Eco_saneamento_mestrado_16_07_2010

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2/5/2011
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Msc. Monica Pertel
Introdução
� Ciclo comum da água nos sistemas de abastecimento e 
esgotamento sanitário:
� Captação de água;
� Tratamento;
� Distribuição;
� Usos...
� Geração de água residuária;
� Coleta;
� Transporte ;
� Tratamento e disposição final.
O consumo de água residencial pode constituir mais da 
metade do consumo total de água nas áreas urbanas.
Região metropolitana de Minas Gerais � 83%
Região metropolitana de São Paulo � 84,4%
Vitória � 85%
Fonte: Rodrigues, 2005 e Penna et al., 2006
Usos ...
� Consumo urbano de água
� Consumo comercial;
� Consumo público;
� Consumo industrial;
� Consumo residencial
Potável
Não potável
Distribuição do consumo de água na 
residência
Em média, 40% do total de água consumida em uma residência é 
destinado aos usos não potáveis;
A bacia sanitária representa em média 23% do total. (GONÇALVES, 
2006). 
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Tratamento de Esgoto Sanitário
Produção de águas residuárias em residências:
Consumo de água potável: Produção de águas residuárias:
Modelo Convencional
Centraliza a distribuição 
e tratamento de esgoto
ECOSAN
Produção de águas residuárias em residências:
Consumo de água potável: Produção de águas residuárias:
� Qual é a qualidade da água utilizada na bacia 
sanitária?
� Qual deveria ser?
Distribuição do consumo de água na 
residência Proposta: segregação das águas residuárias, com o objetivo de eliminar e 
reutilizar os efluentes do esgoto doméstico (urina, fezes e água cinza). 
Fonte: Adaptado de GANROT, 2005
ECOSAN – Saneamento Ecológico
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Normatização de usos de fontes alternativas 
de água nas edificações
Parâmetros
Manual de "Conservação e reúso de 
água em edificações" 
Classe 1 ( FIESP, 2005)
pH 6.0 -9.0
Cor (UH) = 10
Turbidez (NTU) = 2
Óleos e Graxas (mg/l) = 1
DBO (mg/l) =10
Coliforme Fecal (NMP/100ml) não detectáveis
Compostos Orgânicos Voláteis ausentes
Nitrato (mg/l) = 10
Nitorgênio Amoniacal (mg/l) = 20
Nitrito (mg/l) = 1
Fósforo Total (mg/l) = 0,1
SST (mg/l) = 5
SDT (mg/l) = 500
http://www.fiesp.com.br/publicacoes/pdf/ambiente/reuso.pdf
Águas cinzaÁguas cinza
� Água cinza � Água de reúso
Águas cinza 
ETACETAC
ReservatórioReservatório
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Produção de Água Cinza em residências:
Produção de água cinzas Consumo de água Potável
Clima Costumes da população
Cultura Classe social 
Disponibilidade de água
Variável:
Corresponde de 50 a 80% de 
todo o esgoto doméstico.
Fonte: Al-Jayyousi (2003)
Águas cinza 
� Sistema hidro sanitário
� Duplo;
� Água potável – concessionária;
� Água de reúso – Estação de Tratamento de Águas Cinza - ETAC.
Edificação educacional – Parque experimental 
ETE-UFES. 
Fonte: Bazzarela, (2005).
Águas cinza 
Águas cinza Aplicação
Edificação dotada de reúso – Núcleo Água
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Aplicação
Fachada Hotel em Macaé - RJ ETAC em escala real
Aplicações
� Localizado na Capital do Espírito Santo;
� Vazão média 11,22m3/dia;
� Atende uma população de cerca de 160 pessoas.
