UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIAS
INTERDISCIPLINAR EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA
LANA ARAÚJO DE MEDEIROS
SISTEMA UNIFAMILIAR DE TRATAMENTO E REUSO DE ÁGUAS CINZAS NA IRRIGAÇÃO DE FRUTEIRAS EM QUINTAIS ECOLÓGICOS
Angicos – RN 2019
LANA ARAÚJO DE MEDEIROS
SISTEMA UNIFAMILIAR DE TRATAMENTO E REUSO DE ÁGUAS CINZAS NA IRRIGAÇÃO DE FRUTEIRAS EM QUINTAIS ECOLÓGICOS
Projeto apresentado ao Conselho do Curso Interdisciplinar em Ciência e Tecnologia da Universidade Federal Rural do Semi-Árido, como requisito parcial para elaboração do Trabalho de Conclusão de Curso.
Orientador: Prof. Dr. Osvaldo Nogueira Sousa Neto
Angicos – RN 2019
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d488s De Medeiros, Lana Araújo. SISTEMA UNIFAMILIAR DE TRATAMENTO E REUSO DE ÁGUAS CINZAS NA IRRIGAÇÃO DE FRUTEIRAS EM QUINTAIS ECOLÓGICOS / Lana Araújo de Medeiros. 2019.
58 f.: il.
Orientador: Osvaldo Nogueira Souza Neto. Monografia (graduação) - Universidade Federal Rural do Semi-Árido, Curso de Ciência e Tecnologia, 2019.
1. Efluentes. 2. Poluição. 3. Plantas. 4. Qualidade de vida. I. Souza Neto, Osvaldo Nogueira, orient. II. Título.
O serviço de Geração Automática de Ficha Catalográfica para Trabalhos de Conclusão de Curso (TCC´s) foi desenvolvido pelo Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação da Universidade de São Paulo (USP) e gentilmente cedido para o Sistema de Bibliotecas da Universidade Federal Rural do Semi-Árido (SISBI-UFERSA), sendo customizado pela Superintendência de Tecnologia da Informação e Comunicação (SUTIC) sob orientação dos bibliotecários da instituição para ser adaptado às necessidades dos alunos dos Cursos de Graduação e Programas de Pós-Graduação da Universidade.
O único lugar onde o sucesso vem antes do trabalho é no dicionário.
AGRADECIMENTO
Agradeço minha família e meus amigos por todo o carinho, amor e força. Sou grata, especialmente, a minha mãe, Maria de Lourdes Araújo Pereira e ao meu Tio Abraão Gonçalves, que tanto lutaram pela minha educação e nunca me deixaram perder a fé.
Obrigada, Adilson Marcos Silva Lopes, por aguentar tantas crises de ansiedade. Sem você não poderia concluir este trabalho.
Obrigada, Julia Rackel de Araújo Melo, Ítala Marine Silva de Oliveira e Yzlla Rhavena Lucena minhas amigas e colegas queridas, por me ouvir nos momentos difíceis e compartilharem está experiência comigo.
Sou grata a todos os professores que contribuíram com a minha trajetória acadêmica, especialmente o Professor Osvaldo Nogueira de Souza Neto, responsável pela orientação do meu projeto. Obrigada por esclarecer minhas inúmeras dúvidas e ser tão sereno.
À instituição UFERSA, que ao longo da minha formação ofereceu um ambiente de estudo agradável, motivador e repleto de oportunidades.
Agradeço aos membros da banca examinadora, Prof. (a) Jacimara e Prof. (a) Andrea, pelo interesse e disponibilidade.
RESUMO
A má disposição final de efluentes vem causando grandes problemas tanto ambientais quanto a saúde humana, pois estes efluentes sem tratamento poluem bacias hídricas e contaminam o solo, causando doenças evitáveis a população que vive na região. Pensando em como solucionar este problema o trabalho teve como objetivo dimensionar um sistema unifamiliar de tratamento e reuso de águas cinzas na irrigação de fruteiras em quintais ecológicos, de baixo custo, mas que, atenda a alguns padrões especificados por normas, para que a saúde da população e do meio ambiente não sejam agredidas. A proposta foi desenvolvida para a implantação na comunidade Bom Fim, pertencente ao município de Angicos/RN. Para tornar possível este projeto foi necessário o conhecimento e quantificação do efluente gerado pelas famílias, compreender as necessidades hídricas das plantas, estudar normas da ANBT que normatizassem a forma de dimensionamento dos materiais necessários para a construção do sistema e analisar se a implantação do mesmo é viável. Após obter o entendimento necessário através da leitura do referencial teórico algumas análises puderam ser realizadas gerando bons resultados, que vão além da aplicação do sistema de tratamento e reuso de águas cinzas, como melhora na qualidade de vida do pequeno agricultor tendo em vista que ele estará tendo uma melhor convivência com a seca, melhor desenvolvimento das culturas, redução da poluição nas bacias hídricas. Assim o pequeno agricultor está realizando o uso inteligente da água, de forma benéfica, acabando com os problemas gerados pela poluição e ajudando a região Nordeste e ao Brasil a alcançar os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) da agenda de 2030 da Organização das Nações Unidas (ONU).
ABSTRACT
The poor effluents disposal has been causing major environmental and human health problems, since these untreated effluents pollute the water basins and contaminate the soil, causing preventable diseases to the population living in the region. Thinking how to solve this problem, the objective is to design a single-family system for treating and reusing gray water for fruit irrigation in low-cost ecological yards, but which meets some quality specified by tecnical, so that the health of the population and the environment are not harmed. The proposal was developed for implementation in the community Bom Fim, belonging to the municipality of Angicos / RN. In order to make this project possible, it was necessary to know and quantify the effluent generated by the families, to understand the water needs of the plants, to study ANBT norms that would regulate the dimensioning of the materials necessary for the construction of the system and to analyze if its implementation it's viable. After obtaining the necessary understanding by reading the theoretical framework, some analyzes could be performed generating good results, which go beyond the application of the gray water treatment and reuse system, as an improvement in the quality of life of the small farmer considering that he will be better living with drought, better crop development, reduced pollution in water basins. So the small farmer is beneficially using smart water, tackling pollution problems and helping the Northeast and Brazil achieve the United Nations 2030 Agenda Sustainable Development Goals (SDGs) (UN).
LISTA DE FIGURA
Figura 1: Caso em que não há tubulação de água fria e a mesma é armazenada em
reservatório. ... 33 Figura 2: Caso em que há sistema de água fria. ... 33 Figura 3: Caso em que a disposição final é inapropriada. ... 34 Figura 4: Outro caso em que a disposição final é inapropriada, onde apenas os efluentes do vaso vão para a fossa. ... 35 Figura 5: Caso em que a disposição final é realizada de forma adequada. ... 36 Figura 6: Sistema de tratamento de águas cinzas para residência unifamiliar ... 37 Figura 7: Sistema unifamiliar de tratamento e reuso de águas cinzas na irrigação de
LISTA DE TABELAS
Tabela 1:Grau de tratamento necessário para água de reuso. ... 20 Tabela 2: Recomendação de irrigação para diversas culturas no Perímetro Irrigado
Jaguaribe – Apodi. ... 27 Tabela 3: Árvores e arbustos de folha persistente (quantidade de água a aplicar com rega localizada – litros/planta/dia). ... 28 Tabela 4: Árvores de folha caduca, árvores que trocam toda folhagem anualmente
(quantidade de água a aplicar com rega localizada – litros/árvore/dia). ... 28 Tabela 5: Arbusto de folha caduca, (quantidade de água a aplicar com irrigação localizada – Litros/planta/dia). ... 29 Tabela 6: Plantas herbáceas e pequenos arbustos semi - lenhosos (quantidade de água a aplicar com irrigação localizada – litros/m²/dia). ... 29 Tabela 7: Demanda hídrica de arvores e arbustos caducos no verão ... 42 Tabela 8: Demanda hídrica de arbustos em percentual de cobertura do terreno ... 42 Tabela 9: Demanda hídrica elevada conhecida em estudo realizado no Perímetro Irrigado Jaguaribe - Apodi ... 42 Tabela 10: Percentuais de uso estimados pela ONU ... 43 Tabela 11: Custo de material do sistema de tratamento e irrigação ... 46
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABNT Associação Brasileira De Normas Técnicas
ANA Agencia Nacional De Águas
Art. Artigo
CNRH Conselho Nacional De Recursos Hídricos CONAMA Conselho Nacional Do Meio Ambiente DBO Demanda Bioquímica De Oxigênio ETc Evapotranspiração De Culturas
ETE Estação de Tratamento de Águas Residuais ETo Evapotranspiração De Referencia
ETj Evapotranspiração De Jardim
FAFA Filtro Anaeróbio De Fluxo Ascendente Funasa Fundação Nacional De Saúde
IBRAENGE Instituto Brasileiro De Auditoria De Engenharia
IPC-IG Centro Internacional De Políticas Para O Crescimento Inclusivo
Kc Coeficiente De Cultura
Kj Coeficiente De Jardim
NBR Normas Brasileiras
ONU Organização Das Nações Unidas
PNUD Programa das Nações Unidas para o Desenvolvimento SNIS Sistema Nacional De Informações Sobre Saneamento
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ... 10 2 OBJETIVOS ... 12 2.1 OBJETIVO GERAL ... 12 2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS ... 12 3 REFERENCIAL TEÓRICO ... 13
3.1 SANEAMENTO BÁSICO NA ZONA RURAL DO NORDESTE ... 13
3.2 CONSUMO DE ÁGUA POR PESSOA E EFLUENTE PRODUZIDO POR FAMÍLIA ... 14
3.3 SISTEMA DE TRATAMENTO DE ÁGUAS CINZAS DE BAIXO CUSTO ... 15
3.3.1 FAFA: Filtro Anaeróbio de Fluxo Ascendente ... 16
3.4 ALTERNATIVAS DE REUSO ... 18
3.5 ÁGUAS CINZAS, NEGRAS E SEUS NÍVEIS ACEITÁVEIS DE REUSO ... 19
3.6 LEIS EXISTENTES NO BRASIL SOBRE O REUSO DE ÀGUAS CINZAS ... 21
3.7 QUINTAIS ECOLÓGICOS ... 24
3.8 NECESSIDADES HIDRICAS DAS CULTURAS ... 25
3.8.1 Considerações gerais ... 25 3.8.2 Frutíferas ... 27 3.8.3 Floreiras ... 29 3.9 SISTEMA DE IRRIGAÇÃO ... 30 4 METODOLOGIA DA PESQUISA ... 31 4.1 DESCRIÇÃO DA COMUNIDADE ... 31
4.2 CARACTERIZAÇÃO DO PROJETO HIDROSSANITARIO DAS RESIDENCIA UNIFAMILAIRES DA COMUNIDADE BOM FIM ... 32
4.3 DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA DE TRATAMENTO DE ÁGUAS CINZAS PARA O QUINTAL ECOLOGICO ... 37
4.4 ESTUDO DE VIABILIDADE... 40
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES ... 41
5.1 ESTIMATIVA DE CUSTOS ... 46
6 CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 48
7 SUGESTÃO DE TRABALHOS FUTUROS ... 49
10 1 INTRODUÇÃO
A Agência Nacional de Águas (ANA) diz que a região semiárida, além dos baixos índices pluviométricos (inferiores a 900 mm por ano), caracteriza-se por apresentar temperaturas elevadas durante todo ano, baixas amplitudes térmicas (entre 2ºC e 3ºC), forte insolação e altas taxas de evapotranspiração. Os elevados índices de evapotranspiração normalmente superam os totais pluviométricos irregulares, configurando taxas negativas no balanço hídrico. Ela informa que a região do Semiárido Brasileiro ocupa uma área de 981 mil km², constituída de 1.135 municípios, e abriga quase 24 milhões de habitantes, ou seja, quase 12% da população do País, destacando que cerca de 10 milhões pertencem à zona rural, e que os reservatórios do Nordeste e semiárido estão passando por uma crise hídrica que vem se alastrando desde 2012.
O Centro Internacional de Políticas para o Crescimento Inclusivo (IPC-IG) vinculado ao Programa das Nações Unidas para o Desenvolvimento (PNUD) e o Governo do Brasil concluem em pesquisa do ano de 2016, que, por mais que o país tenha conseguido reduzir os índices de pobreza, que eram de 20% para 9%, nas regiões Norte e Nordeste estes índices podem superar 60% e até 90% em alguns municípios, enquanto que nas outras três regiões estes índices estão um pouco acima de 30%, possuindo municípios abaixo de 15%.
Devido a estas características problemáticas da região apresentados acima, a comunidade científica vem buscando meios de convivência com a seca, criando uma diversidade de tecnologias para o reuso delas. O tratamento de águas cinzas é um desses e pode ser feito através de vários métodos. Com isso, o presente trabalho consistirá numa forma de detalhar o sistema de tratamento de modo que os moradores da zona rural e de baixa renda conheçam essa possibilidade, se conscientizem e se beneficiem deste.
Com base no que foi apresentado, os principais objetivos do trabalho são: dimensionar um sistema de tratamento e reuso de águas cinzas para pequenas comunidades do semiárido nordestino, caracterizando o aporte de efluentes das
11 residências unifamiliares da zona rural e caracterizando também o efluente após o tratamento para então poder irrigar espécies fruteiras em quintais ecológicos.
12 2 OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GERAL
Dimensionar um sistema de tratamento e reuso de águas cinzas para pequenas comunidades do semiárido nordestino.
2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS
Caracterizar o aporte de efluentes das residências unifamiliares da zona rural;
Caracterizar o projeto hidrossanitário das residências se houver, se não, elaborar um para implantação;
Dimensionar o sistema de tratamento e caracterizar o efluente tratado;
Estudar a viabilidade de reuso do efluente em quintais ecológicos.
13 3 REFERENCIAL TEÓRICO
3.1 SANEAMENTO BÁSICO NA ZONA RURAL DO NORDESTE
O Instituto Trata Brasil (2018) fala que o problema da falta de saneamento básico fica ainda mais complexo do que já é, se comparado a zona urbana, pois o saneamento na zona rural acontece de forma mais lenta, devido a distância entre as casas, não existindo centrais de tratamento individualizado para cada residência, nem uma coleta de esgoto da rede pública. Nesse cenário os próprios moradores são responsáveis por designar o destino final de seus efluentes sem que exista obrigação de se realizar um tratamento antes do descarte.
Assim, ainda de acordo com o Instituto Trata Brasil (2018) acaba se tornando muito comum a existência de casas sem banheiro, com fossas negras, que em sua maioria são apenas buracos no solo para coletar os excrementos humanos, não evitam a contaminação das águas, superficiais e subterrâneas.
Além do uso de fossas negras, nos últimos anos vem sendo difundido outro tipo de sistema, o de fossas sépticas, que são unidades de tratamento primário de esgoto, capazes de realizar a separação e transformar físico-quimicamente a matéria sólida que está sendo descartada no esgoto, mas a eficiência desse sistema de tratamento ainda é considerada moderada por não remover o grau de matéria orgânica apropriada, necessitando de um pós tratamento para que aconteça a remoção de matéria orgânica em níveis aceitáveis. Mesmo com o uso deste sistema ainda será um processo bastante demorado até que os níveis percentuais de saneamento da zona rural se igualem aos obtidos na zona urbana.
Quando começa a se falar em região Nordeste, mais especificamente sobre zona rural, a Fundação Nacional da Saúde (FUNASA, 2018), revela o fato de que o Nordeste se encontrar entre as regiões em que o serviço de esgotamento sanitário é considerado precário, pois os índices percentuais de descartes de “outras formas” são de 79,3%. Ela ainda afirma que a região Nordeste também está entre as regiões que possuem maior concentração de domicílios rurais em extrema pobreza (com renda per capta inferior a R$ 70,00).
14 Esta falta de saneamento afeta a saúde da população mais necessitada, as águas são contaminadas com o descarte dos efluentes sem tratamento e geram nesta região altas taxas de internação evitáveis causadas por doenças relacionadas a carência de saneamento básico. Enquanto a média nacional é de 65 internações por 100 mil habitantes, no Nordeste é de 121. Além destes fatos, essas doenças foram responsáveis por 73,4 mil mortes em 10 anos, entre 2008 e 2017 (FAVERO, B. e CUNHA R. A. 2019).
3.2 CONSUMO DE ÁGUA POR PESSOA E EFLUENTE PRODUZIDO POR FAMÍLIA
O Sistema Nacional de Informações Sobre Saneamento (SNIS, 2018), aferiu que o consumo médio de água no país é de 154,1 litros por habitante ao dia, uma queda de 4,1% em relação à média dos últimos três anos (2013, 2014 e 2015), mas, o recomendado pela Organização das Nações Unidas (ONU) é de 110 L/hab. dia; porém, a realidade é que existe uma grande variação de acordo com as regiões e os estados da federação, alguns deles estão muito acima e outros bem abaixo dessa recomendação. Um exemplo é o estado do Rio Grande do Norte que se encontra próximo a essa recomendação, segundo o SNIS, possuindo a média de consumo de água em torno de 113,8 L/ hab. dia em seus municípios, no ano de 2016, alguns estados estão bem abaixo dessa recomendação como Alagoas com 96 L/ hab. dia e outros bem acima como o Rio de Janeiro com 248,3 L/ hab. dia.
Com base nesses dados apresentados acima sobre o consumo médio de água em litros por pessoa ao dia, se torna possível calcular este para as famílias do estado onde se deseja realizar o estudo, basta multiplicar o dado mostrado de acordo com a região/estado pelo número de parentes que habitam a residência. Exemplo: uma família de 5 pessoas que moram no RN consumindo por pessoa 113,8 L, gastará ao final das 24 h um total de 569 L de água.
A ONU sugere que dessa água utilizada diariamente, 25% devem ser destinadas para tomar banho, lavar as mãos e escovar os dentes, 33% para descargas de vaso sanitário, 27% para cozinhar e beber e 15% para as demais
15 atividades, assim calcula-se que desses 113,8 L de água aproximadamente 30,73 L são para alimentação e ingestão, enquanto que os 83,07 L se tornam efluentes.
3.3 SISTEMA DE TRATAMENTO DE ÁGUAS CINZAS DE BAIXO CUSTO
Todavia, a expansão do reuso é uma realidade. Em várias formas de aplicação, revela-se uma técnica segura e confiável, atraindo investimentos que tendem a ser cada vez menores e que, por isso mesmo, incentivam a prática cada vez mais acessível (TELLES, D. D. e COSTA, R. P. (Coord.), 2010, p.153). Falando ainda sobre acessibilidade de formas de tratamento na NBR 13969/97 Tanques sépticos - Unidades de tratamento complementar e disposição final dos efluentes líquidos - Projeto, construção e operação, pode-se observar na Tabela 2, p. 6, que existem três processos nos quais, a característica custo operacional é apontada como sendo de baixo custo, elas são:
Filtro anaeróbio - é um reator biológico com esgoto em fluxo ascendente, composto de uma câmara inferior vazia e uma câmara superior preenchida de meio filtrante submersos, onde atuam microrganismos facultativos e anaeróbios, responsáveis pela estabilização da matéria orgânica;
Vala de filtração - é uma vala escavada no solo, preenchida com meios filtrantes e provida de tubos de distribuição de esgoto e de coleta de efluente filtrado, destinada à remoção de poluentes através de ações físicas e biológicas sob condições essencialmente aeróbias;
Lagoa com plantas - é o tratamento onde o esgoto é mantido em um tanque raso com plantas aquáticas flutuantes, cuja remoção de poluentes se dá através de plantas e microrganismos fixos nas raízes das mesmas.
Segundo PESTANA e GANGHIS (1999, p. 26), partindo para o tratamento de esgotos domésticos, o tratamento anaeróbio torna se mais atrativo para lugares de
16 clima tropical ou subtropical, onde o clima possua temperaturas acima de 20º C, já que abaixo desta temperatura as bactérias diminuem sua atividade.
Também se verifica que a maior parte do material orgânico biodegradável presente no despejo é convertida em biogás (cerca de 70 a 90%), que é removido da fase líquida e deixa o reator na forma gasosa. Apenas uma pequena parcela do material orgânico é convertida em biomassa microbiana (cerca de 5 a 15%), vindo a se constituir o lodo excedente do sistema. Além da pequena quantidade produzida, o lodo excedente apresenta-se via de regra mais concentrado e com melhores características de desidratação. O material não convertido em biogás ou biomassa deixa o reator como material não degradado (10 a 30%) (PESTANA e GANGHIS 1999, p. 33).
Este filtro deverá ser instalado após a fossa séptica. O tanque séptico remove a maior parte dos sólidos em suspensão, os quais sedimentam e sofrem o processo de digestão anaeróbia no fundo do tanque. O filtro anaeróbio efetua uma remoção complementar de Demanda Bioquímica do Oxigênio (DBO), especialmente a filtração solúvel do esgoto. (CHERNICHARO, C. A. L et al., 2006, p. 70).
3.3.1 FAFA: Filtro Anaeróbio de Fluxo Ascendente
É uma opção de tratamento para pequenos núcleos de habitação ou de recreação. Consiste de um tanque dotado de uma laje inferior perfurada. O esgoto que normalmente já passou por uma fossa séptica, entra pelo fundo, abaixo de uma laje perfurada que sustenta o material de enchimento, atravessa pelos furos da laje e pelo material de enchimento. Este leito pode ser feito de material variado, desde que permita a formação de um filme biológico sob condições anaeróbias, responsável pela decomposição da matéria orgânica. (TELLES, D. D. e COSTA, R. P. (Coord.), 2010, p. 66). Segundo GOLÇALVES et al. (2001) Este filme biológico é bastante conhecido como biofilme.
De acordo com Associação Brasileira de Engenharia sanitária e Ambiental – (ABES, 2019) o biofilme se forma quando a biomassa cresce aderida a um meio
17 suporte, é capaz de consumir o oxigênio assim que este penetra nele. RUAS, G. (2016) complementa que a partir daí são definidas as camadas anóxica e anaeróbia. A camada anóxica reduz os nitratos e a anaeróbia forma ácidos orgânicos e reduz os sulfatos. A autora ainda menciona as vantagens dessa biomassa aderida em relação a dispersa, que são:
Tempo de detenção hidráulica pode ser menor que o tempo de geração celular;
Há a possibilidade de se adotar tamanhos menores de reator;
Reduz necessidade de clarificação;
Os microrganismos são reutilizados;
Há uma consistência maior entre os microrganismos anaeróbios, anóxicos e aeróbios.
Além das vantagens do biofilme aderido, esse sistema de tratamento anaeróbio possui suas próprias vantagens em relação aos outros sistemas de tratamento. Ainda de acordo com RUAS, G. (2016), são essas:
Alto grau de estabilização do efluente;
Baixa produção de iodo (2 a 8 vezes menor que processos aeróbios);
Pequenas exigências nutritivas;
Nenhuma exigência de oxigênio;
A eficiência do tratamento não é limitada pela transferência do oxigênio;
Metano como produto final útil;
Baixa demanda por área e custos baixos na implementação;
Possibilidade de manutenção da biomassa, sem alimentação do reator (até meses);
Baixo consumo de energia;
18
Tolerância a elevadas cargas orgânicas.
3.4 ALTERNATIVAS DE REUSO
As águas chamadas residuais são aquelas resultantes do descarte em esgoto, efluentes líquidos das edificações e indústrias. E apresentam enorme possibilidade de reciclagem e reutilização em vários processos (SILVA e SANTANA, 2014). Exemplo de processos: Reuso indireto não planejado da água, reuso indireto planejado da água, reuso direto planejado das águas, reciclagem da água.
A ABNT tem a NBR 13969/97 profere que devem ser considerados todos os usos que o usuário precisar, tais como lavagens de pisos, calçadas, irrigação de jardins e pomares, manutenção das águas nos canais e lagos dos jardins, nas descargas dos banheiros etc. Não deve ser permitido o uso, mesmo desinfetado, para irrigação das hortaliças e frutas de ramas rastejantes (por exemplo, melão e melancia). Admite-se seu reuso para plantações de milho, arroz, trigo, café e outras árvores frutíferas, via escoamento no solo, tomando-se o cuidado de interromper a irrigação pelo menos 10 dias antes da colheita.
Deve-se lembrar que o tratamento do efluente deverá atender a legislação (Resolução do Conama n. 357/2005) que define a qualidade de águas em função do uso a que está sujeita (TELLES, D. D. e COSTA, R. P. (Coord.), 2010, p.157). Vale salientar que ao se pensar em implementar um sistema de reuso seja ele para qualquer finalidade deve-se seguir as recomendações da NBR (NBR 13969/97), que define:
Usos previstos para o esgoto tratado (item 5.6.2);
Volume de esgoto a ser reutilizado (item 5.6.3);
Grau de tratamento necessário (item 5.6.4);
Sistema de reservação e de distribuição (item 5.6.5);
Manual de operação e treinamento dos responsáveis (item 5.6.6);
19 3.5 ÁGUAS CINZAS, NEGRAS E SEUS NÍVEIS ACEITÁVEIS DE REUSO
São chamadas de águas cinza as águas já utilizadas em tanques e máquinas de lavar roupa, no banho e em lavatórios de banheiro. Não se incluem as águas da pia da cozinha e da bacia sanitária. (ALVES W. C. et al., 2016)
Já Santana (2013) define as águas negras como aquelas que são derivada dos vasos sanitários, ou que tenham algum contato com elas.
Segundo Bazzarella e Golçalves (2006) existem parâmetros importantes quando se fala em reuso, são aqueles ligados à estética da água e à segurança dos usuários. Entre os parâmetros diretamente ligados à estética estão a cor, a turbidez e o Sólidos Suspensos Totais(SST) e os ligados à segurança estão a densidade de Escherichia coli (E. coli) e de coliformes totais. Outros parâmetros como DBO, sulfato e sulfeto também são importantes por estarem indiretamente ligados aos dois fatores anteriormente citados. O conteúdo orgânico aliado a elevados teores de sulfatos, em ambientes anaeróbios induz a produção de sulfetos, causando mau cheiro. Além disso, a presença da matéria orgânica também pode induzir o crescimento de microrganismos e o aumento da demanda de cloro na etapa de desinfecção.
Segundo Telles, D. D. e Costa, R. P. (Coord.) (2010) nem todo volume de efluente gerado serve para reuso, no entanto há casos em que estes exigem um processo bastante específico de purificação. Essas especificações devem sempre respeitar o princípio de adequação de qualidade da água à sua utilização, devendo-se devendo-sempre obdevendo-servar uma série de providências e cuidados, bem com atender as instruções da Norma ABNT 13969/97.
A ABNT 13969/97 especifica no item 5.6.4 Grau de tratamento necessário para que as águas possam ser reutilizadas, eles dividem em quatro classes, de acordo com a finalidade do reuso e se haverá a necessidade de contato da pessoa com ela após o tratamento.
20 A tabela 1foi elaborada de acordo com esta classificação.
Tabela 1:Grau de tratamento necessário para água de reuso.
Classe 1: Lavagem de carros e outros usos que requerem o contato direto do usuário com a água, com possível aspiração de aerossóis pelo operador,
incluindo chafarizes.
Parâmetro Níveis aceitáveis Unidade
Turbidez < 5 NTU
Coliformes fecal < 200 NMP/100 mL
Sólidos dissolvidos totais < 200 mg/L mg/L
PH 6,0 e 8,0;
Cloro residual 0,5 e 0,8 mg/L
Classe 2: Lavagens de pisos, calçadas e irrigação dos jardins, manutenção dos lagos e canais para fins paisagísticos, exceto chafarizes.
Parâmetros Níveis aceitáveis Unidade
Turbidez < 5 NTU
Coliformes fecal < 500 NMP/100 mL
Cloro residual > 0,5 mg/L
Classe 3: Reuso nas descargas dos vasos sanitários.
Parâmetro Níveis aceitáveis Unidade
Turbidez < 10 NTU
Coliformes fecal < 500 NMP/100 mL
Classe 4: Reuso nos pomares, cereais, forragens, pastagens para gados e outros cultivos através de escoamento superficial ou por sistema de
irrigação pontual.
Parâmetro Níveis aceitáveis Unidade
Oxigênio dissolvido > 2 mg/L
Coliformes fecal < 5000 NMP/100 mL
21 Cada classe dessa possui na norma (NBR 13969/97) observações específicas para sua implementação de sistema de reservação e distribuição, mas atentando para o caso de classe 4, já que a finalidade de reuso se enquadra com a descrição da mesma, vale salientar que a norma faz observações para o caso de colheitas, pois se devem parar as aplicações de reuso 10 dias antes, em nosso caso.
3.6 LEIS EXISTENTES NO BRASIL SOBRE O REUSO DE ÀGUAS CINZAS
No Brasil, além da NBR 13969 de 1997 que fala sobre Unidades de Tratamento Complementar, já citada à cima, também têm as leis estaduais e os conselhos, como o Conselho Nacional de Recursos Hídricos – CNRH e o Conselho Nacional do Meio Ambiente – CONAMA que tratam sobre o assunto. Nestes conselhos existem algumas resoluções que orientam o reuso de águas cinzas no pais, a seguir os principais artigos de resoluções que fundamentam este trabalho.
A resolução nº 54 de 28 de novembro de 2005 do CNRH, estabelece modalidades, diretrizes e critérios gerais para a prática de reuso direto não potável de água, e dá outras providências. Nela são dadas algumas definições no Art. 2º e no Art. 3º são apresentadas as seguintes modalidades:
I - reuso para fins urbanos: utilização de água de reuso para fins de irrigação paisagística, lavagem de logradouros públicos e veículos, desobstrução de tubulações, construção civil, edificações, combate a incêndio, dentro da área urbana;
II - reuso para fins agrícolas e florestais: aplicação de água de reuso para produção agrícola e cultivo de florestas plantadas;
III - reuso para fins ambientais: utilização de água de reuso para implantação de projetos de recuperação do meio ambiente;
IV - reuso para fins industriais: utilização de água de reuso em processos, atividades e operações industriais;
22 V - reuso na aquicultura: utilização de água de reuso para a criação de animais ou cultivo de vegetais aquáticos.
Estas modalidades podem ser empregas simultaneamente na mesma área. O CNRH também tem a resolução nº 121 de 16 de dezembro de 2010, que estabelece diretrizes e critérios para a prática de reuso direto não potável de água na modalidade agrícola e florestal, definida na Resolução CNRH no 54, de 28 de novembro de 2005.
Onde o Art. 3º define que a caracterização e o monitoramento periódico da água de reuso serão realizados de acordo com critérios definidos pelo órgão ou entidade competente, recomendando-se observar:
I – a natureza da água de reuso;
II – a tipologia do processo de tratamento; III – o porte das instalações e vazão tratada; IV – a variabilidade dos insumos;
V – as variações nos fluxos envolvidos; VI – o tipo de cultura.
Parágrafo único. O produtor da água de reuso é responsável pelas informações constantes de sua caracterização e monitoramento.
O Art. 5º diz que a aplicação de água de reuso para fins agrícolas e florestais não pode apresentar riscos ou causar danos ambientais e a saúde pública.
O Art. 8º argumenta que qualquer acidente ou impacto ambiental decorrente da aplicação da água de reuso que possa comprometer os demais usos da água no entorno da área afetada deverá ser informado imediatamente ao órgão ou entidade competente e ao respectivo Comitê de Bacia Hidrográfica, pelo produtor, manipulador, transportador e ou responsável técnico.
O Art. 9º salienta que os métodos de análise para determinação dos parâmetros de qualidade da água e solo devem atender às especificações das normas nacionais que disciplinem a matéria.
23 Já o CONAMA tem a resolução nº 357 de 17 de março de 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 dá outras providências. Esta foi alterada pelas resoluções 410/2009 que prorroga o prazo para melhorias e por fim vem a resolução 430/2011 alterando e melhora sua antecessora.
O Art. 2º aborda a disposição de efluentes no solo, que mesmo tratados, não estão sujeitos aos parâmetros e padrões de lançamento dispostos nesta Resolução, não podendo, todavia, causar poluição ou contaminação das águas superficiais e subterrâneas.
Art. 3º os efluentes de qualquer fonte poluidora somente poderão ser lançados diretamente nos corpos receptores após o devido tratamento e desde que obedeçam às condições, padrões e exigências dispostos nesta Resolução e em outras normas aplicáveis. Parágrafo único. O órgão ambiental competente poderá, a qualquer momento, mediante fundamentação técnica:
I - acrescentar outras condições e padrões para o lançamento de efluentes, ou torná-los mais restritivos, tendo em vista as condições do corpo receptor; ou
II - exigir tecnologia ambientalmente adequada e economicamente viável para o tratamento dos efluentes, compatível com as condições do respectivo corpo receptor.
Já o Art. 21º dá condições para o lançamento direto de efluentes oriundos de sistemas de tratamento de esgotos sanitários e deverão ser obedecidas as seguintes condições e padrões específicos:
I - Condições de lançamento de efluentes: a) pH entre 5 e 9;
b) temperatura: inferior a 40°C, sendo que a variação de temperatura do corpo receptor não deverá exceder a 3°C no limite da zona de mistura;
24 Para o lançamento em lagos e lagoas, cuja velocidade de circulação seja praticamente nula, os materiais sedimentáveis deverão estar virtualmente ausentes;
d) Demanda Bioquímica de Oxigênio-DBO 5 dias, 20°C: máximo de 120 mg/L, sendo que este limite somente poderá ser ultrapassado no caso de efluente de sistema de tratamento com eficiência de remoção mínima de 60% de DBO, ou mediante estudo de autodepuração do corpo hídrico que comprove atendimento às metas do enquadramento do corpo receptor.
e) substâncias solúveis em hexano (óleos e graxas) até 100 mg/L; f) ausência de materiais flutuantes.
O estado do Rio Grande do Norte também tem leis importantes que tratam da temática deste trabalho como a Lei complementar n º 31 de 24 de novembro 1982 que em seus artigos 46 e 51 fazem ressalvas sobre o reuso, o Art. nº 46 diz que independente da natureza das águas residuais, se estas fazem qualquer alteração seja ela física, química ou biológica, essas águas têm que ter tratamento prévio para que não agridam a saúde humana e ecológica e o Art. nº 51 proíbe a utilização de água poluída em hortas, pomares e áreas de irrigação.
3.7 QUINTAIS ECOLÓGICOS
Considerando que já existem atividades de reuso de águas com fins agrícolas em certas regiões do Brasil, as quais são exercidas de maneira informal e sem as salvaguardas ambientais e de saúde pública adequadas, torna-se necessário institucionalizar, regulamentar e promover o setor por meio da criação de estruturas de gestão, preparação de legislação, disseminação de informação, e desenvolvimento de tecnologias compatíveis com as nossas condições técnicas, culturais e socioeconômicas. (TELLES, D. D. e COSTA, R. P. (Coord.), 2010 p.154). A aplicação de reuso na agricultura deve ser adequadamente administrada e tecnicamente planejada, com o intuito de otimizar seus resultados e minimizar seus riscos, como na técnica de irrigação aplicada, seus mecanismos, condições de
25 segurança à saúde dos trabalhadores, assim como no controle de impacto e viabilidade técnica. (TELLES, D. D. e COSTA, R. P. (Coord.), 2010 p. 168). Tendo em vista atender a essas necessidades do campo, o quintal ecológico, surge como um sistema no qual o agricultor conseguirá se beneficiar de forma intencional e sustentável, executando o reuso direto e planejado da água de forma a atender a legislação (Resolução do Conama n. 357/2005) e a ABNT 13969/97.
Inicialmente, essa tecnologia consiste em um sistema de baixo custo, cuja finalidade é tratar a água cinza de maneira eficiente permitindo ao agricultor obter no seu quintal a possibilidade de plantar bosques e pastagens para alimentar seus animais nos períodos de estiagem, além disso, também pode servir na irrigação de frutíferas, com cascas não comestíveis, vegetais para se consumir cozidos, cultivos (milho, arroz, trigo, algodão e outros).
Sua construção necessita que a canalização dos efluentes de águas cinzas se tornem independentes das que são utilizadas para águas negras, caso as tubulações de coleta de esgoto sejam juntas deve-se elaborar um projeto de adequação, caso a residência ainda não possua encanamento deve ser projetado e implantado, também é fundamental que haja um equipamento de tratamento e um sistema de irrigação para fazer o direcionamento das águas tratadas para sua destinação final, dependendo da quantidade de efluentes lançados no sistema, será feita a verificação da utilização de um outro meio de através da implementação de jardins filtrantes.
3.8 NECESSIDADES HIDRICAS DAS CULTURAS
3.8.1 Considerações gerais
O conhecimento das necessidades hídricas de culturas que se almeja cultivar é indispensável neste projeto, pois devido as condições climáticas de certas regiões do pais, que faz com que parte de seu território seja considerado árido, Semiárido ou com má distribuição de chuvas, é imprescindível saber se as plantas irão resistir ao
26 clima e quando utilizar práticas como a irrigação, com a pretensão de fazer com que a culturas que se desejam cultivar, se adaptem, cresçam e tenha uma melhor produção. Assim se faz necessário possuir este conhecimento quando se quer produzir um sistema unifamiliar de tratamento e reuso de águas cinzas na irrigação em quintais ecológicos, para que esta irrigação seja feita de modo inteligente e capaz de evitar futuros problemas, como salinização e degradação do solo.
Para ter este conhecimento das necessidades hídricas é importante saber o conceito de evapotranspiração que de acordo com Hallal et al. (2017), é a transferência de água pela evaporação do solo e pela transpiração das plantas. A evapotranspiração de uma superfície de grama com altura entre 0,08 e 0,15 m, em crescimento ativo, cobrindo totalmente o solo e sem restrição de água é definida como evapotranspiração de referência (ETo) (Doorenbos & Pruitt, 1977; Allen et al., 2006 apud Hellal et al., 2017, p. 2). Conforme CARVALHO et al. (2014) é a partir da ETo e do coeficiente de cultura (Kc) que é possível estimar a evapotranspiração da cultura (ETc), ETcEToKc.
Segundo NETO, J. F. (2013) O Rio Grande do Norte apresenta grande parte de seu território inserida na região semiárida onde as condições do clima e do solo (edafoclimáticas), são desfavoráveis ao crescimento e ao desenvolvimento da maioria das culturas, principalmente, no que se relaciona com a escassez e má distribuição de chuvas e às características inerentes ao tipo de solo, os quais são, em grande parte, rasos e com excesso de sais. Por isso a irrigação é uma alternativa para o desenvolvimento, mas, deve ter metodologias apropriadas para realização de manejo racional do uso da água, assim quando se pensa em irrigar, planeja-se repor as perdas ocorridas na cultura através da evapotranspiração da mesma (ETc).
Mas, de acordo com o site Rain Bird (2019), se tratando de jardim é bastante complicado a obtenção do ETc pois se trata de um aglomerado de espécies em diferentes fases de desenvolvimento, o ideal seria estimar os coeficientes de jardins (Kj) para plantações baseando-nos em avaliações de campo de espécies plantadas, na densidade da vegetação e no microclima da zona a regar. Assinalando os valores numéricos adequados a cada um destes fatores, poderíamos calcular um valor para o Kj. Esta aproximação teria em conta as variações que afetam o uso da água e os
27 planos de rega, poderiam se adaptar às condições de cada zona a regar e através dela se tornaria possível estimar a evapotranspiração de culturas de jardim (ETj)
3.8.2 Frutíferas
Em um estudo realizado no perímetro irrigado Jaguaribe-Apodi localizado no Ceará, estado ainda situado na sub-região nordestina conhecida como sertão, foi estudada a demanda hídrica anual de algumas culturas de arvores em fase adulta, são elas: acerola, ata, figo, goiaba, graviola, laranja e manga.
Neste estudo, Ferreira, Rodrigue e Gomes. (2013) através do coeficiente de redução da evapotranspiração adequado a região do baixo Jaguaribe no Ceará, chegou ao seguinte resultado para irrigação diária no período mensal.
Tabela 2: Recomendação de irrigação para diversas culturas no Perímetro Irrigado Jaguaribe – Apodi.
cultura
2007 2008
Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Jan Fev Va(L dia-¹) Acerola 33,42 30,74 29,35 29,23 33,69 46,10 46,10 45,77 40,99 39,23 35,63 33,42 Ata 13,51 12,42 11,86 11,81 13,61 18,63 18,63 18,50 16,56 15,85 14,40 13,51 Figo 5,00 4,59 4,39 4,37 5,04 6,89 6,89 6,84 6,13 5,86 5,33 5,00 Goiaba 0,79 0,73 0,70 0,69 0,80 1,09 1,09 1,09 0,97 0,93 0,85 0,79 Graviola 33,18 30,51 29,13 29,02 33,44 45,77 45,77 45,44 40,69 38,95 35,37 33,18 Laranja 5,49 5,05 4,82 4,80 5,53 7,58 7,58 7,52 6,73 6,45 5,85 5,49 Manga 99,26 91,30 87,17 86,82 100,06 136,94 136,94 135,94 121,75 116,53 105,84 99,26
Fonte: Adaptada de Ferreira, Rodrigues e Gomes (2013).
Segundo o site Rain Bird (2019), na atualidade os especialistas recorrem a valores de orientação preestabelecidos baseados em dados existentes de horticulturas e fruteiras, na hora de encontrar e calcular a necessidade de água das
28 plantas para fins paisagísticos. Tomado como referência plantas isoladas ou em baixa densidade, estabelecer os seguintes valores das tabelas 3 e 4:
Tabela 3: Árvores e arbustos de folha persistente (quantidade de água a aplicar com rega localizada – litros/planta/dia).
Fase de desenvolvimento
Outono /
Inverno Inverno / Primavera Verão
Árvores pequenas
ou arbustos 30 – 15 20 – 50 55 – 75
Árvores grandes 50 – 20 25 – 70 75 – 100
Fonte: Adaptada de Rain Bird (2019).
Tabela 4: Árvores de folha caduca, árvores que trocam toda folhagem anualmente (quantidade de água a aplicar com rega localizada – litros/árvore/dia).
Fase de
desenvolvimento Primavera Verão Outono
Árvores pequenas 25 – 50 60 – 70 45 – 40
Árvores grandes 30 – 75 90 – 100 70 – 50
Fonte: Adaptada de Rain Bird (2019).
Ainda segundo Rain Bird (2019), quando estes valores são utilizados, a orientação é de que sejam estipulados valores mais baixos ou mais elevados, dependendo se o local de plantio for limpo ou se já possuir outras plantas que aumentem a evapotranspiração da zona a ser irrigada, além disso as estações do ano também devem ser levadas em consideração ao se fazer essa estimativa, mesmo que estas, não tenham definição como na região semiárida onde as estações são divididas entre período seco e período chuvoso.
29 3.8.3 Floreiras
Como já explanado anteriormente, considerações gerais devido à grande gama de culturas para uso ornamental somados ao fato de ser ainda uma área em desenvolvimento, é muito difícil achar os valores de evapotranspiração de culturas (ETc) específicos para as flores, então se faz necessário estipular os valores através das tabelas 5 e 6, sugeridas por Rain Bird (2019) criadas a partir da evapotranspiração de jardim (ETj) que se encontram logo a seguir:
Tabela 5: Arbusto de folha caduca, (quantidade de água a aplicar com irrigação localizada – Litros/planta/dia).
Fase de
desenvolvimento Primavera Verão Outono
Arbustos pequenos 20 – 45 50 – 70 40 – 30
Arbustos grandes 25 – 60 75 – 90 55 – 40
Fonte: Adaptada de Rain Bird (2019).
Tabela 6: Plantas herbáceas e pequenos arbustos semi - lenhosos (quantidade de água a aplicar com irrigação localizada – litros/m²/dia).
Fase de
desenvolvimento Outono / Inverno Inverno / Primavera Primavera/Verão
Plantas pequenas ou após a plantação (cobrindo até 20% do solo) 1,50 – 0,60 0,75 – 2,00 2,50 – 3,00 Plantas médias (cobrindo de 20% a 60% do solo) 2,50 – 1,00 1,75 – 3,50 4,00 – 5,00 Plantas grandes (cobrindo mais de 60% do solo) 3,00 – 1,20 2,00 – 4,00 5,00 – 6,00
30 3.9 SISTEMA DE IRRIGAÇÃO
Um sistema de irrigação mal planejado, além de ser responsável pela maior demanda de recursos hídricos, pode provocar problemas no solo, tais como a sua degradação e salinização. A melhoria da eficiência dos sistemas de irrigação juntamente com a tecnologia do reuso conduz a preservação ambiental no rumo do desenvolvimento sustentável (TELLES, D. D. e COSTA, R. P. (Coord.), 2010 p.168). Um bom projeto e sistema de irrigação deve considerar os fatores inerentes à cultura, ao local e ao clima, sem deixar de considerar as necessidades do produtor. (NAANDAJAIN, 2019).
O sistema de irrigação localizado consiste em uma extensa rede de tubulações que funciona em baixa pressão, conduzindo a água até o “pé da planta”, ou à região a ser umedecida. Possui um dispositivo de filtragem e permite a passagem de pequena vazão em orifícios (emissores) de diâmetro reduzido, localizados imediatamente a cima, junto ou imediatamente abaixo da superfície do solo, sempre direcionado ao pé da planta, de forma a irrigar apenas a região das raízes. O emissor distribui uniformemente a água, dissipando a pressão de acordo com cada tipo de irrigação localizada (TELLES, D. D. e COSTA, R. P. (Coord.), 2010 p.168).
No Brasil há dois tipos de irrigação que se destacam: o gotejamento e a microaspersão. Neste trabalho optou-se por usar a microaspersão, já que na irrigação por gotejamento devido as curvas de nível que o solo tem acaba existindo a possibilidade da criação de biofilmes dentro da mangueira. Segundo TELLES (2010, p. 176) a microaspersão ocorre quando a água é localmente aspergida pelos microaspersores, em pequenos círculos (setores), junto ao pé da planta. Consiste em uma rede fixa e extensa de tubos até os microaspersores. Operam com pressão baixa e com velocidade da água controlada, para não propiciar a sedimentação de partículas coloidais nas paredes dos tubos. Este sistema permite o emprego de filtros simples (tabelas metálicas) para evitar entupimento na rede e tem risco mínimo de contaminação do irrigante, das plantas e frutos.
31 4 METODOLOGIA DA PESQUISA
Para a realização deste trabalho se fez necessário a execução de uma pesquisa bibliográfica com a finalidade de buscar conhecer mais sobre o assunto, uma breve visita a comunidade Bom fim, que foi escolhida por retratar bem o que acontece em outras comunidades da região semiárida.
Para exemplificar as situações encontradas na comunidade foi utilizado o software da plataforma BIM Revit, que vem sendo utilizado para a realização de projeção em 3D e para ilustrar os resultados que podem ser obtidos com a implantação do sistema de tratamento e reuso de águas cinzas ouve o manuseio de outro software também da plataforma BIM chamado de InfraWorks que permite a criação de infraestrutura no mundo real.
4.1 DESCRIÇÃO DA COMUNIDADE
Este estudo foi pensado para ser implementado na comunidade Bom Fim, pertencente ao município de Angicos/RN a mesma está situada a cerca de 13 Km da cidade. A comunidade é habitada por 12 famílias de aproximadamente 4 pessoas, não havendo desenvolvimento comercial, os moradores exercem atividades referentes ao setor primário da economia para a sobrevivência.
Na atualidade, se tratando de saneamento básico a população se encontra com seus direitos básicos resguardados pela Lei nº 11.445/2007 feridos, já que o abastecimento de água acontece uma vez por mês, com uma quantidade de água insuficiente para ser consumida neste período e que os moradores não contam com rede coletora de esgoto e tratamento do mesmo, pois a Lei em seu Artº. 3 considera e determina diretrizes para o conjunto de serviços, infraestruturas e instalações de: abastecimento de água potável, coleta e tratamento de esgoto, limpeza urbana e manejo de resíduos sólidos e drenagem e manejo das águas pluviais (BRAZIL, 2007).
Apesar de seu tamanho reduzido a comunidade com o propósito de buscar melhor qualidade de vida e desenvolvimento sustentável para a região criou uma associação, cujo nome é Associação dos Agricultores de umburana de cheiro.
32 4.2 CARACTERIZAÇÃO DO PROJETO HIDROSSANITARIO DAS RESIDENCIA UNIFAMILAIRES DA COMUNIDADE BOM FIM
Para a caracterização do projeto hidrossanitário, primeiramente se fez necessário a realização de uma visita as residências nas quais se deseja implantar a tecnologia de tratamento de água cinza. A finalidade desse ida ao local é de saber se existe na casa algum tipo de instalação hidrossanitário, se sim, verificar se águas cinzas e negras tem a mesma destinação. Se há individualização de encanação para a destinação das águas cinza e negras, e se não, deve ser feita a projeção e implementação desse sistema. Além disso, também há a necessidade de saber quanto de efluente a família produz e quanto dele pode ser reutilizado.
Em todos os casos foi considerado que não há a existência de um sistema de abastecimento público e nem rede coletora de esgoto e consequentemente há vários tipos de sistema hidrossanitário, não havendo uma padronização. Estes variam de acordo com o ano em que a construção foi realizada, se foi construída com recursos próprios, ou se o morador se apropriou. As imagens a seguir mostram os tipos de projeto hidrossanitário encontrado nas residências situadas na zona rural, comunidade Bom fim.
O primeiro caso mostrado (Figura 1), se trata da situação mais comum encontrada nas residências. Isso acontece por que não há abastecimento de água como já foi citado anteriormente, então durante a construção dessas casas os moradores não sentiram a necessidade de inserir a encanação de água fria durante a construção, portanto eles contem água em reservatórios comprados e armazenados dentro de casa, ou construídos no próprio terreno. Imagens meramente ilustrativa, os reservatórios são variados, como por exemplo, tambores de 200 L, tanque de alvenaria estrutural e etc. Estes podem ser encontrados nas proximidades da residência ou espalhados pela casa.
33 Figura 1: Caso em que não há tubulação de água fria e a mesma é armazenada em reservatório.
Fonte: Própria.
No caso mostrado na figura 2, a água é armazenada em caixa d`água e há um sistema composto por tubulação que faz a distribuição de água fria. Foram encontrados um número reduzido desse tipo de situação, o que é bastante compreensível.
Figura 2: Caso em que há sistema de água fria.
34 As imagens 3 e 4 retratam os tipos de sistema construído para a realização da disposição final dos efluentes encontrado nas residências com maior frequência.
Na figura 3 pode-se observar que apenas as tubulações do banheiro estão ligadas a fossa, enquanto que a encanação de esgoto das pias de cozinha e de lavar roupa são levadas apenas para certa distância da residência. Assim os efluentes são lançados a céu aberto sem nenhum tipo de tratamento e contaminam o solo desde a superfície até chegar nos lençóis freáticos, além do solo também acontece a contaminação das plantas que ali estão por perto, essa contaminação ocorre devido há elementos que possam alterar as propriedades físico-química da água.
Figura 3: Caso em que a disposição final é inapropriada.
35 A figura 4 ilustra o caso onde apenas o vazo sanitário tem uma rede de esgoto ligada a fossa, as outras encanações de esgoto ligadas a pia de banheiro, chuveiro, pia da cozinha e a pia de lavar roupas têm seus efluentes lançados a céu aberto, as consequências são as mesmas explicadas anteriormente.
Figura 4: Outro caso em que a disposição final é inapropriada, onde apenas os efluentes do vaso vão para a fossa.
Fonte: Própria.
Esses casos encontrados nas residências dos moradores da comunidade Bom Fim são motivos de preocupação. Segundo o Sistema Único de Saúde, estes ferem a Constituição Federal de 1988, na parte que consta o direito universal e
36 igualitário do cidadão à saúde, se estabelece o direito a um meio ambiente equilibrado, com condições de saneamento básico, moradia e água potável condizentes com uma vida digna e com a saúde socioambiental.
O ideal seria que todas as residências da comunidade possuíssem o sistema hidrossanitário ilustrado na figura 5, com disposição de encanação de água potável e com sistema de rede de esgoto, mas, como isso não é uma realidade, este projeto vem propor que este problema socioambiental criado a partir destes fatores seja em parte solucionado inicialmente com o tratamento adequado dos efluentes que forem classificados como água cinza.
Figura 5: Caso em que a disposição final é realizada de forma adequada.
37 4.3 DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA DE TRATAMENTO DE ÁGUAS CINZAS PARA O QUINTAL ECOLOGICO
Com base na monografia de FERNANDES (2017), Tratamento de água cinza e sua aplicação na fertirrigação do girassol ornamental em ambiente semiárido, que também utiliza para o tratamento de efluentes o filtro anaeróbio de fluxo ascendente, na construção do sistema de tratamento de águas cinzas é preciso ter a seguinte lista de elementos:
Caixa de gordura do tipo pequena para cozinha;
Caixa de passagem;
Tanque séptico de duas câmeras com capacidade para 2000 L;
Um filtro anaeróbio de fluxo ascendente (FAFA) com capacidade para 1000 L e
Um reservatório de água com capacidade para 1000 L.
A figura 6 ilustra o sistema de tratamento de água cinza para residência unifamiliar após a montagem.
Figura 6: Sistema de tratamento de águas cinzas para residência unifamiliar
38 As dimensões da caixa de passagem e da caixa de gordura foram retiradas da NBR 8160/99 Sistemas prediais de esgoto sanitário - Projeto e execução, para a caixa de gordura foi verificado o item “5.1.5.1.3 a” desta respectiva norma, onde especifica que para uma cozinha pequena a caixa de gordura deve atender as seguintes dimensões mínimas:
1) diâmetro interno: 0,30 m;
2) parte submersa do septo: 0,20 m; 3) capacidade de retenção: 18 L;
4) diâmetro nominal da tubulação de saída: DN 75;
Já na caixa de passagem o item verificado foi o 5.1.5.2, ele diz que as caixas de passagem devem ter as seguintes características:
a) quando cilíndricas, ter diâmetro mínimo igual a 0,15 m e, quando prismáticas de base poligonal, permitir na base a inscrição de um círculo de diâmetro mínimo igual a 0,15 m;
b) ser providas de tampa cega, quando previstas em instalações de esgoto primário;
c) ter altura mínima igual a 0,10 m;
d) ter tubulação de saída dimensionada pela tabela de dimensionamento de ramais de esgoto, sendo o diâmetro mínimo igual a DN 50.
O tanque séptico foi projetado de acordo com a NBR 7229/93 Projeto, construção e operação de sistemas de tanques sépticos, recorrendo a equação dada no item 5.7:
) (
1000 N CT KLf
39 No qual:
V = volume útil, em litros
N = número de pessoas ou unidades de contribuição
C = contribuição de despejos, em litro/pessoa x dia ou em litro/unidade x dia (ver Tabela 1)
T = período de detenção, em dias (Tabelado)
K = taxa de acumulação de lodo digerido em dias, equivalente ao tempo de acumulação de lodo fresco (Tabelado)
Lf = contribuição de lodo fresco, em litro/pessoa x dia ou em litro/unidade x dia (Tabelado)
Consultando as tabelas na norma obtivemos C = 100 L/pessoas x dia, T = 1, K = 57 e Lf = 1 L/pessoa x dia, para N = 5 pessoas. Substituindo os dados na equação
V = 1000 + 5 x (100 x 1 + 57 x 1), temos que V = 1785 L isso equivale a 1,785 m³ Como não tem no mercado um tanque neste tamanho será utilizado o tamanho comercial de 2000 L, já que o projeto é para famílias em condições de vulnerabilidade e é de fácil deslocamento.
E o filtro anaeróbio foi dimensionada do acordo com a NBR 13969/97 Tanques sépticos - Unidades de tratamento complementar e disposição final dos efluentes líquidos - Projeto, construção e operação. Empregando a equação de volume útil, item 4.1.1.1:
NCT
Vu1,6 (Eq. 2)
40 Vu = volume útil, em litros;
N = número de contribuintes;
C = contribuição de despejos, em litros x habitantes/ dia (Tabelado); T = tempo de detenção hidráulica, em dias (Tabelado).
Observando as tabelas localizadas na norma extrai-se C = 100 L/ dia, T = 1, para N = 5 pessoas. Então substituindo na equação de volume útil: Vu = 1,6 x 5 x 100 x 1, temos que Vu = 800 L, não há no mercado filtro anaeróbio de 800 L e devido a norma aconselhar que o volume mínimo deve ser 1000 L e o tamanho do filtro será o mínimo.
A norma NBR 13969/97 ainda fala da perda de carga hidráulica entre o tanque séptico e o filtro anaeróbio que deve ser de 0.10 m, ela está prevista entre o nível mínimo no tanque séptico e o nível máximo no filtro anaeróbio.
A caixa d`água utilizada como filtro anaeróbio deve ter 90 % de sua altura preenchido por brita nº 1, (FERNANDES, I. R. D. 2017, p. 35). O sistema de tratamento deve utilizar caixas d’água de polietileno da Brasilit de 1000 L, para isso os valores calculados para o volume final do tanque séptico e do filtro anaeróbio foram ajustados para adequar-se aos volumes já padronizados das caixas e ao tamanho mínimo especificado por norma NBR 13969/97, além disso elas devem estar a uma profundidade em que suas tampas tenham fácil remoção, para facilitar a limpeza dos mesmos.
4.4 ESTUDO DE VIABILIDADE
Para ser utilizado neste estudo o método de irrigação mais adequando foi a irrigação localizada por partir do princípio de não molhar áreas sem cultura e/ou áreas não necessárias, mantendo a aplicação da água apenas na parte do solo ocupada pelo sistema radicular das plantas, controlando o gasto indevido da água. Além disso, propicia menores riscos à saúde, tanto do irrigante quanto do consumidor
41 Após o dimensionamento do sistema de tratamento de reuso de águas cinzas de acordo com as normas da ABNT e decisão do método usado para irrigação, que será a microaspersão, foi definido os preços para saber quanto essa tecnologia custará, como se trata de um projeto de instalações não realizado, o recomendando pelo Instituto Brasileiro De Auditoria De Engenharia (2016) é calcular a margem de erro, de 15% a 20%, para mais ou para menos nessa estimativa de custo para saber se é viável atualmente. Em seguida observando o preço total e as margens de erro comparando o custo benefício com outras tecnologias de tratamento utilizadas no mercado verifica-se a viabilidade desta tecnologia.
Como se trata de um quintal, não se fala em grandes extensões de terra, mas em um lugar com diversas finalidades localizado na parte de traz da casa, devido a isso podemos considerar que com um planejamento de cultivo de espécies adequadas as condições climáticas da região semiárida, é possível irrigar toda a extensão desse terreno, fazendo um reuso inteligente de água cinza. Lembrando que a norma NBR 7229/93 define as distâncias mínimas horizontais do tanque séptico para as seguintes situações:
a) 1,50 m de construções, limites de terreno, sumidouros, valas de infiltração e ramal predial de água;
b) 3,0 m de árvores e de qualquer ponto de rede pública de abastecimento de água;
c) 15,0 m de poços freáticos e de corpos de água de qualquer natureza. Nota: As distâncias mínimas são computadas a partir da face externa mais próxima aos elementos considerados.
Deste modo quando o planejamento da disposição das plantas for feito deve atender a estas especificações descritas na norma.
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES
Observa-se que no segundo semestre do ano a evapotranspiração das culturas aumenta, em decorrência da entrada no período de estiagem. A fim de fazer a escolha dessas culturas é necessário saber se a quantidade de efluentes tratados atenderá a essa demanda e definir uma margem de erro com base em possíveis
42 mudanças climáticas que podem ter acontecido nesta última década. Verificando a demanda hídrica das culturas no período de estiagem (seco), ou no verão, período em que a evapotranspiração fica mais elevada, mostradas nas tabelas abaixo.
Tabela 7: Demanda hídrica de arvores e arbustos caducos no verão
Culturas Verão(L/dia)
Arvores pequenas 60 – 70
Arvores grandes 90 – 100
Arbustos pequenos 50 – 70
Arbustos grandes 75 – 90
Fonte: Adaptada de Rain Bird (2019).
Tabela 8: Demanda hídrica de arbustos em percentual de cobertura do terreno
Culturas Verão (L/m²)
Plantas pequenas ou após a plantação (cobrindo até 20% do solo)
2,5 – 3
Plantas médias (cobrindo de 20% a 60% do solo)
4 – 5
Plantas grandes (cobrindo mais de 60% do solo)
5 – 6
Fonte: Adaptada de Rain Bird (2019).
Tabela 9: Demanda hídrica elevada conhecida em estudo realizado no Perímetro Irrigado Jaguaribe - Apodi
Culturas frutíferas conhecidas Verão (L/dia)
Acerola 46,1
Ata 18,63
Figo 6,89
43
Graviola 45,77
Laranja 7,58
Manga 136,94
Fonte: Adaptada de Ferreira et al (2010).
E sabendo que uma pessoa no estado do Rio Grande do Norte usa em média segundo o SNIS (2016) 113,8 L de água por dia e que desses, a ONU estimula os percentuais mostrados na tabela a seguir.
Tabela 10: Percentuais de uso estimados pela ONU
Destinação da água Percentual (%) Valor real (L)
Banho, lavar mãos e escovar os dentes
25 28,45
Descarga de vaso sanitário 33 37,55
Cozinhar e beber 27 30,73
Demais atividades 15 17,07
Fonte: Adaptada de ONU (2010).
Pode-se calcular quanto de efluente é gerado por pessoa e por família, sem considerar as águas negras, aplicando os percentuais recomendados na tabela 10. Começando por fazer a somatória de toda a água que após a utilização se torna agua cinza, ou seja, escorre nas pias de cozinha, área de serviço, banheiro e ralo de banheiro.
Calculando descobrimos que de 113,8 L, temos 45,52 L de efluente produzido por pessoa ao dia. Multiplicando pelo número de pessoa temos: 5 x 45,52 = 227,6L de efluente produzido por família.
A partir dos dados vistos nas tabelas 8, 9 e 10, se planeja utilizando estimativas de terreno em m², quais serão as plantas a serem utilizadas já no caso dos arbustos quanto dessa área eles vão cobrir, lembrando que ao realizar as colheitas das arvores frutíferas a NBR 13969/97 sugere que a irrigação seja interrompida 10 dias antes da colheita.
44 Explanando:
Em 30 m² de quintal plantar 6m² de arbustos pequenos que consumiria 18 L e cobrem 20 % da área, arbustos médios em 6 m² consumindo 30 L e cobrindo mais 20 % do terreno, arbustos grandes consumindo 75 L e culturas frutíferas como acerola, ata, figo, goiaba, laranja, consumindo respectivamente 46,1 L, 18,63 L, 6,89 L, 1,09 L, 7,58 L. Será consumida aproximadamente toda a água que anteriormente foi tratada e passará a ser descartada de forma correta. A figura 7 ilustra como será o sistema após sua construção e sua aplicação.
Figura 7: Sistema unifamiliar de tratamento e reuso de águas cinzas na irrigação de fruteiras em quintais ecológico
Fonte: própria.
Já se nenhuma dessas culturas estiverem entre as escolhidas dos moradores da comunidade Bom Fim, e os mesmos possuírem vontade de utilizar outras culturas nas condições existentes no Semiárido é necessário estimar esse consumo de água (Kc) da cultura desejada, pois há uma grande quantidade de espécies cultivadas e ainda é um campo, pouco explorando, por isso menos desenvolvido.
