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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA
ANA LUIZA SLAMA DE FREITAS
REUSO DE ÁGUA CINZA RESIDENCIAL E PROPOSTA DE TRATAMENTO
NATAL - RN
2018
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
ANA LUIZA SLAMA DE FREITAS
REUSO DE ÁGUA CINZA RESIDENCIAL E PROPOSTA DE TRATAMENTO
Trabalho de conclusão de curso de graduação
apresentado ao Departamento de Engenharia
Química da Universidade do Rio Grande do Norte,
sob orientação da Professora Magna Angélica dos
Santos Bezerra Sousa, para obtenção do título de
Engenheira Química.
NATAL - RN
2018
ANA LUIZA SLAMA DE FREITAS
REÚSO DE ÁGUA CINZA RESIDENCIAL E PROPOSTA DE TRATAMENTO
Trabalho de conclusão de curso de graduação
apresentado ao Departamento de Engenharia
Química da Universidade do Rio Grande do Norte,
sob orientação da Professora Magna Angélica dos
Santos Bezerra Sousa, para obtenção do título de
Engenheira Química.
Natal, 24 de outubro de 2018.
BANCA EXAMINADORA
Prof. Drª. Magna Angélica dos Santos Bezerra Sousa
Orientadora - UFRN
Prof. Dr. Gilson Gomes de Medeiros
Membro 1
Eng. Eduardo Wagner Vasconcelos de Andrade
Membro 2
AGRADECIMENTOS
Primeiramente, a Deus e ao universo por ter feito uma natureza tão perfeita e me dado a
chance da minha existência e com ela poder contribuir de forma positiva para este planeta;
Aos meus pais, Alcione Slama e José Ivo de Freitas que sempre me deram total apoio e
suporte em todas as minhas decisões e que me fizeram conhecer o amor incondicional, amo
vocês!
Ao meu namorado, Matheus Vinicius, por ter me dado todo o suporte e ajuda necessária para
encarar essa graduação e ser meu companheiro para todo e qualquer momento que eu precisei
até chegar aqui, te amo!
Aos meus irmãos Erasmo, Rafael e Camila, pois sei que com eles posso contar para sempre
com apoio e sinceridade, amo vocês!
Aos meus amigos que a Engenharia Química, principalmente a turma 2014.1, me trouxe e que
me ajudaram e compartilharam todos os momentos bons e ruins que uma graduação pode
trazer;
À minha amiga Erika Leite, por ser meu ombro amigo, minha parceira de trabalhos, minha
companheira de cinema e jogos por todos os momentos que vivemos juntas até aqui e pelo
total apoio e torcida por todas minhas decisões, te amo!
Aos meus amigos Rodrigo, Anna Glícia e Mariana, por terem feito minha alegria nessa
graduação e por compartilharmos nossos sentimentos em relação aos acontecimentos da vida
e podermos unir forças para superarmos, amo vocês!
Às minhas amigas de longa data, Mariana Varella e Giovana Ketry, pela amizade de mais de
dez anos que não se acaba, gratidão, amo vocês!
À minha orientadora, Magna Angélica, por me orientar na melhor escolha e liberdade para
este trabalho e por ter me ajudado sempre muito paciente e disposta;
À minha amiga, Anna Beatriz, que me ajudou com as análises que foram parte essencial para
a realização deste trabalho e por ser uma ótima diretora do CAEQ;
Aos meus professores da graduação Magna, Gilson, Eduardo e Humberto, que foram aqueles
de quem eu mais me aproximei e pude ter em suas aulas grandes aprendizados para minha
formação de Engenheira Química;
Ao Centro Acadêmico de Engenharia Química, pelo enorme prazer de ser parte dessa grande
entidade que me proporcionou uma enorme experiencia e me trouxe muitos aprendizados que
levarei para vida, assim como os integrantes que me ensinaram em 2015 e 2016 e pude
repassar em 2017, com isso participando de grandes mudanças para o curso ser cada vez
melhor para os alunos.
E por fim, à Universidade Federal do Rio Grande do Norte por oferecer esta graduação e dar
condições para realização de trabalhos como este.
RESUMO
A água é um direito humano imprescindível para a vida nesse planeta. É preciso haver uma
preocupação maior com os recursos hídricos para minimizar o risco de sua escassez no futuro.
Por isso, este trabalho propõe o reuso de águas cinzas de um prédio residencial. Foi feita toda
a análise físico-química (alcalinidade, dureza, cloreto, pH, turbidez e condutividade) de 5
amostras de água cinza coletadas. A partir dos resultados referentes às amostras, foi pensado
em um tratamento e dimensionada uma miniestação de tratamento para reuso não potável da
água em jardins e vasos sanitários. O resultado foi um tratamento simples com uma tela para
peneiramento de sólidos grosseiros, caixa de gordura para as águas cinzas escuras provenientes
das pias das cozinhas, um filtro em degraus com areia, cascalho e granada e, por fim, uma
desinfecção por pasteurização solar utilizando um coletor solar.
Palavras-chave: água, água cinza, reuso, caracterização, tratamento.
ABSTRACT
Water is an indispensable human right for life on this planet. There needs to be a greater concern
with water resources to minimize the risk of their scarcity in the future. Therefore, this work
proposes the reuse of gray water from a residential building. All physical-chemical analysis
(alkalinity, hardness, chloride, pH, turbidity and conductivity) of 5 collected gray water samples
were made. From the results referring to the samples, a treatment was designed and a mini-
treatment was designed for non-potable reuse of water in gardens and toilets. The result was a
simple treatment with a screening strainer for coarse solids, grease box for the dark gray water
from the kitchen sinks, a stepped filter with sand, gravel and grenade and, finally, a solar
pasteurization disinfection using a solar collector.