Fachada do edifício e ETAC em escala real
Modelos de aplicação
UASB
FBAS
DEC
30 aptos (2 por andar)
1 Térreo
1Pavimento técnico (ETAC)
2 Pavimentos de garagem
15 Pavimentos de apartamentos
1 Cobertura (área de lazer)
20 pavimentos
Sistema de Reúso de Água Cinza
Pavimento Acessórios
Térreo 1 chuveiro e 5 pias
4º ao 18º andar 
(apartamentos)
4 chuveiros, 6 pias, 1 
tanque e 1 máquina 
de lavar roupas
Cobertura 
(área lazer)
2 chuveiros e 5 pias
ETACETACETACETAC
Reservatório inferior 
de água de reúso
Reservatório 
superior de 
água de 
reúso
Reservatório 
de água 
potável
ETACETACETACETAC
Reservatório inferior 
de água de reúso
Reservatório 
superior de 
água de 
reúso
Reservatório 
de água 
potável
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ETAC
Fluxograma da Estação de tratamento de 
água cinza:
Legenda:
Rac: reator anaeróbio compartimentado
FBAS: Filtro biológico aerado submerso
DEC: Decantador
TQE: Tanque de equalização
FT: Filtro terciário
CLOR: reservatório inferior de cloração
Vista da ETAC
ETAC
6 módulos + Filtro terciário
27 m2
Tratamento Anaeróbio
Tratamento Aeróbio
Reator anaeróbio compartimentado (RAC)
Filtro Biológico Aerado Submerso (FBAS) + 
Decantador
Filtro terciário + DesinfecçãoTratamento Terciário
Condições Operacionais da ETAC
Condições Operacionais RAC FBAS DEC FT
TDH (h) 27,2 15 9,3 5,6 9,3 5,6 0,1
Velocidade Ascendente do Fluxo 
(m/h)
0,1 0,04 0,3 0,13 -
Carga Superficial Aplicada 
(m3m-2dia-1)
2,3 1,01 6,8 3,0 6,8 3,1
Carga Orgânica Volumétrica 
(Kg DQO m-3dia-1)
0,3 0,24 0,3 0,22 0,16 0,13
Della Valentina, 2009
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Eficiências médias de remoção da ETAC
Turbidez SST SSD Cor
89% 82% 98% 82%
Eficiências de remoção – Turbidez, sólidos e cor 
Vaz, 2009.
Eficiência de remoção da ETAC – Matéria 
Orgânica
Eficiência média de remoção da ETAC
DQO DBO5
91% 89%
Vaz, 2009.
Setorização do consumo - (m³/dia) 
� Todos os setores da edificação
Apartamentos 
reúso 19%
Apartamentos 
potável 68%
Comum reúso 
3%
Comum potável 
2%
Lazer reúso 1%Lazer potável 
7%
Comum reúso 3%
Comum potável 
2%
Lazer reúso 1%Lazer potável 7%
Apartamentos 
reúso 19%
Apartamentos 
potável 68%
Bacia sanitária
Bacia sanitária
Rega de jardim
Limpeza externa
Bacia sanitária
Limpeza externa
Pertel, 2009 
MonitoramentoMonitoramento
Apartamentos
R=2,8
R=2,8
R=3,5
R=3,5R=3,6R=3,6
R=3,8
0
3000
6000
9000
12000
15000
18000
Seg Ter Qua Qui Sex Sáb Dom
Dia da semana
C
on
su
m
o 
(l) Potável
Não potável
R = Potável 
 Não potável
Della Valentina, 2009
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Área de lazer
R=30,9R=13,2
R=1,3
R=70,2
R=5,3
R=4,2
R=14,8
0
1000
2000
3000
4000
Seg Ter Qua Qui Sex Sáb Dom
Dia da semana
C
on
su
m
o 
(l
)
Potável
Não potável
R = Potável 
 Não potável
MonitoramentoMonitoramento
Della Valentina, 2009
Área comum
R=0,5
R=0,9
R=0,7
R=1,1
R=0,5
R=0,9
R=0,7
0
200
400
600
800
1000
1200
Seg Ter Qua Qui Sex Sáb Dom
Dia da semana
C
o
ns
u
m
o 
(l) Potável
Não potável
R = Potável 
 Não potável
MonitoramentoMonitoramento
Della Valentina, 2009
Oferta de água cinza e demanda de água de 
reúso
0
50
100
150
200
250
300
Seg Ter Qua Qui Sex Sáb Dom
(Dias da semana)
 (
L
/h
ab
.d
ia
-1
)
Água cinza (oferta) Água de reúso (demanda)
Água de reúso corresponde 
a aproximadamente 32% da 
água cinza gerada
Água de reúso corresponde a 
aproximadamente 22% da 
água consumida 
Pertel, 2009 
Aplicação
Edificação dotada de reúso – Núcleo Água
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Aproveitamentos
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Aproveitamentos
Fachada Hotel em Macaé - RJ ETAC em escala real
Aproveitamentos
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Aproveitamentos
� Localizado na Capital do Espírito Santo;
� Vazão média 11,22m3/dia;
� Atende uma população de cerca de 160 pessoas.
Fachada do edifício e ETAC em escala real
Águas amarelasÁguas amarelas Águas amarelas
As residências são fontes de consumo de água e desperdício
de nutrientes
URINA
FONTE N:P:KN:P:K
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FLUXO CIRCULAR
Transporte 
e 
estocagem
Destruição 
dos 
patógenos
Pessoas
Fertilizant
e seguroPlantações
Aliment
o
Excretas
Plantas
Águas amarelas
35 a 45%
Fertilizantes Químicos
Águas amarelas
FORMAS DE UTILIZAÇÃO NA AGRICULTURA
URINA
ESTOCAGEM E REUSO
EVAPORAÇÃO
USO DIRETO
CRISTAIS
Zancheta, 2008
Etapas do gerenciamento proposto pelo Ecosan Tratamento
Temperatura de
estocagem (oC).
Tempo de
estocagem
(meses)
Possíveis patógenos 
presentes na urina 
após estocagem 
Cultivos recomendados
4 ≥ 1 Vírus e protozoários Alimentos cultivados e 
forragem que serão 
processados.
4 ≥ 6 Vírus Alimentos cultivados que 
serão processados, 
forragem .
20 ≥ 1 Vírus Alimentos cultivados que 
serão processados, 
forragem .
20 ≥ 6 Provavelmente nenhum Todo tipo de cultivo .
Fonte: (SCHÖNNING, C., 2004).
Águas Amarelas
Adaptado de: Zancheta, 2008
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Disposição na Agricultura
Nutrientesna urina humana e a quantidade de fertilizante necessária para 
produzir 250Kg de grãos/ano.
Compostos Urina Quantidade de Fertilizante
500 L necessária
Nitrogênio (N) 4,0 Kg 5,6 Kg
Fósforo (P) 0,4 Kg 0,7 Kg
Potássio (K) 0,9 Kg 1,2 Kg
N + P + K 5,3 Kg 7,5 Kg
(71%)
Fonte: WOLGAST,1993
Águas Amarelas
Adaptado de: Zancheta, 2008
Águas amarelas
Etapas do gerenciamento proposto pelo Ecosan Dispositivos de Coleta
Para Urina
Para Fezes
Primeiro na 
Suécia,1990
Mictórios
Feminino Masculino
JOHANSSON,
2000
Águas amarelas
Tanques de estocagem Irrigação
Transporte
Etapas do gerenciamento proposto 
pelo Ecosan
Dispositivos de Estocagem, 
Transporte e Aplicação
Fonte: JOHANSSON, 2000 
Águas amarelas
Nova concepção urina
fezes
PROJETO HIDRO-SANITÁRIO
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Coleta 
Águas amarelas
Tratamentos Possíveis Estocagem
Urina
Processo convencional de armazenamento
Urina � estéril e estabilizada físico-química 
e biologicamente
6 meses � reservatórios escuros e 
fechados, para minimizar a transmissão de
doenças.
