0 mgL OD (mg/l) 5.73 - 4.62 3.4 0,1 – 4,4 DQO (mg/l) 623.38 389.78 279.6 200 - 360 Temperatura 24.02 23.74 24.1 Cor (UH) 790.9 68.0 52.3 214 10 Fósforo (mg/l) 6.24 7,70 0,35 – 3,35 0,1
CH: Água do Banho de Chuveiro Coletada na Bacia Esterilizada; MLR: Máquina de Lavar Roupas CS: Caixa Sifonada para Chuveiro e Lavatório; LV: Lavatório; TQ: Tanque; SST: Sólidos Suspensos Totais;
1 ZABROCKI (2002); 2 PETERS (2006); 3 RAPOPORT (2004)
Pela observação da Tabela acima, evidencia-se a necessidade de tratamento, usualmente requerendo processos físicos, químicos e biológicos de tratamento. Dentre os físicos, são importantes o gradeamento, para a remoção dos sólidos grosseiros, e a decantação, para a remoção dos flocos. O filtro de dupla camada, contendo carvão ativado e areia, atua por processos químicos e físicos, o que contribui para remoção de cor, turbidez, surfactantes, assim como de substâncias que geram odores.
A desinfecção, por processos físicos ou químicos, é importantíssima para a remoção dos agentes patogênicos, os quais são oriundos dos pontos de coleta ou dos próprios reservatórios de acumulação, pois estes últimos são meios próprios para o desenvolvimento de microrganismos. O cloro é um processo químico de desinfecção, cujos custos são viáveis. Todavia deve ser considerada a questão da geração dos subprodutos resultantes do contato deste com a matéria orgânica. A radiação ultravioleta, essa um processo físico, apresenta-se também como uma alternativa interessante sob o aspecto da eficiência da desinfecção, porém seus custos costumam ser elevados em comparação ao cloro. Em alguns países são encontradas configurações de tratamento de água cinza, a saber, de acordo com PROSAB 4:
Austrália: Grade Grossa e Filtro + Lodos Ativados + Cloração; Suécia: Filtro de Pedras + Lagoas + Filtro de Areia;
Alemanha: Decantação + Biodisco + UV;
Inglaterra: Filtração Simples ou Dupla + Cloração; Inglaterra: Grade e Filtro + Membrana;
Inglaterra: Grade e Biofiltro Aerado Submerso (BAS);
Brasil (prédio): Peneira + Reator Anaeróbio + BAS + Filtro de Areia + Cloração Brasil (residência): Grade Fina + Filtro Aeróbio com Leito de Brita + Cloração As ilustrações a seguir ilustram alguns sistemas de tratamento de água cinza.
Esquema ilustrativo do sistema de uso de água cinza – UFES. (PROSAB 4) Onde:
RAC: Reator anaeróbico compartimentado FBAS: Filtro biológico aerado submerso FT: Filtro terciário
AC: Água cinza
Volume dos Reservatórios
O dimensionamento pode ser realizado igualmente pela vazão de demanda para 01 dia, no entanto o tempo para a reserva será superior a 01 dia. O quanto o tempo excederá 01 deverá ser estimado pelo Balanço Hídrico. Desta forma, o volume do reservatório é dado pela seguinte formulação:
Vr = Qdem . T Sendo,
Vr : volume reservado;
T: tempo de reservação (01 dia);
Observar que, para efeitos de segurança, o T pode ser superior a 01 dia para contornar problemas decorrentes da interrupção de abastecimento de água cinza.
O dimensionamento pode ser realizado também pela vazão disponível, no entanto devendo-se conhecer o tempo suficiente para acumulação da água cinza para atender a demanda de 01 dia. Desta forma, o volume do reservatório é dado pela seguinte formulação:
Vr = Qdisp . T Sendo,
Vr : volume reservado;
T: tempo de reservação para atender a demanda de 01 dia;
Seguindo o princípio do caso anterior, destaca-se que, para efeitos de segurança, o T poderá ser majorado para contornar problemas decorrentes da interrupção de abastecimento de água cinza. Um ponto a ser destacado é que as formulações apresentadas para a estimativa do volume do reservatório de água cinza não considerou o tempo de detenção máximo a ser atendido para não ocorrer a deterioração da qualidade da água.
Determinação do Nível Mínimo de Água ( NAmin) no Reservatório Superior
A determinação do NAmin no RS é importante pois é através deste nível que são determinadas as pressões disponíveis na rede de distribuição. Isto posto, considerando o volume do reservatório superior, conforme item específico, arbitra-se a base do mesmo, conforme disponibilidade de espaço. Arbitrada a área da base e conhecido o volume, é possível estimar o NAmin de água cinza no reservatório.
Verificação das Pressões no Sistema de Distribuição
Consideradas as pressões admissíveis no sistema de distribuição, conduz-se a verificação das pressões em questão através da seguinte rotina, a qual está organizada para aplicação na planilha da Figura A1 da Norma Brasileira de Água Fria, página 32.