Key words: water, grey water, reuse, characterization, treatment.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Gráfico do pH das amostras de água cinza ............................................................ 23
Figura 2 – Gráfico de condutividade das amostras de água cinza ........................................... 24
Figura 3 – Gráfico de turbidez das amostras de água cinza .................................................... 24
Figura 4 – Gráfico de alcalinidade, dureza e teor de cloreto das amostras de água cinza ...... 25
Figura 5 – Sólidos sedimentáveis no cone de Imhoff ............................................................. 26
Figura 6 – Gráfico dos sólidos presentes na água cinza .......................................................... 28
Figura 7 – Gráfico de sólidos na água cinza detalhados ......................................................... 28
Figura 8 – Amostra coletada de água cinza (à esquerda) e amostra positiva para E. Coli. (à
direita), expostas à luz UV ....................................................................................................... 30
Figura 9 – Fluxograma do tratamento proposto ...................................................................... 31
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Porcentagem de água no planeta ............................................................................ 12
Tabela 2 – Disponibilidade per capita em nível dos estados brasileiros ................................. 13
Tabela 3 – Vazão por unidade hidráulico-sanitária ................................................................. 14
Tabela 4 – Parâmetros físico-químicos das amostras de água cinza ....................................... 23
Tabela 5 – Tratamento estatístico dos parâmetros físico-químicos ......................................... 26
Tabela 6 – Quantidade de sólidos nas amostras de água cinza................................................ 27
Tabela 7 – Tratamento estatístico dos sólidos ......................................................................... 29
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABES Associação Brasileira de Engenharia Sanitária
AC Águas cinzas
DBO Demanda Bioquímica de Oxigênio
E. Coli Escherichia coli
EDTA Ácido Etilenodiamino Tetra-Acético
FDD Filtração direta descendente
SDF Sólidos dissolvidos fixos
SDT Sólidos dissolvidos totais
SDV Sólidos dissolvidos voláteis
SNIS Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento
SODIS Solar disinfection
SOPAS Solar pasteurization
SSF Sólidos suspensos fixos
SST Sólidos suspensos totais
SSV Sólidos suspensos voláteis
ST Sólidos totais
STF Sólidos totais fixos
STV Sólidos totais voláteis
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ............................................................................................................... 11
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ................................................................................. 12
2.1. Disponibilidade hídrica .............................................................................................. 12
2.2. Consumo de água ....................................................................................................... 14
2.3. Reuso de águas ........................................................................................................... 15
2.3.1. Tipos de reuso ..................................................................................................... 15
2.3.2. Reuso para fins não potáveis .............................................................................. 16
2.4. Águas Cinzas ............................................................................................................. 16
3. MATÉRIAIS E MÉTODOS ........................................................................................... 18
3.1. Alcalinidade total ....................................................................................................... 18
3.2. Dureza total ................................................................................................................ 19
3.3. Determinação de cloreto ............................................................................................ 19
3.4. Análise de sólidos ...................................................................................................... 20
3.4.1. Tarar cápsulas e membranas ............................................................................... 20
3.4.2. Análise dos sólidos da amostra ........................................................................... 21
3.5. Análise microbiológica .............................................................................................. 22
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO .................................................................................... 23
4.1. Analise físico-química da água cinza ........................................................................ 23
4.2. Resíduo sólido na água cinza ..................................................................................... 26
4.3. Análise microbiológica .............................................................................................. 29
5. PROPOSTA DE TRATAMENTO DA ETE ................................................................. 31
6. DADOS DO PROJETO .................................................................................................. 32
7. CONCLUSÃO ................................................................................................................. 34
8. REFÊRENCIAS .............................................................................................................. 35
11
1. INTRODUÇÃO
Já é comprovado que a falta de água potável será um problema para os próximos anos,
devido ao aumento da demanda e à poluição de inúmeros corpos d’água. Como a água é
necessária em inúmeras atividades humanas, como dessedentação e alimentação, atividades
industriais e agropecuária, é de suma importância dispor de corpos hídricos adequados para a
realização dessas atividades. Apesar da pequena porcentagem para pronta utilização, o Brasil
possui um dos maiores volumes de água doce do mundo. Entretanto, foi visto que São Paulo
sofreu com uma grave crise hídrica que iniciou em 2014.
Devido a esses problemas, é preciso se pensar em formas mais inteligentes e sustentáveis
de uso da água. Já existem diversas formas de tratamento de água e efluentes que podem ser
empregadas para a distribuição e consumo da população. Uma dessas formas é o reuso da água.
Esse reuso pode ser indireto ou direto, planejado ou não.
Este trabalho propõe o reuso direto planejado de águas cinzas (AC), ou seja, águas de
pias de cozinha e banheiro, chuveiro e máquina de lavar roupa. Uma proposta de tratamento
dessas águas é fazer o reuso não potável como na paisagística e em vasos sanitários, e
dimensionar toda a miniestação para esse tratamento.
Com este tipo de aproveitamento das águas já utilizadas, é possível uma economia muito
maior da água e diminuir drasticamente o seu desperdício, e assim tentar sempre melhorar o
sistema de águas com vistas à prevenção da sua escassez no Brasil e, por extensão, em todo o
planeta.
12
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
2.1. Disponibilidade hídrica
A água encontra-se disponível sob várias formas e é uma das substâncias mais comuns
existentes na natureza, cobrindo cerca de 70% da superfície do planeta. É encontrada,
principalmente, no estado líquido, constituindo-se como um recurso natural renovável por meio
do ciclo hidrológico. É fundamental que os recursos hídricos apresentem condições físicas e
químicas adequadas para sua utilização pelos organismos que compõem as cadeias alimentares.
Assim, a disponibilidade de água significa que ela está presente não somente em quantidade
adequada em uma dada região, mas também que sua qualidade deve ser satisfatória para suprir
as necessidades de um conjunto de seres vivos (BRAGA et al., 2005).
Segundo Von Sperling apud Libânio (2010), aproximadamente 97% do volume total de
água correspondem aos mares, oceanos e lagos de água salgada. Entretanto, apesar de existir
em abundância, a maior parte não é aproveitada diretamente em razão ao alto custo comparados
aos processos convencionais de tratamento de água para fins domésticos, de acordo com Braga
et al. (2005). Dos 3% existentes de água doce, 68,9% estão disponíveis em calotas polares,
sendo praticamente inaproveitáveis para fins de abastecimento para a quase totalidade da
população terrestre (LIBÂNIO, 2010).