Zancheta, 2008
Fechada
Compressor
Vazão1L/min
Estocagem
Aberta Fechada
Aerada
Aberta
Zancheta, 2008
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Águas amarelas
Tratamentos Possíveis Redução de Volume
Evaporação
pH
Urina + Ácido Urina
.A perda de amônia pode ser evitada utilizando a acidificação e o
consumo de energia ela utilização da energia solar. (Wieland (1994))
Dois desafios principais: a perda 
de amônia e o consumo de 
energia.
Zancheta, 2008
Evaporação
Água Urina Fresca UF com pH baixo
Urina Estocada UE com pH baixo
3 L
Zancheta, 2008
Águas amarelas
Técnicas de estocagem e redução de volume
Estocagem Evaporação
Zancheta, 2008
AplicaçãoAplicação
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O colapso de água alertou para a problemática da água:
– necessidade de mudança de atitudes,
– melhoria nos sistemas de gerenciamento de água potável e de
águas residuárias,
– implantação de um Programa de Conservação de Água para a
EACF.
Aplicação
Planta de setorização do consumo de água da EACF
Programa de conservação Consumo por Atividade distinta
Rubim, 2010
• Porcentagens sobre 
consumo bruto de 
água (L/dia)
Lavanderia
22%
Laboratórios
1%
Cozinha
13%Aquários
7%
Banheiros
54%
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Baseado no diagnóstico do uso da água na EACF, foram
propostas substituições de equipamentos
convencionais por economizadores de água.
Os resultados foram direcionados para a avaliação dos
equipamentos disponíveis no mercado nacional e sua
viabilidade técnica, econômica, logística, operacional
e cultural.
Equipamentos economizadores de água
Águas marrons ou negrasÁguas marrons ou negras Eco san
Rebouças, 2010 
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Fezes - Características
Decaimento de microorganismos
Rebouças, 2010 
Opções para a coleta Opções de coleta
Digestão anaeróbica
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Opções de coleta Opções de coleta
Sanitários compostáveis
Sanitários compostadores
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Tratamento
� Compostagem
Rebouças, 2010 
Vasos compostadores - projeto
Rebouças, 2010 
Vasos compostadores/secos
Rebouças, 2010 
Compostagem
Rebouças, 2010 
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Compostagem
Aparência inicial do composto e o composto após 30 dias
Rebouças, 2010 
Aplicação
� Utilizada para enriquecer solos pobres, melhorando a sua estrutura e
permitindo uma boa fertilidade;
� Fonte de nutrientes: N, P, Zn, Cu, Co...
� Condiciona o solo proporcionando a recuperação de solos erodidos e
uma alcalinidade prolongada;
� Aumenta a capacidade das plantas de absorver nutrientes, fornecendo
substâncias que estimulam seu crescimento;
� Facilita a aeração do solo, retêm a água e reduz a erosão provocada
pelas chuvas.
Águas azuisÁguas azuis Águas Azuis
Esgoto Doméstico
Água Amarela
(Urina)
Água Marrom
(Fezes)
Fertilizante
líquido ou
sólido
Biogás,
condicionante 
do solo
Irrigação,
reúso 
direto, etc.
Fonte de 
água
Filtração,
tratamento
biológico.
Leito de cultivo,
trat.Biol.,
tecnologia de
membrana
Água Cinza
(Chuveiro,pias, 
etc.)
Água Azul
(Chuva)
Estocagem, 
congelamento,
precipitação e 
evaporação
Digestor 
Aneróbio, 
compostagem
Fonte: Adaptado de GANROT, 2005
Fonte alternativa de água
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Água de chuva
USOS
� Alimentação de bacias sanitárias e mictórios;
� Irrigação de jardins, pomares e outros cultivos;
� Limpeza de pavimentos, paredes, pátios, peças e equipamentos industriais e veículos;
� Reserva de incêndio;
� Recarga de aquíferos;
� Ar condicionado central ou sistemas de resfriamento;
� Espelhos e fontes d`água.
Usos
Aproveitamento 
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Sistema de coleta, 
armazenamento e tratamento
Bastos, 2007 
Tubo de PVC
Diâmetro = 300mm
Altura = 2,0 m
Camadas Espessura 
(m)
Tamanho dos 
grãos (mm)
Suporte 0,1 1,7 – 3,17
Leito 
Filtrante
0,9 0,2 – 1,2 
Tratamento
Bastos, 2007 
PVC
Escoamento livre 
lâmpada de 8W 
D=100mm
C= 450mm
Reator UV
Tratamento
Bastos, 2007 
Pesquisa água de chuva
Annecchini, 2005 
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Annecchini, 2005 
Pesquisa água de chuva
Aproveitamentos
Projeto de captação Projeto de captação
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Aproveitamentos
Aproveitamentos
� O designer holandês Bas van der Veer desenvolveu «Uma gota de
água», que é um tonel de chuva que torna a conservação da água
realmente fácil, providenciando um regador que é enchido
automaticamente quando chove. Desta forma, o usuário não tem que
encher o recipiente com a nossa preciosa água da torneira, mas usa a
água “grátis” da chuva para regar o jardim.
Aproveitamento
� A consideração da água de chuva ainda é tímida nas políticas de recursos
hídricos, saneamento, defesa civil, agricultura;
� Mas há norma da ABNT e vários municípios com legislações específicas
(Guarulhos, Curitiba, SP).
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Água de chuva
� A hidrovia subterrânea é a maior no mundo, fica em
Tókio e possui:
� 32m de diâmetro, 65m de profundidade;
� silos de contenção de concreto que são conectados por
64 km de túneis a 50 metros abaixo da superfície;
� Todo o sistema é alimentado por turbinas de 14 mil
cavalos-força que consegue bombear 200 toneladas de
água por segundo;
� O objetivo é contenção de enchentes e abastecimento
público.
Obrigada!
mpertel@gmail.com
Referências: Dissertações de mestrado
� ANNECCHINI, P.; V.; K. Aproveitamento da Água da Chuva Para Fins Não Potáveis na Cidade de Vitória (ES). 2005. Dissertação de 
mestrado. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória, 2005.
� BASTOS, P.; F. Tratamento de Água de Chuva Através de Filtração Lenta e Desinfecção UV. 2007. Dissertação de mestrado. Programa
de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental.Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória, 2007.
� BAZZARELLA, B.; B. Caracterização e aproveitamento de água cinza para uso não potável em edificações. 2005. Dissertação de
mestrado. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. UniversidadeFederal do Espírito Santo, Vitória, 2005.
� DELLA VALENTINA, S.; R. Gerenciamento da qualidade e da quantidade de água cinza em uma edificação residencial de alto padrão
com vistas ao seu reúso não-potável . 2009. Dissertação de mestrado. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental.
Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória, 2009.
� PERTEL, M. Caracterização do Uso da Água e da Energia Associada à Água em uma Edificação Residencial Convencional e uma
Dotada de Sistema de Reúso de Águas Cinza. 2009. Dissertação de mestrado. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental.
Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória, 2009.
� REBOUÇAS, C.; THAIS. Estabilização e higienização de fezes humanas através de compostagem em regime de batelada. 2010.
Dissertação de mestrado. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória, 2010.
� SOARES, R.; G. Desenvolvimento de Soluções Alternativas para Conservação de Água na Estação Antártica Comandante Ferraz.
2010. Dissertação de mestrado. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória,2010.
� VAZ, O.; L. Avaliação do risco microbiológico decorrente do reúso de águas cinza em uma edificação residencial de alto padrão.
2009. Dissertação de mestrado. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória,
2009.
� ZANCHETA, G.; P. Recuperação e Tratamento da Urina Humana Para Uso Agrícola. 2008. Dissertação de mestrado. Programa de Pós-
Graduação em Engenharia Ambiental. Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória, 2008.