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CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE ÁGUAS CINZA COM FINS NÃO POTÁVEIS1
Ellen Carla Francisca Alexandre2; Alisson Vinicius Pereira3; Mara Lucia Lemke-de-Castro4
ellencarlabiologa@gmail.com; alisson_viny@hotmail.com; maralemke@uol.com.br
INTRODUÇÃO
Águas residuárias são todos os resíduos de natureza líquida: os esgotos sanitários, efluentes industriais, águas pluviais e águas de infiltração (RAPOPORT, 2004). Os sistemas de tratamento são compostos por operações físicas unitárias, processos químicos e biológicos, e são agrupados de forma a compor o sistema (PHILIPPI JÚNIOR; MALHEIROS, 2005).
Águas negras são aquelas provenientes do vaso sanitário ou pia da cozinha, ou seja, ricas em matéria orgânica e bactérias com potencial patogênico. Alguns autores consideram a água residuária de cozinha como águas negras devido às elevadas concentrações de matéria orgânica, óleos e gorduras nelas presentes (VIGGIANO, 2008).
O uso de águas cinza consiste no aproveitamento de água de chuveiro, lavatórios e máquina de lavar roupas mediante um sistema de tratamento e sua posterior canalização para os usos com fins não potáveis. Os principais usos da água de reúso seriam: lavagem de vias públicas, pátios, veículos, irrigação de áreas verdes, abastecimento de fontes, incêndios, descargas sanitárias e limpezas exteriores em geral; em usos industriais como torres de resfriamento, caldeiras e água de processamento (MANCUSO, 2003; RAPOPORT, 2004).
Apesar de a água cinza não possuir contribuição dos vasos sanitários, de onde provém a maior parte dos microorganismos patogênicos, a presença de consideráveis densidades de coliformes termotolerantes existe neste tipo de água residuária. As possíveis fontes de contaminação podem ser a limpeza das mãos após o uso ao banheiro, lavagem de roupas e alimentos fecalmente contaminados ou o próprio banho (GONÇALVES et al., 2006 apud COHIM; KIPERSTOK, 2008).
O reúso de água para qualquer fim depende de sua qualidade física, química e microbiológica, para que a água possa ser reutilizada ela deve seguir critérios recomendados para uso determinado, por isso é importante conhecer as características das águas residuárias ou poluídas (FIORI et al., 2006). Um sistema básico de dois estágios composto por filtração e desinfecção é o método mais empregado para tratamento e reúso de águas cinza. E a reutilização destas águas pode representar uma economia de 60% na conta de água (RAPOPORT, 2004).
Existem vários tipos de filtros geralmente compostos de material super poroso, como, por exemplo, a brita, areia e terra, que com seus poros absorvem bastante partículas. O carvão ativado é um elemento filtrante mais eficaz (AMEZOO, 2008).
O meio filtrante mais utilizado é a areia, sendo conhecidas as combinações de antracito e areia; carvão ativado e areia; resina e areia; resina e antracito; antracito e areia-granada; carvão, antracito e areia; carvão ativado e areia granada. Os filtros requerem atenção, cuidado, manutenção rotineira e podem ser operacionalizados automaticamente ou não, cuidando para evitar a perda do material do leito filtrante, pois a vida útil de um filtro depende desses processos (MANCUSO; SANTOS, 2003).
OBJETIVO
Neste contexto, o presente trabalho teve por objetivo caracterizar as águas cinza quanto aos parâmetros físico-químicos e microbiológicos em uma residência no município de Morrinhos/GO, visando identificar qual unidade hidro-sanitária (UHS) é mais propícia ao
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reúso. Em seguida testar processos de tratamento simplificado para melhoria da qualidade da água para reúso que não impliquem em manutenção sofisticada e onerosa.
METODOLOGIA
Caracterização das águas cinza
Foram coletadas amostras separadamente nas seguintes unidades hidro-sanitárias (UHS): água do chuveiro, da máquina de lavar e do lavatório do banheiro em uma residência uni-familiar do município de Morrinho/GO. E uma amostra composta também foi coletada, misturando-se amostras de todos os pontos em igual volume. Como as UHS não receberam contribuição pluvial, acredita-se que não houve influência de sazonalidade nas amostras.
Os parâmetros físico-químicos utilizados para caracterização das águas cinza foram: pH, turbidez, condutividade elétrica, oxigênio consumido e dissolvido, alcalinidade, cloretos, dureza, temperatura, DBO, DQO, sólidos, óleos e graxas, sulfetos, sultato, fósforo e nitrogênio amoniacal. E os microbiológicos: coliformes totais e termotolerantes. A metodologia de coleta e a preservação das amostras seguiram as orientações descritas pelos guias desenvolvidos pela CETESB (1987) e as recomendações de APHA (2005).