Tabela 1 - Porcentagem de água no planeta
Fonte: Braga et al. (2005).
Localização Área (𝟏𝟎𝟔 Km²) Volume (𝟏𝟎𝟔 Km³) Porcentagem da
água total (%)
Oceanos 361,3 1338 96,5
Água subterrânea 134,8 23,4 1,7
Doce 10,53 0,76 0,055
Umidade do solo 0,016 0,0012 0,05
Calotas polares 16,2 24,1 1,74
Geleiras 0,22 0,041 0,003
Lagos 2,06 0,176 0,013
Doce 1,24 0,091 0,007
Salgado 0,82 0,085 0,006
Pântanos 2,7 0,011 0,0008
Rios 14,88 0,002 0,0002
Biomassa 0,001 0,0001 0,003
Vapor na atmosfera 0,013 0,001 0,04
Total de água doce 35 2,53
Total 510 1386 100
13
Com o planeta sendo superpopuloso, ainda assim o volume total para abastecimento
humano corresponde à menor parcela, cerca de 10%, enquanto outros setores, como os de
produção, consomem a maior parte de água potável, sendo 65% para uso agrícola e 25% para
uso industrial. Apesar do Brasil possuir uma significante disponibilidade hídrica, o país
apresenta uma má distribuição desse recurso. Na tabela abaixo, é possível verificar como a água
está distribuída por pessoa em nível dos Estados brasileiros (MANCUSO & SANTOS, 2003)
Tabela 2 – Disponibilidade per capita em nível dos estados brasileiros.
Situação Estado
Abundância > 20.000
m³/hab.ano
Roraima
Amazonas
Amapá
Acre
Mato Grosso
Pará
Tocantins
Rondonia
Goiás
Mato Grosso do Sul
Rio Grande do sul
Muito Rico > 10.000
m³/hab.ano
Maranhão
Santa Catarina
Paraná
Minas Gerais
Rico > 5.000 m³/hab.ano Piauí
Espirito Santo
Situação correta >2.500
m³/hab.ano
Bahia
São Paulo
Pobre < 2.500 m³/hab.ano
Ceará
Rio de Janeiro
Rio Grande do Norte
Distrito Federal
Alagoas
Sergipe
Situação crítica < 1.500
m³/hab.ano
Paraíba
Pernambuco Fonte: Libânio (2010).
14
2.2. Consumo de água
O homem tem usado a água não só para suprir suas necessidades metabólicas, mas
também para outros fins. Existem regiões no planeta com intensa demanda de água, tais como
os grandes centros urbanos, os polos industriais e as zonas de irrigação. Essa demanda pode
superar a oferta de água, seja pela falta, seja devido à qualidade da água local estar prejudicada
por causa da poluição. Tal degradação da sua qualidade pode afetar a oferta de água e gerar
graves problemas de desequilíbrio ambiental (BRAGA et al., 2005).
Como comentado, a água é utilizada em todos os segmentos da sociedade e está presente
no uso doméstico, comercial, industrial, público e agrícola. De forma geral, pode-se dizer que
a demanda resulta da soma do consumo com o desperdício. O desperdício é caracterizado pelo
uso de quantidades de água além do que é preciso para um determinado fim, como banhos
prolongados, e pelas perdas, como vazamentos na rede de distribuição (PROSAB – ABES,
2006).
A água usada para abastecimento doméstico deve apresentar características sanitárias e
toxicológicas adequadas, tais como estar livre de organismos patogênicos e substâncias tóxicas,
para prevenir danos à saúde e ao bem-estar das pessoas. Organismos patogênicos são aqueles
que transmitem doenças pela ingestão ou contato com a água contaminada, como bactérias,
vírus, parasitas, protozoários, que podem causar doenças (BRAGA et al., 2005).
Ainda de acordo com Braga (2009), é preciso definir a vazão de água usada em cada
aparelho hidráulico-sanitário e assim poder utilizar para achar a vazão total e poder realizar o
dimensionamento do tratamento proposto. Segundo a ABES, cada unidade hidráulico-sanitária
produz um percentual de esgoto residencial, visto na Tabela 3 abaixo.
Tabela 3 – Vazão por unidade hidráulico-sanitária.
Consumo Interno Vazão por unidade hidráulica-
sanitária
Vaso sanitário 30%
Máquina de lavar roupa 18%
Chuveiros 20%
Pia do banheiro 13%
Pia da cozinha 19%
Total 100% Fonte: Braga (2009).
15
A proposta de trata e reuso de águas cinzas feita neste trabalho considerou os dados de
vazão da cidade de Natal do ano de 2013, coletadas no artigo DEEPASK (2018), a partir de
dados do Ministério das Cidades (SNIS). A vazão em Natal no ano de 2013 foi 130,3
L/Habitante/Dia.
2.3. Reuso de águas
Segundo Telles et al. (2010), o reuso de água pode ser entendido como o aproveitamento
do efluente após uma extensão de seu tratamento, com ou sem investimentos adicionais, sendo
o reuso de água considerado uma maneira inteligente para aplicação em diversos setores e por
ser um conceito sustentável dos recursos ambientas.
As técnicas de tratamento de efluentes já existem e a aplicação vai de acordo com a
necessidade, o custo e o objetivo que se almeja. A eficiência do projeto está diretamente ligada
às condições de sua viabilidade técnica e econômica (TELLES et al., 2010).
Apesar da dificuldade de atendimento da demanda, o reuso da água para fins não
potáveis substitui mananciais próximos e de qualidade adequada, o que ajuda no combate ao
problema de escassez. Com a política do reuso, importantes volumes de água potável são
poupados, usando-se a água de qualidade inferior, geralmente efluentes secundários pós-
tratados, para atendimento de finalidades que podem prescindir da potabilidade (ABES, 1997).
A crescente demanda da água tem feito do reuso planejado um tema atual e de grande
importância. Entretanto, é importante considerá-lo mais abrangente que o uso racional ou
eficiente da água. O reuso compreende também o controle de perdas e desperdícios e a
minimização da produção de efluentes e do consumo de água (TELLES et al., 2010).
2.3.1. Tipos de reuso
Quando a água é reutilizada, consideram-se algumas de suas aplicações como reuso,
mesmo de forma direta ou indireta, que decorrem de ações planejadas ou não (UNIÁGUA,
2005 apud TELLES et al., 2010):
• Reuso indireto não planejado das águas: é quando o esgoto, após ser tratado ou
não, é lançado em um corpo hídrico (lago, reservatório ou aquífero
subterrâneo) onde ocorre a sua diluição, e após um tempo de residência, este
16
mesmo corpo hídrico é utilizado como manancial, sendo efetuada a captação,
seguida de tratamento adequado e posterior distribuição da água.
• Reuso indireto planejado das águas: ocorre quando o efluente tratado é
descarregado de forma planejada nos corpos de águas superficiais ou
subterrâneos, para serem utilizados a jusante, de maneira controlada, no
atendimento a algum beneficiário. É necessário que o corpo receptor
intermediário seja um corpo hídrico não poluído, para, através de diluição
adequada, reduzir a carga poluidora a níveis aceitáveis.
• Reuso direto planejado das águas: ocorre quando os efluentes, após o
tratamento, são encaminhados diretamente de seu ponto de descarga até o local
do reuso, não sendo descarregados no meio ambiente, como por exemplo o
reuso de águas cinzas como é feito neste trabalho.
• Reciclagem da água: é o reuso interno da água, antes de ir para o descarte. A
reciclagem funciona como fonte suplementar de abastecimento do uso original
e é um caso particular do reuso direto planejado.
2.3.2. Reuso para fins não potáveis
O reuso para fins não potáveis deve ser considerado a primeira opção para aplicação
urbana, por envolver menos riscos. De acordo com seu emprego, devem ser tomados cuidados
especiais que assegurem o controle da saúde pública, principalmente quando a prática envolve
o contato direto com o usuário: irrigação de gramados, de parques e jardins, lavagens de ruas,
reserva de proteção contra incêndios, sistemas decorativos, descargas sanitárias e lavagens de
trens e ônibus públicos. (HESPANHOL, 1999).
2.4. Águas Cinzas
Segundo Rampelotto (2014), as águas cinzas para reuso são o efluente doméstico que
não possui contribuição do vaso sanitário, ou seja, efluentes gerados pelo uso de chuveiros, pias
de banheiro e da cozinha e de máquinas de lavar roupa.
Por existir uma grande flexibilização de uso de aparelhos sanitários, não se pode
descartar o fato que as águas cinzas são passiveis de conter contaminação. Pode ocorrer,
17
frequentemente, situações de pessoas que fazem higienização no banho após a utilização do
vaso sanitário ou mesmo urinar durante o banho, ou lavagem de ferimentos em qualquer
torneira disponível (RAMPELOTTO, 2014).
A AC são águas residuais com baixo índice de matéria orgânica e bactérias patogênicas,
por medidas de DBO e coliformes fecais, pois são derivadas de chuveiros, pia de banheiro,
tanques etc. Quando são acrescentadas à AC de máquina de lavar roupas, aumenta-se a
concentração de substâncias e, portanto, aumentam os custos de tratamento. Do mesmo modo,
em águas residuais de pias de cozinha/máquina de lavar louça, os índices aumentam ainda mais
devido à grande quantidade de matéria orgânica, óleos e graxas e também pela possível
proliferação de bactérias. Essa água é denominada de “AC escura” (ALLEN et al., 2010 apud
RAMPELOTTO, 2014).
Um tratamento de efluentes depende de sua composição para que se saiba o que é
preciso para retirar as substâncias e microrganismos indesejados. Neste trabalho, foram feitas
as análises físico-químicas e análises quantitativa de sólidos na AC para se determinar um
possível tratamento para essas águas. Com isso, é possível a viabilidade do reuso com a
proposta de ser um tratamento simples e com baixo custo de implementação e manutenção.
2.5.Desinfecção solar
Segundo o trabalho de Meierhofer (2002), a desinfecção solar (SODIS) se baseia na
incidência de radiação solar na água para promover a remoção dos organismos indesejados
presentes nela. A aplicação da SODIS é necessário seguir três parâmetros: uso de garrafas
plásticas de transparentes com volume de até 2 L; exposição solar das garrafas de 5 a 6 horas
sob sol pleno ou céu ligeiramente nublado, das 9:00 horas da manhã às 15:00 horas da tarde;
turvação da água não exceder a 30 NTU.
O sistema de pasteurização solar (SOPAS), utiliza-se apenas o aumento da temperatura,
em torno de 60 a 70 ºC, associados ao tempo necessário para inativação dos microrganismos
indesejados, cerca de 10 minutos para a maioria dos microrganismos. Por essa razão, a SOPAS
está sendo amplamente utilizado em detrimento da SODIS por conseguir tratar um volume
maior de água diário se utilizando um sistema contínuo para aquecimento de água
(RODRIGUES, 2018).
18
3. MATERIAIS E MÉTODOS
Neste trabalho, foram utilizadas águas cinzas coletadas em prédio residencial onde é
feita a proposta de tratamento. A coleta foi realizada utilizando-se 2 baldes de 7 L, uma bacia
de 14 L, uma bombona de 50 L e outra bombona de 20 L. Os baldes foram usados para coleta
da água da pia da cozinha e da pia do banheiro; a bacia, para água do banho; uma bombona de
50 L e uma bombona de 20 L, para misturas. Essas amostras coletadas foram então misturadas
a fim de se obter um efluente único.
Do efluente produzido, foram retiradas alíquotas de 1 L e 2 L e levadas ao laboratório,
para se fazer as análises físico-químicas de pH, turbidez, condutividade, alcalinidade total,
dureza total e determinação de cloretos; análise quantitativa de sólidos e análise qualitativa
microbiológica.
Para a medição de pH e condutividade foram utilizados um peagômetro DM-21
DIGIMED e um condutivímetro DM-31 DIGIMED. Para medição de turbidez, foi usado o
turbidímetro portátil microprocessado TB-1000P MS TECNOPON. As determinações dos
parâmetros físico-químicos e a conservação das amostras foram realizadas conforme
preconizados em APHA (1995)
3.1. Alcalinidade total
Os materiais utilizados para esse procedimento foram:
• Frasco de Erlenmeyer de 250 mL;
• Bureta;
• Pipeta volumétrica;
• Solução indicadora de fenolftaleína;
• Ácido sulfúrico de 0,02 N;
• Solução indicadora de alaranjado de metila.
Foram coletados 100 mL da amostra e introduzidos no frasco de Erlenmeyer,
adicionando-se 3 gotas de fenolftaleína. Quando a amostra ficava rosa, era feita a titulação com
ácido sulfúrico até o descoramento e então adicionavam-se 3 gotas de alaranjado de metila,
continuando-se a titulação. Quando não ficava rosa, eram adicionadas as 3 gotas de alaranjado
de metila e continuado a titulação. O valor do volume gasto foi anotado e calculado com a
seguinte equação.
19
mg de CaCO3L⁄ =
Vácido sulf. x N x 50 x 1000
Vamostra
3.2. Dureza total
Os materiais utilizados para esse procedimento foram:
• Proveta de 100 mL;
• Erlenmeyer de 250 mL;
• Pipeta de 1 mL;
• Indicador negro de eriocromo;
• Espátula;
• EDTA 0,02 N;
• Solução tampão pH 10.
Foram medidos 100 mL da amostra e transferidos para um frasco de Erlenmeyer de 250
mL. Após isso, foi adicionado 1 mL de solução tampão de pH 10, misturando-se bem. Em
seguida, foi adicionado o indicador negro de eriocromo em pó em uma quantidade muito
pequena, quase ínfima, com a espátula, e fez-se a titulação com solução de EDTA 0,02 N até a
coloração mudar de vermelho para azul. O valor do volume gasto foi anotado e usado para
calcular a dureza com a seguinte equação.
mg de CaCO3L⁄ =
VEDTA x N x 50 x 1000
Vamostra
3.3. Determinação de cloreto
Os materiais utilizados para esse procedimento foram:
• Erlenmeyer de 250 mL;
• Proveta de 100 mL;
• Pipeta de 5 mL;
• Bureta graduada;
• Becker de 250 mL;
20
• Água destilada;
• Solução padrão de nitrato de prata;
• Solução indicadora de cromato de potássio.
Foram medidos 100 mL da amostra e levados a um frasco de Erlenmeyer. Em outro
frasco de Erlenmeyer foram colocados 100 mL de água destilada para se fazer a prova do
branco. Foi adicionado 1 mL da solução indicadora de cromato de potássio em cada frasco de
Erlenmeyer. Primeiro, foi titulado com nitrato de prata a prova do branco, até a coloração mudar
de amarelo para marrom, anotando-se o volume gasto. Foi feito o mesmo procedimento com o
Erlenmeyer em que havia a amostra e também anotado o volume. Com os valores de volumes
gastos foram usados para calcular o teor de cloreto com a seguinte equação.
𝑚𝑔 𝑑𝑒 𝐶𝑙𝐿⁄ =
(𝑉𝐴𝑔𝑁𝑂3 𝑎𝑚𝑜𝑠𝑡𝑟𝑎 − 𝑉𝐴𝑔𝑁𝑂3 𝑏𝑟𝑎𝑛𝑐𝑜) 𝑥 𝑁 𝑥 35450
𝑉𝑎𝑚𝑜𝑠𝑡𝑟𝑎
3.4. Análise de sólidos
Para fazer as análises de sólidos das amostras, primeiro foi feita a tara das cápsulas e
membranas que iriam ser utilizadas, após feito isso que foram realizadas as análises.
3.4.1. Tara de cápsulas e membranas
Materiais e equipamentos utilizados:
• Cápsulas;
• Membranas;
• Pinças;
• Quitassato;
• Bomba;
• Mufla;
• Dessecador;
• Luvas.
21
Um a dois dias antes de fazer a coleta para análise, foi realizado a tara das cápsulas e
membranas, da seguinte forma: as cápsulas foram colocadas na mufla à temperatura de 550 ºC
por vinte minutos e, após isso colocadas no dessecador, permanecendo lá por 40 minutos. Na
sequência, foram feitas as pesagens, anotando-se a massa e repetindo-se esse procedimento até
que a massa fosse alterada em apenas 5 unidades na última casa decimal da balança, para se
determinar o valor exato da massa das cápsulas.
Para as membranas, foi utilizado o mesmo método, apenas diferenciando-se porque elas
eram lavadas com água destilada e depois levada à mufla.
3.4.2. Análise dos sólidos da amostra
Materiais e equipamentos utilizados:
• Cápsulas;
• Membranas;
• Pinças;
• Banho maria;
• Capela;
• Quitassato;
• Bomba;
• Estufa;
• Mufla;
• Dessecador;
• Luvas;
• Cone de Imhoff.
Em uma cápsula, foram colocados 100 mL da amostra. Em um quitassato, com auxílio
de uma bomba de vácuo, foi colocada a membrana sobre o filtro para se fazer a filtração de 100
mL da amostra. O líquido filtrado foi colocado em outra cápsula.
As duas cápsulas foram levadas para o banho-maria dentro da capela, a fim de evaporar
todo o líquido de dentro das cápsulas. Com a evaporação completa, as cápsulas foram colocadas
na estufa por 1 hora e, depois, no dessecador por 40 minutos. Após retirar as cápsulas do
dessecador, elas foram pesadas e determinadas as massas de sólidos totais (ST), sólidos
dissolvidos totais (SDT) e sólidos suspensos totais (SST).
22
Depois de pesadas, as cápsulas foram colocadas na mufla à uma temperatura de 550 ºC,
permanecendo lá por 20 minutos de onde foram levadas para o dessecador por 40 minutos.
Após passado esse tempo, foram pesadas e determinadas as massas de sólidos totais fixos
(STF), sólidos dissolvidos fixos (SDF) e sólidos suspensos fixos (SSF). Para determinar a
quantidade de sólidos voláteis, foi feita a diferença entre os sólidos totais e os fixos, e
encontrando-se os valores de sólidos totais voláteis (STV), sólidos dissolvidos voláteis (SDV)
e sólidos suspensos voláteis (SSV).
Para análise dos sólidos sedimentáveis, foi colocado 1 L da amostra no cone de Imhoff
graduado e esperado por uma hora a completa sedimentação a fim de ser fazer a medição.
3.5. Análise microbiológica
Material e equipamentos utilizados:
• Meio Colilert (pó);
• Frasco estéril;
• Estufa incubadora regulada a 35 ºC.
Foram colocados 100 mL da amostra em um frasco estéril, ao qual se adicionou o meio
Colilert (pó) e água contendo Escherichia coli. Depois de feita a mistura, foram colocados os
frascos com a mistura dentro de uma estufa incubadora a 35 ºC por 24 horas.
Após esse tempo, foram retiradas as amostras da incubadora e colocadas em frente à luz
ultravioleta, observando-se e comparando-se com a amostra positiva para E. coli se havia
fluorescência.
23
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1.Análise físico-química da água cinza
As análises, como previsto, variaram muito devido ao efluente da pia da cozinha ter
grande variação dependendo da quantidade de gordura e sais contidos na louça que foi lavada.
A Tabela 4, a seguir, mostra o resultado das 5 amostras analisadas.
Tabela 4 – Parâmetros físico-químicos das amostras de água cinza.
Fonte: autoria própria.
Os resultados das análises foram colocados em gráficos para se observar os
comportamentos do pH, condutividade e turbidez e qual a relação que esses três parâmetros
possuem.
Figura 1 – Gráfico do pH das amostras de água cinza.
Fonte: autoria própria.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 2 3 4 5
pH
Unidade 1ª 2ª 3ª 4ª 5ª
pH - 8,57 5,72 6,08 7,70 7,07
Condutividade μS/cm 617 161 226 475 1173
Turbidez NTU 42 144 86 61 92
Alcalinidade
mg de
CaCO3 / L 86 32 40 54 180
Dureza
mg de
CaCO3 / L 30 12 18 20 -
Cloreto mg de Cl− / L 37,49 21,49 19,49 27,99 42,48
24
Figura 2 – Gráfico de condutividade das amostras de água cinza.
Fonte: autoria própria.
Figura 3 – Gráfico de turbidez das amostras de água cinza.
Fonte: autoria própria.
Como é possível perceber, o pH e a condutividade seguem o mesmo padrão, com
exceção da última amostra, em que a condutividade aumenta, mas não o pH, enquanto que a
turbidez segue o caminho contrário, ocorrendo um aumento da turbidez quando o pH abaixa.
Diante disso, pode-se concluir que o pH aumenta com a maior quantidade de sais
dissolvidos na água, o que ocasiona no aumento da concentração iônica, aumentando assim a
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1 2 3 4 5
Condutividade
0
20
40
60
80
100
120
140
160
1 2 3 4 5
Turbidez
25
basicidade da água. Além disso, a existência de sólidos dissolvidos em grande quantidade e a
de sólidos suspensos em pouca quantidade faz com que a turbidez do efluente seja baixa.
Para analisar o comportamento da alcalinidade, dureza e teor de cloretos, os dados das
análises em questão foram plotados em um mesmo gráfico a fim de facilitar a visualização e
relação entre esses parâmetros.
Figura 4 – Gráfico de alcalinidade, Dureza e Teor de cloreto das amostras de água cinza.
Fonte: autoria própria.
Os parâmetros químicos da água, como visto no Figura 4, exceto para a última amostra,
aponta uma relação em que todos apresentam o mesmo comportamento. Foi observado que a
AC possui maior alcalinidade que dureza, provando ser uma água “mole” e com pouca
concentração de cloreto.
A partir dos parâmetros analíticos, pode-se supor que os mesmos apresentam
comportamentos que podem ser associados à quantidade de sólidos dissolvidos.
As concentrações de carbonato de cálcio e íons de cloro na água não altas e, por isso,
será mais fácil e mais rápido fazer o tratamento desse efluente para enquadrá-lo dentro da faixa
de cada um desses parâmetros para o uso que este trabalho está propondo.
Foi feito o tratamento estatístico dos dados a fim de se ter uma melhor análise e uma
discussão mais enriquecedora. Os dados foram colocados na Tabela 5 como mostrado a seguir.
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
1 2 3 4 5
Análise Química
Alcalinidade
Dureza
Teor de Cloreto
26
Fonte: autoria própria.
O coeficiente de variação ficou bem alto devido à alta variação entre as amostras. Os
parâmetros que menos variaram foram o cloreto, a dureza e a turbidez. Os outros parâmetros
variaram, provavelmente, em função da qualidade do efluente da pia da cozinha e do efluente
proveniente do banho, devido à quantidade de gordura, sal e açúcar na louça e aos componentes
das fórmulas de produtos para corpo e cabelo usados nos banhos.
4.2. Resíduo sólido na água cinza
A verificação quantitativa dos resíduos sólidos presentes na água é de fundamental
importância para complementar as análise físico-químicas e, assim, determinar o tratamento
adequado ao efluente. Foram feitas as análises de sólidos totais (ST), sólidos dissolvidos totais
(SDT), sólidos suspensos totais (SST), sólidos totais fixos (STF), sólidos dissolvidos fixos
(SDF), sólidos suspensos fixos (SSF), sólidos totais voláteis (STV), sólidos dissolvidos voláteis
(SDV) e sólidos suspensos voláteis (SSV). A determinação de sólidos sedimentáveis foi feita
apenas uma vez e, como não havia grande quantidade, como mostrado na figura 5, não foi
possível fazer sua medição, logo, o procedimento não foi utilizado novamente.
Figura 5 – Sólidos sedimentáveis no cone de Imhoff.
Fonte: autoria própria.
Tabela 5 – Tratamento estatístico dos parâmetros físico-químicos.
MÉDIA MEDIANA DESVIO
PADRAO MÁXIMO MÍNIMO
COEFICIENTE DE VARIAÇÃO
pH 7,0288 7,07 1,165142566 8,57 5,724 0,165766926 Condutividade 530,4 475 403,9242503 1173 161 0,761546475
Turbidez 85 86 38,58756276 144 42 0,453971327 Alcalinidade 78,4 54 60,42185035 180 32 0,770686867
Dureza 20 19 7,483314774 30 12 0,374165739 Cloreto 29,788 27,99 9,981809455 42,48 19,49 0,335094986
27
Fonte: autoria própria.
A Tabela 6 mostra os valores quantitativos dos sólidos na água. Na análise da primeira
amostra, houve um problema nos sólidos dissolvidos, pois a cápsula em que se estava fazendo
a medida mostrou durante o processo, a presença de sólidos brancos quando se estava
evaporando a água no banho maria e, mesmo medindo a massa depois de passar pela estufa e
mufla, a massa dessa cápsula foi muito maior que a capsula de sólidos totais.
Assim como a análise físico-química os resultados foram muito variados justamente
pelo que foi dito anteriormente discutindo a análise físico-química, que a qualidade das
amostras depende muito dos compostos que haviam na louça e no banho. Sendo assim muito
coerente com os resultados da análise discutida anteriormente.
Com a figura 6, é possível perceber que a maior parte dos sólidos na água são os sólidos
totais voláteis. Como o resultado da última amostra apresentou um valor bem alto para sólidos
totais e voláteis totais, não é possível detectar detalhadamente os outros sólidos pelo gráfico
acima. Por isso, o gráfico foi refeito, formatando-se o eixo vertical para poder analisar melhor
os teores de sólidos na figura 7.
Tabela 6 – Quantidade de sólidos nas amostras de água cinza.
Unidade (mg/L) 1ª 2ª 3ª 4ª 5ª
ST 4026 423 380 528 11091
SDT - 256 321 522 1130
SST 67 88 60 23 89
STF 467 101 191 364 968
SDF 313 119 182 365 828
SSF 33 - 5 0 22
STV 3559 322 189 164 10123
SDV - 137 139 157 302
SSV 34 - 55 23 67
28
A partir dos resultados das análises dos sólidos foi plotado um gráfico de linha para
observar como eles se comportam, a relação entre eles e saber os tipos de sólidos mais presentes
na água.
Figura 6 – Gráfico dos sólidos presentes na água cinza.
Fonte: autoria própria.
Figura 7 – Gráfico de sólidos na água cinza detalhados.
Fonte: autoria própria.
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
1 2 3 4 5 6
Sólidos na água cinza
ST
SDT
SST
STF
SDF
SSF
STV
SDV
SSV
0
400
800
1200
1 2 3 4 5 6
Sólidos na água cinza
ST
SDT
SST
STF
SDF
SSF
STV
SDV
29
Os sólidos totais e os totais voláteis, entre a segunda e a quarta amostra, apresentaram
valores baixos em relação a primeira e última amostra, ficando esses valores bem próximos aos
sólidos dissolvidos totais, totais fixos e dissolvidos fixos. Isso se deve, provavelmente, pelo
efluente proveniente da pia da cozinha que pode ter carreado uma quantidade maior de sais e
compostos como açúcar em relação a quantidade de gordura. A primeira e a última amostras,
por sua vez, apresentavam maior quantidade de gordura e sólidos suspensos, e isso acarretou
uma turbidez maior, complementando o que já foi discutido anteriormente.
Dos sólidos totais, a maior parte deles está presente como sólidos dissolvidos voláteis,
mostrando uma característica de uma água com muita matéria orgânica.
Foi feito também um tratamento estatístico para saber os valores de média, mediana,
desvio padrão, máximo, mínimo e coeficiente de variação e, assim, poder ter-se uma previsão
dos sólidos para saber como trata-los.
Tabela 7 – Tratamento estatístico dos sólidos.
Fonte: autoria própria.
Com os dados da tabela 7, pôde-se verificar que a variação e o desvio padrão das análises das
amostras foi muito alto, como discutido acima e, em cima desses dados, foi feita uma base para
propor e dimensionar um tratamento.
4.3. Análise microbiológica
A análise microbiológica foi feita pelo método de Colilert para análise qualitativa,
apenas para verificar a presença de coliformes totais e E. Coli. Porém, o meio Colilert em pó
do laboratório de engenharia de alimentos não era adequado e não pôde-se analisar os
coliformes totais. Porém, na análise sob a luz ultravioleta, com um recipiente positivo para E.
MÉDIA MEDIANA DESVIO
PADRAO MÁXIMO MÍNIMO
COEFICIENTE DE VARIAÇÃO
ST 3289,6 528 4629,085471 11091 380 1,407187947 SDT 557,25 421,5 398,2673934 1130 256 0,714701469 SST 65,4 67 26,91282222 89 23 0,411511043 STF 418,2 364 339,0556002 968 101 0,810749881 SDF 373,5 313 278,8427872 828 119 0,746567034 SSF 15 5 15,25341492 33 0 1,016894328 STV 2871,4 322 4303,580521 10123 164 1,498774299 SDV 183,75 148 79,34471207 302 137 0,431807957 SSV 44,75 34 19,90602924 67 23 0,444827469
30
coli, foi possível enxergar a ausência do microrganismo citado nas amostras, como mostra na
figura 8.
O frasco que ficou fluorescente sob a presença de luz ultravioleta a 365 nm está positivo
para E. Coli e o frasco sem fluorescência foi o da amostra de água cinza. Assim, foi concluído
que não havia presença de E. Coli na amostra.
Figura 8 – Amostra coletada de água cinza a esquerda e amostra positiva para E. Coli. a direita, expostas a luz
UV.
Fonte: autoria própria.
31
5. PROPOSTA DE TRATAMENTO DA ETE
De acordo com o resultado das análises físico-químicas e quantitativas de sólidos das
amostras de água cinza do local onde foi proposto o tratamento, foi visto que, para o reuso não
potável em irrigação paisagística e para vaso sanitário, não é preciso um tratamento minucioso.
As águas cinzas da residência em que foram coletadas apresentam grande quantidade de
gordura, sabão, tensoativos e poucos sólidos inorgânicos e alguns açúcares. Então, foi pensado
em um tratamento simples e de baixo custo para a finalidade do reuso dessa água.
O tratamento proposto é constituído de tela, caixa de gordura, filtro de cascalho, areia e
carvão e um coletor solar para a pasteurização da água.
Figura 9 – fluxograma do tratamento proposto
Fonte: autoria própria.
32
6. DADOS DO PROJETO
Primeiramente, para fazer os cálculos do projeto e dimensionamento, é preciso obter a
vazão do sistema. Como mencionado na revisão bibliográfica a vazão, adotada foi de 130,3
L/Hab./Dia. Considerando-se que o prédio onde é proposto o tratamento das águas cinzas possui
3 apartamentos e 3 quitinetes, e supondo que no apartamento do terceiro andar, com três
quartos, more 4 pessoas; no segundo e no primeiro, de dois quartos, more 3 pessoas; e, em cada
quitinete, 1 pessoa, somando-se então 13 pessoas. Então, a vazão calculada de todos os
aparelhos hidráulicos-sanitários que geram águas cinzas, foi de 1185,73 L/Dia.
Para o peneiramento, foi escolhida uma tela com dimensões de 0,7 m de comprimento
e 0,5 m de largura (área de 0,35 m²), a fim de reter melhor os sólidos grosseiros, mas também
para não haver uma perda de carga alta, foi escolhido a uma malha com Mesh 120 e abertura
de 0,125 mm, área livre de 0,00004375 m² e perda de carga de 0,014 m.
De acordo com a NBR 8160: 1999, para três a doze cozinhas deve ser usada uma caixa
de gordura dupla (CGD), cilíndrica, com dimensões mínimas de 0,6 m de diâmetro interno,
parte submersa do septo de 0,35 m e capacidade de retenção de 120 L. Com essas dimensões,
foi calculada a altura e área da CGD resultando em 0,424 m e 0,8 m², respectivamente.
Foi escolhida a filtração direta descendente (FDD) com múltiplas camadas e em degraus
sendo cada meio filtrante em um degrau. Foram escolhidos três meios filtrantes: areia, carvão
e granada. A granada ficará no primeiro degrau, a areia no segundo e o carvão no terceiro. Cada
degrau possui uma área de 0,0625 m² e uma altura de 0,25 m, com uma área total de 0,1875 m².
A taxa de filtração foi de 216,8192 m³/m²/h. Segundo Di Bernardo (1993), as características
gerais dos meios filtrantes empregados na FDD são as seguintes:
- Camada de granada:
• tamanho dos grãos: 0,21 a 0,59 mm
• tamanho efetivo: 0,25 a 0,35 mm
• coeficiente de desuniformidade: ≤ 1,5
33
- Camada de areia:
• tamanho dos grãos: 0,421 a 2,00 mm
• tamanho efetivo: 0,2 a 0,4 mm
• coeficiente de desuniformidade: ≤ 1,5
- Camada de carvão:
• tamanho dos grãos: 0,71 a 2,40 mm
• tamanho efetivo: 0,9 a 1,3 mm
• coeficiente de desuniformidade: ≤ 1,5
Foi escolhido o sistema de pasteurização solar da água (SOPAS) para a desinfecção por
ser um sistema que funciona melhor com grandes volumes de água. A SODIS é um método de
desinfecção solar que deve ser estudada a fim de melhorá-la para que possa ser utilizada
também para grandes volumes de água. O sistema de pasteurização é um equipamento
disponível no mercado, sendo mais viável comprá-lo que construí-lo. Assim, foi escolhido o
coletor solar disponibilizado em várias lojas, como a Komeco, cujo web site deles onde possui
todas as informações sobre o coletor. O coletor deve possuir capacidade de aquecimento para
uma vazão de 49,4 L/h, como calculado, para atender a necessidade do tratamento, e possuir os
parâmetros adequados de desinfecção. De acordo com as especificações conseguidas no
referido web site, o coletor é feito de cobre, possui 7 tubos, uma área de 1 m² e uma produção
de energia de 77,6 kWh/mês. A área total calculada para a miniestação foi de 2,34 m² para o
tratamento proposto neste trabalho.
34
7. CONCLUSÃO
De acordo com a proposta de tratamento apresentada neste trabalho, o custo de
implementação e manutenção são baixos devido a simplicidade do tratamento, a não ser pela
aquisição do coletor solar comercial indicado. O objetivo principal é evitar o desperdício e
realizar o aproveitamento de água que ocorre nas residências, atualmente.
Foi visto, também, que há muita variação das análises físico-químicas nas amostras das
águas cinzas e, por isso, não há como ser feito um tratamento específico para alguns poluentes
nessas águas, principalmente os poluentes emergentes, que, haja vista a dificuldade e o custo
elevado envolvidos.
Por fim, é recomendada, para trabalhos posteriores, a realização de uma pesquisa sobre
desinfecção solar (SODIS), cuja viabilidade não foi possível por não ser eficiente para grandes
volumes de água. Entretanto, a pasteurização solar da água é uma excelente maneira de
desativar os microrganismos patogênicos.
35
8. REFERÊNCIAS
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Nucleares, Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2011.
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