Tratamento das águas cinza
Na etapa seguinte foram testados quatro sistemas de filtragem para tratamento das águas cinza, visando indicar alternativas para o gerenciamento seguro e adequado destes efluentes e contemplando um baixo custo e facilidade para operação doméstica. Foi utilizado material reciclado para a confecção dos filtros, como garrafas de polietileno (PET), visando uma redução no custo de operação. Os sistemas foram confeccionados e operados in-loco, objetivando maior praticidade para a implantação e maior facilidade para operação.
Os meios filtrantes empregados foram a areia fina (leito de 20 cm); areia grossa (leito de 15 cm) e o carvão vegetal (leito de 5 cm). Os processos de filtragem empregados foram: 1) areia fina + carvão vegetal + areia grossa (com carvão e sem retrolavagem); 2) areia fina + carvão vegetal + areia grossa (com carvão e com retrolavagem); 3) areia fina + areia grossa (sem carvão e sem retrolavagem) e 4) areia fina + areia grossa (sem carvão e com retrolavagem).
Para a fabricação do filtro descendente, foi realizada a esterilização de todas as garrafas PET em capela de esterilização com luz ultravioleta (UV), deixando-as expostas por vinte minutos. O carvão vegetal foi colocado na estufa para esterilização durante quarenta minutos a 80 ºC. A areia foi fornecida pela SANEAGO, já esterilizada, com granulometria passante em peneira mesh de 0,5 a 0,6 para a areia fina e a areia grossa de 0,6 a 1,0 mesh, ou seja, a mesma areia utilizada nos filtros da estação de tratamento de água.
Com a experimentação in-loco foi acumulado o conteúdo produzido e realizadas filtragens simultâneas, testando a taxa de aplicação, tempo de retenção e volume máximo filtrado. A eficiência do processo foi controlada pela condutividade elétrica antes e depois da filtragem nos quatros filtros, totalizando quatorze amostragens. Do total de quatorze amostras, foram recolhidas duas amostras para análises bacteriológicas, nas quais foram realizadas análises após filtragens em cada sistema de filtração.
Análise estatística dos dados
Foi realizada análise de correlação de Pearson em planilha Excel Microsoft Windows 2007 para comparação entre as médias das análises físico-químicas e o teste de condutividade elétrica, nas diversas UHS avaliadas.
Posteriormente, foi utilizado o Teste U de Mann-Whitney para a comparação de resultados de condutividade elétrica das águas cinza da máquina de lavar com a água da torneira fornecida pelo sistema de abastecimento público a SANEAGO.
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Foi feito, ainda, o teste não paramétrico de Wilcoxon para a comparação de resultados de condutividade elétrica da água antes da filtragem e após filtragem em diferentes filtros do programa de estatística StatSoft, Inc. 1993.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Caracterização das águas cinza
Verificou-se menor quantidade de coliformes termotolerantes na amostra do banho, enquanto na amostra do lavatório do banheiro maior quantidade de coliformes totais. De acordo com a SANEAGO ([200?]), a presença de coliformes totais não significa, necessariamente, que contém bactérias patogênicas. Houve presença de nitrogênio amoniacal na amostra do banho e lavatório e nas outras amostras ausência. A presença de nitrogênio amoniacal está relacionada à presença de urina na água (RIBEIRO et al., 2008).
A demanda química de oxigênio (DQO) é muito utilizada nos testes de controle da qualidade da água (COHIM; KIPERSTOK, 2008; BAZZARELLA et al., 2005; RAPOPORT, 2004), porém possui algumas desvantagens como alto custo, precisa de pessoal treinado para realizar as análises e consome muito tempo para realização dos testes e leituras. A condutividade elétrica demonstrou alto índice de correlação com a DQO, tanto neste trabalho (85%) quanto na pesquisa realizada por Bazzarella et al. (2005), fazendo a caracterização de águas cinza em diversas UHS (81%). Além da DQO, a condutividade elétrica demonstrou alto índice de correlação com a temperatura (95%), dureza (90%), oxigênio consumido (90%) e óleos e graxas (82%), podendo assim, ser utilizada como único parâmetro de controle das águas cinza.
Os resultados de condutividade elétrica das águas da máquina de lavar foram maiores do que os encontrados na água da torneira (Teste U de Mann-Whitney z = -5.78, p < 0.00001), sendo que a água da máquina de lavar apresentou grande variação, provavelmente em função da sujidade das roupas. Já o teste de condutividade demonstrou eficiência para controle deste tipo de resíduo.
Tratamento das águas cinza
Baseado nas filtragens do efluente, a duração da filtragem de um litro de água durou em média 23 minutos. A temperatura inicial da água geralmente não variava e quando variava era em torno de 1ºC, ou seja, a variação de condutividade elétrica não foi influenciada pela variação de temperatura.
Foi observado que nos filtros em que não era feita a retrolavagem, na primeira filtragem do dia a água saía com uma cor escura, que pode ser devido a areia estar seca. E no decorrer das filtragens ia tornando-se clara a cor da água. O que não ocorria no sistema de filtragem em que eram feitas as retrolavagens.
A diferença da condutividade elétrica mediana das águas cinza antes e após a filtragem nos dois tipos de filtros com retrolavagem foi significativo pelo teste de Wilcoxon, ao nível de significância de 5%. De acordo com os resultados, o uso de carvão vegetal não influenciou em uma melhor qualidade da água e sim a retrolavagem. A filtração exige eventuais lavagens com água em contra-corrente para remoção do material retido, garantindo assim a qualidade da filtragem da água.
A água cinza analisada é um efluente doméstico com baixa qualidade, pois apresenta um alto valor de coliformes fecais, podendo atingir 2,4 x 105 (NMP/100 mL), em função do tipo de tratamento empregado. É preciso a desinfecção da água após a filtragem devido a grandes quantidades de coliformes, para não comprometer a saúde. Como não foi realizada a retrolavagem em dois sistemas de filtragem, houve um número maior de coliformes totais do que os termotolerantes. No sistema de filtragem com carvão sem retrolavagem, tais resultados podem ser devido ao acúmulo de resíduos que ficaram no leito filtrante. De acordo com Fiore et al. (2006), em seus resultados houve variação na maioria dos
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parâmetros qualitativos como coliformes fecais, condutividade e exceto coliformes totais, avaliando um efluente para ser lançado em corpos d’água.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Dentre as UHS avaliadas, a água da máquina de lavar apresentou as melhores condições para ser reciclada. Como mostram os resultados das análises das águas cinza, existe a presença significativa de matéria orgânica e que esta precisa de tratamento para não comprometer a saúde pública.
Dentre os quatro processos de filtragem testados, os que apresentaram melhores resultados foram os filtros em que foi executada a retrolavagem. O uso do carvão vegetal não influenciou significativamente a qualidade das águas cinza. Para um sistema de filtragem residencial simples o resultado foi satisfatório.
No tipo de tratamento adotado, é importante a retrolavagem dos filtros para que seja alcançada uma melhor qualidade da água. Caso não haja este cuidado, é inútil o processo de filtragem, pois, observou-se que pode aumentar a quantidade de resíduos. É recomendada a cloração da água, a fim de esterilizar, devido à presença de microorganismos.
REFERÊNCIAS
AMEZOO, Água uso racional. Disponível em: <http://www.amezoo.org/agua.html>. Acesso em: 02 Jul. 2008.
APHA; AWWA; WPCF. Standard methods for the examination of water and wastewater. 22th ed. Washington: American Public Health Association, 2005.
BAZZARELLA, B. B. et al. Caracterização e tratamento de águas servidas e origem residencial (águas cinza) com vista para reúso. In: Anais do 23º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental. Campo Grande. ABES, 2005, v. 1, p. 186-187.
CETESB: Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental. Guia de coleta e preservação de amostras de água. São Paulo: 1987. 150 p.
COHIM, E.; KIPERSTOK, A. Uso de água cinza para fins não potáveis: um critério racional para definição da qualidade. In: Anais do 24º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária E Ambiental. Belo Horizonte. ABES, 2008. Vol. 2, p. 164.
FIORI, S.; FERNANDES, V. M. C.; PIZZO, H. Avaliação qualitativa e quantitativa do reúso de águas cinza em edificações. Ambiente construtivo, v. 6, n. 1, p. 19-30, 2006.
MANCUSO, P. C. S.; SANTOS, H. F. dos. A escassez e o reúso de água em âmbito mundial. In: MANCUSO, P. C. S.; SANTOS, H. F. dos (Ed.). reúso de águas. Barueri: Manole, 2003. Cap. 1, p. 14-21.
MANCUSO. P. C. S. Tecnologia de reúso de água. In: MANCUSO, P. C. S.; SANTOS, H. F. dos (Ed.). reúso de águas. Barueri: Manole, 2003. Cap. 9, p. 291-338.
PHILIPPI JÚNIOR, A.; MALHEIROS, T. F. Águas residuárias: visão de saúde pública e ambiental. In: PHILIPPI JUNIOR, A.(Ed.). Saneamento, saúde e ambiente: Fundamentos para um desenvolvimento sustentável. Barueri: Manole, 2005. Cap. 6, p. 181-219.
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RAPOPORT, B. Águas cinza: caracterização, avaliação financeira e tratamento para reúso domiciliar e condominial. 2004. 85 f. Monografia. Escola Nacional de Saúde Pública, Fundação Oswaldo Cruz, Rio de Janeiro, 2004.
RIBEIRO, A. I. et al. Avaliação físico-química e bacteriológica dos córregos dos Açudes, Limeira e São Mateus em Piracanjuba, Goiás. Disponível em:
<http://www.bioygeo.com.br/arquivos/Avaliacao.pdf>. Acesso em 24 set. 2008.
SANEAGO. Tratamento da água II: decantação, filtração, desinfecção e acabamento, produtos químicos, dosadores. [S.l.: s.n.], [200?]. 89 p.
VIGGIANO, M. H. S. reúso das águas cinza. Disponível em:
