AULA3_Conservação e reúso_2015

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Conservação e Reúso da Água
 GESTÃO AMBIENTAL
Gerenciamento de atividades que buscam utilizar os recursos naturais de maneira sustentável, que deve ser aplicada a qualquer organização que esteja direta ou indiretamente relacionado ao meio ambiente. 
A Gestão Ambiental consiste em:
Gerir, controlar e conduzir os processos de produção de bens e prestação de serviços, de modo a preservar o ambiente físico (água, ar, solo, fauna, flora e os recursos naturais) e a integridade física e psicoemocional das pessoas, e minimizar o consumo e a perda de material, energia e trabalho (SELL, 2006).
As razões para a prática da gestão ambiental em uma organização são de ordem: 
Legal
Para evitar multas, interdição temporária de processos e fábricas, perda de licença de operação, além de ações contra os responsáveis que podem resultar em sua reclusão; 
Econômica
Reduzir os custos ambientais internos e externos; 
Ambiental
Reduzir a exploração dos recursos naturais e a poluição, para que a natureza consiga absorver os impactos e os ecossistemas se recuperem; 
Ética
Com aspectos ambientais perigosos, as empresas podem estar matando ou contribuindo para a morte de diversos seres vivos e pessoas. 
Por ser a água um dos recursos naturais muito utilizados nas indústrias, é fundamental que sejam realizadas ações minimizadoras do consumo de água, por meio da conservação e reúso de água nos processos industriais, como instrumentos de gestão ambiental. 
 ASPECTOS LEGAIS
A Constituição de 1988 estabelece que a água é um bem da União ou dos estados, ressaltando que o seu aproveitamento econômico e social deve buscar a redução de desigualdades.
 Com base na Constituição de 1988, foi elaborada a Política Nacional de Recursos Hídricos (Lei 9.433 de 1997), que define a água como um bem de domínio público, dotado
de valor econômico. 
 A Política também estabelece diretrizes para o melhor aproveitamento.
A primeira regulamentação que tratou de reúso de água no Brasil foi a norma técnica
 NBR-13.696, de setembro de 1997.
 Na norma, o reúso é abordado como uma opção à destinação de esgotos de origem essencialmente doméstica ou com características similares.
 Com o crescente interesse pelo tema, o Conselho Nacional de Recursos Hídricos (CNRH), publicou a Resolução 54, em 2005, que estabelece os critérios gerais para a prática de reúso direto não potável de água.
 Nessa resolução, são definidas as cinco modalidades de reúso de água:
RESOLUÇÃO Nº. 54, DE 28 DE NOVEMBRO DE 2005
 			– Estabelece critérios gerais para reúso direto de água não potável
• Reúso para fins urbanos: utilização de água de reúso para fins de irrigação paisagística, lavagem de logradouros públicos e veículos, desobstrução de tubulações, construção civil, edificações, combate a incêndio, dentro da área urbana
• Reúso para fins agrícolas e florestais: aplicação de água de reúso para produção agrícola e cultivo de florestas plantadas
• Reúso para fins ambientais: utilização de água de reúso para implantação de projetos de recuperação do meio ambiente
• Reúso para fins industriais: utilização de água de reúso em processos, atividades e operações industriais
• Reúso na aquicultura: utilização de água de reúso para a criação de animais ou cultivo de vegetais aquáticos
REÚSO 
Uso de água residuária ou água de qualidade inferior, tratadas ou não
Água residuária - esgoto, água descartada, efluentes líquidos de edificações, indústrias, agroindústrias, tratadas ou não
Água de qualidade inferior - águas não caracterizadas como água residuária, inadequadas para usos mais exigentes
Reúso indireto de água
Uso de água residuária ou água de qualidade inferior, em sua forma diluída, após lançamento em corpos hídricos superficiais ou subterrâneos
REÚSO DIRETO DE ÁGUA 
Uso planejado de água de reúso, conduzido ao local de utilização, sem lançamento ou diluição prévia em corpos hídricos superficiais ou subterrâneos.
Reúso EM Cascata
Uso de efluente industrial originado em um dado processo, diretamente utilizado em um processo subsequente
Reúso de efluentes tratados
Utilização de efluentes que foram submetidos a tratamento
REÚSO DE EFLUENTES APÓS TRATAMENTO ADICIONAL
Alternativa de reúso direto de efluentes tratados que necessitam de sistemas complementares de tratamento para reduzir a concentração de algum contaminante específico
Reúso DE EFLUENTES NÃO TRATADOS
Utilização de efluentes não submetidos a tratamento, mas enquadrados qualitativamente para a finalidade ou processo a que se destina
Reúso MACRO EXTERNO
Reúso de efluentes provenientes das estações de tratamento administradas por concessionárias ou de outra indústria
REÚSO MACRO INTERNO
Uso interno de efluentes, tratados ou não, provenientes de atividades realizadas na própria indústria
Reúso PARCIAL DE EFLUENTES
Uso de parte da vazão da água residuária ou água de qualidade inferior diluída com água de padrão superior, visando atender o balanço de massa do processo
SEGREGAÇÃO DE EFLUENTES
Separação de efluentes segundo suas características físicas, químicas e biológicas, visando uma melhor eficácia de seus tratamentos
INDÚSTRIAS  Grandes consumidoras de água
Matéria-prima (indústrias de refrigerantes e cervejas, de produtos de higiene pessoal e limpeza doméstica, de cosméticos, de alimentos e conservas e de fármacos, ou então, a água é utilizada para a obtenção de outros produtos, por exemplo, o hidrogênio por meio da eletrólise da água)
Fluido de transporte
Fluido de aquecimento e/ou refrigeração
Limpeza de equipamentos
Entre outros
 Atualmente a indústria nacional está submetida a dois grandes instrumentos de pressão:
As imposições do comércio internacional pela melhoria da competitividade 
As questões ambientais e as recentes condicionantes legais de gestão de recursos hídricos, particularmente as associadas à cobrança pelo uso da água.
 Consequentemente:
Indústria vem aprimorando os processos 
Desenvolvendo sistemas de gestão ambiental para atender especificações do mercado externo e interno
Observa-se:
Implantação de sistemas e procedimentos de gestão de demanda de água e de minimização da geração de efluentes
Dependendo da disponibilidade hídrica, além de iniciativas para a redução do consumo de água, a produção industrial fica condicionada à análise das seguintes opções, que não são necessariamente excludentes:
Manter a situação tradicional, utilizando água de sistemas públicos de distribuição e dos
 recursos hídricos superficiais e subterrâneos;
Adquirir água de reúso ou água de utilidade, produzida por companhias de saneamento,
 através de tratamento complementar de seus efluentes secundários; ou,
 Reusar, na medida do possível, os seus próprios efluentes, após tratamento adequado
A prática de conservação e reúso de água consiste:
Na gestão da demanda, ou seja, na utilização de fontes alternativas de água
Na redução dos volumes de água captados por meio da otimização do uso.
Gestão da demanda
Inicia por um processo integrado de identificação e medição contínua de demandas específicas de cada sub-setor industrial
Permite um efetivo controle da demanda individualizada
Orienta a eliminação do desperdício operacional e a modernização dos processos.
Gestão da oferta
Consiste em substituir as fontes de abastecimento convencionais por opções mais favoráveis em termos de custos e de proteção ambiental.
Opções: 
Reúso da água que constitui os efluentes gerados na própria indústria
Aproveitamento de águas pluviais de telhados ou pátios internos
Reforço das águas subterrâneas por meio de recarga artificial dos aquíferos subjacentes à própria indústria com efluentes industriais controlados e adequadamente tratados.
reúso em sistemas industriais
Proporciona benefícios ambientais significativos, pois permite que um volume
maior de água permaneça disponível para outros usos.
Pode reduzir a poluição hídrica por meio da minimização da descarga de efluentes
Existem também benefícios econômicos, uma vez que a empresa não acrescenta a seus produtos os custos relativos à cobrança pelo uso da água.
Plano de Conservação e reúso de Água (PCRA)
ETAPAS:
Levantamento e compilação de dados;
Identificação de opções para gestão da demanda e otimização do uso da água;
Determinação do potencial de reúso de água;
Aproveitamento de águas pluviais.
Importante ferramenta na promoção do uso racional da água na indústria
Para implantá-lo eficientemente, é necessário considerar os aspectos legais, institucionais, técnicos e econômicos.
Levantamento de dados (identificação, caracterização e quantificação)
Análise documental
Características da produção industrial
Produtos gerados
Informações sobre consumo de água nos diversos setores;
Plantas das edificações
Fluxogramas de processos;
Laudos com as características dos diferentes efluentes gerados;
Qualidade da água utilizada nos diferentes processos
Fluxogramas das estações de tratamento
Rotinas operacionais
Planos e os programas futuros, referentes à expansão industrial com seus efeitos sobre a demanda de água e de geração de efluentes.
Levantamento de dados em campo
Coletar informações que não estão disponíveis nos documentos
Identificar oportunidades para otimizar o uso da água
Analisar o potencial de reúso de efluentes gerados no próprio local de sua produção.
É necessário que as visitas técnicas nos setores sejam acompanhadas por seus responsáveis,
 para a obtenção de informações específicas, como o relato das condições críticas
 operacionais.
 Compilação e apresentação dos dados.
Os dados obtidos nas etapas anteriores devem ser organizados e tabulados para permitir uma avaliação sistêmica dos processos.
As categorias de uso da água devem ser definidas para atender às necessidades e às características de cada indústria, conduzindo a uma avaliação precisa das diferentes demandas.
 
Identificação de opções de otimização do uso e reúso da água
Otimização do uso da água
Análise dos seguintes processos desenvolvidos na indústria:
Identificação de perdas físicas e desperdícios;
Acompanhamento, em campo, dos processos que utilizam água;
Comparação do consumo de água, por segmento industrial e a produtividade com outras indústrias;
Avaliação da viabilidade da substituição de equipamentos existentes por modelos mais modernos e mais econômicos no consumo de água e de energia.
As opções de reúso só devem ser consideradas após a implantação das opções de redução do consumo de água. 
Para a prática adequada do reúso, deve ser identificada a qualidade mínima da água necessária para um determinado processo ou operação industrial.
É necessário um estudo detalhado do processo industrial para a caracterização da qualidade de água.
Simultaneamente, é preciso realizar um estudo de tratabilidade do efluente, para que seja estabelecido um sistema de tratamento que produza água com qualidade compatível com o processo industrial considerado.
Em alguns casos, a qualidade da água de reúso pode ser definida com base nos requisitos exigidos por processos industriais já bem difundidos (como as torres de resfriamento) em que a qualidade mínima necessária é conhecida, devido à sua ampla utilização em atividades industriais.
Reúso da Água
Utilização de efluentes como água de reúso
Para a aplicação da prática do reúso de água em indústrias, existem duas alternativas a serem consideradas:
 Reúso macro externo
Definido como o uso de efluentes tratados provenientes das estações administradas por concessionárias ou outras indústrias.
Reúso macro interno
Definido como o uso interno de efluentes, tratados ou não, provenientes de atividades realizadas na própria indústria.
							 Reúso em cascata
							 Efluentes tratados.
 Reúso em cascata
Efluente gerado em um determinado processo industrial é diretamente utilizado, sem tratamento, em um outro subsequente, pois o efluente gerado atende aos requisitos de qualidade da água exigidos pelo processo subsequente.
Problema:
Na maioria dos casos, os efluentes gerados nos processos industriais são coletados em tubulações ou sistemas centralizados de drenagem, dificultando a implantação da prática de reúso em cascata.
 Reúso parcial de efluentes
Consiste na utilização de uma parcela do efluente gerado
Indicado quando ocorre a variação da concentração dos contaminantes no efluente com o tempo.
Situação comum em operações de lavagem com alimentação de água e descarte do efluente de forma contínua.
 Reúso de efluentes tratados
Forma de reúso mais utilizada na indústria.
Consiste na utilização de efluentes gerados localmente, após tratamento adequado para a obtenção da qualidade necessária aos usos pré-estabelecidos.
Na avaliação do potencial de reúso de efluentes tratados, deve ser considerada a elevação da concentração de contaminantes que não são eliminados pelas técnicas de tratamento empregadas.
Na maioria das indústrias, as técnicas utilizadas de tratamento de efluentes não permitem a remoção de compostos inorgânicos solúveis.
Para avaliar o aumento da concentração desses compostos nos ciclos de reúso, adota-se uma variável conservativa, que seja representativa da maioria dos processos industriais.
 Geralmente, o parâmetro “Sólidos Dissolvidos Totais (SDT)” é o mais utilizado nos balanços de massa para determinar as porcentagens máximas de reúso possíveis.
 Aproveitamento de águas pluviais
Águas pluviais  fontes alternativas importantes
Apresentam qualidade superior aos efluentes considerados para reúso
Sistemas utilizados para sua coleta e armazenamento não apresentam custos elevados e podem ser amortizados em períodos relativamente curtos.
Esta fonte deve ser utilizada, na maioria das vezes, como complementar às fontes convencionais, principalmente durante o período de chuvas intensas.
O aproveitamento de águas pluviais demanda estudos específicos para cada situação particular. 
Um sistema de aproveitamento de águas pluviais, em geral, é composto por:
Reservatório de acumulação
Reservatório de descarte (eliminação da água dos primeiros minutos de chuva, que efetua a “limpeza” da cobertura)
Reservatório de distribuição (atendendo às características da NBR 5626 – Instalação predial de água fria)
Unidades separadoras de sólidos grosseiros
Sistema de pressurização através de bombas para abastecimento dos pontos de consumo
Sistemas de tratamento ou apenas sistema de dosagem de produtos para desinfecção da água
Tubos e conexões (rede independente)
 Recarga de aquíferos
A captação de águas subterrâneas por grandes indústrias, que disponham de grandes áreas, pode ser complementada com a recarga artificial dos aquíferos subjacentes à própria indústria.
Esta recarga pode ser efetuada com os efluentes domésticos ou industriais, após tratamento adequado, através de bacias de infiltração.
Em alguns casos os custos dos sistemas de tratamentos necessários para recarga podem ser inferiores aos do tratamento necessário para reúso direto.
Ponto de mínimo consumo de água (“Water Pinch”)
Ferramenta para permitir que o reúso de água na indústria seja feito de maneira completa, evitando quaisquer desperdícios de efluentes.
Em sua concepção básica, considera-se que a água utilizada em um determinado processo industrial tem a função de assimilar contaminantes, o que resulta nas alterações de suas características de qualidade durante o uso.
O primeiro passo para se determinar o ponto de mínimo consumo de água é estabelecer as concentrações limites dos contaminantes envolvidos, na entrada e na saída dos processos.
Como ocorre uma tendência do aumento da concentração de contaminantes durante o uso, é necessário identificar a possibilidade de utilização do efluente
de um processo em outro que seja menos restritivo em termos de qualidade de água. 
A ferramenta de ponto de mínimo consumo de água é de grande utilidade para novos projetos
Permite definir a estrutura de distribuição de água, assim como a localização das unidades, para viabilizar o menor consumo de água e de geração de efluentes com o menor custo. 
A avaliação das atividades em que a água é utilizada e onde ocorre a geração de efluentes é de grande importância, assim como a definição de parâmetros críticos de controle e dos respectivos limites de qualidade em cada processo.
Aspectos econômicos
Para a escolha da alternativa que apresente a melhor viabilidade econômica, é necessário que sejam identificadas as tecnologias disponíveis para tratamento de efluentes e seus respectivos custos.
O estudo econômico para implantação de um projeto de otimização e reúso de água e de aproveitamento de águas pluviais pode ser baseado no período de retorno do investimento (“pay back”), que permite avaliar o tempo necessário para a recuperação do capital investido. 
A definição da viabilidade econômica do programa de conservação e reúso de água é atribuição da área financeira.
No entanto, além dos aspectos monetários, deve ser considerada a disponibilidade futura de água para a manutenção das atividades no local.
Benefícios relacionados à implantação do PCRA 
		• Redução de custos
		• Redução da responsabilidade legal
		• Melhoria da imagem corporativa
		• Melhoria da segurança dos trabalhadores
Barreiras associadas à implantação do PCRA
Cultura Corporativa e normas institucionais
Dificuldades para identificação de oportunidades de prevenção da poluição
Custos
Falta de ferramentas e metodologias de avaliação
Falta de planejamento a longo prazo e tomada de decisão
 EFLUENTES LÍQUIDOS
Tecnologias para tratamento de efluentes líquidos, ou águas residuárias (esgoto) são classificadas em três grupos distintos de processo:
Processos biológicos
Processos físicos
Processos químicos
O processo mais adequado para um determinado efluente depende:
Características do efluente a ser tratado
Atendimento de exigências legais
Área disponível
Custo envolvido
Para a definição da tecnologia que será empregada para remover a carga orgânica nos efluentes, é necessária a caracterização física e química desse efluente.
As seguintes análises são realizadas:
Sólidos totais
Temperatura
Cor
Odor
Turbidez
DQO (demanda química de oxigênio)
DBO (demanda bioquímica de oxigênio)
pH
OD (oxigênio dissolvido)
Processos Físicos
Remoção de sólidos flutuantes de dimensões relativamente grandes
Remoção de sólidos em suspensão
Remoção de areia, óleos e gordura
Tipos de Métodos Físicos
	 Caixas de areia
Retenção de areia e outros detritos pesados inertes
Utilizadas com objetivo de proteger bombas e tubulações contra abrasão e entupimento
 Grades
Remoção de sólidos grosseiros em suspensão
Utilizados para proteção de bombas, válvulas e outros equipamentos contra obstrução
	
Peneiras simples ou rotativas
Retenção de partículas mais finas
Tanques de remoção de óleos e graxas
Óleos e gorduras presentes nos efluentes formam uma espuma que prejudica o tratamento biológico
Processo de separação ocorre por diferença de densidade
 Decantadores
Separação de sólidos sedimentáveis contidos nos efluentes
Decantadores mais simples são as lagoas de decantação, nas quais o lodo acumulado pode ou não ser removido
 Filtração
Processo da passagem de uma mistura sólido – líquido através de um meio poroso (filtro), que retém os sólidos em suspensão conforme a capacidade do filtro e permite a passagem da fase líquida.
Os filtros podem ser classificados como filtros de profundidade e de superfície
Filtros de profundidade: promovem a retenção de sólidos em toda a camada filtrante
Filtros de superfície: apresentam camada filtrante uniforme, rígida edelgada, sendo o seu funcionamento semelhante ao de uma peneira.
Flotação
Processo físico muito utilizado para a clarificação de efluentes e a consequente concentração de lodos
Vantagem  a necessidade reduzida de área, tendo como desvantagem um custo
				 operacional mais elevado devido à mecanização.
Deve ser aplicada principalmente para sólidos com altos teores de óleos e graxas e/ou detergentes tais como os oriundos de indústrias petroquímicas, de pescado, frigoríficas e de lavanderias
A remoção do material flotado pode ser realizada por escoamento superficial como nos decantadores ou por raspagem superficial
Processos químicos e físico-químicos
Utilizados para remover material coloidal, cor, turbidez, odor, álcalis, ácidos, metais pesados e óleos
São considerados como processos químicos os que utilizam produtos químicos, tais como: agentes de coagulação, floculação, neutralização de pH, oxidação, redução e desinfecção em diferentes etapas dos sistemas de tratamento
Através de reações químicas promovem a remoção dos poluentes ou condicionam a mistura de efluentes a ser tratada aos processos subsequentes.
Os principais processos encontram-se listados a seguir:
• Clarificação química (remoção de matéria orgânica coloidal, incluindo os coliformes)
• Eletrocoagulação (remoção de matéria orgânica, inclusive de compostos coloidais, corantes e 
 óleos/ gorduras)
• Precipitação de fosfatos e outros sais (remoção de nutrientes), pela adição de coagulantes 
 químicos compostos de ferro e ou alumínio
• Cloração para desinfecção
• Oxidação por ozônio, para a desinfecção
• Redução do cromo hexavalente
• Oxidação de cianetos
• Precipitação de metais tóxicos
• Troca iônica
Processos Biológicos
Os tratamentos biológicos de esgotos e efluentes industriais têm como objetivo remover a matéria orgânica dissolvida e em suspensão, através da transformação desta em sólidos sedimentáveis (flocos biológicos), ou gases
	
Os produtos formados devem ser mais estáveis, tendo os esgotos ou efluentes industriais tratados um aspecto mais claro, e significativa redução da presença de microrganismos e menor concentração de matéria orgânica.
Os processos de tratamento biológicos têm como princípio utilizar a matéria orgânica dissolvida ou em suspensão como substrato para microrganismos tais como bactérias, fungos e protozoários, que a transformam em gases, água e novos microrganismos.
Lodos ativados
O processo é fundamentado no fornecimento de oxigênio (ar atmosférico ou oxigênio puro), para que os microrganismos biodegradem a matéria orgânica dissolvida e em suspensão, transformando-a em gás carbônico, água e flocos biológicos formados por microrganismos característicos do processo.
Com a contínua alimentação do sistema pela entrada de efluentes (matéria orgânica), ocorre o crescimento do lodo biológico, sendo esse denominado de excesso de lodo.
No caso de concentrações de lodo acima das previstas operacionalmente, o mesmo deve ser descartado.
 Os principais processos são:
Filtro biológico
Despejo líquido é aspergido sobre pedras e escoa através de um leito filtrante
Meio filtrante usualmente é constituído por pedras ou plásticos
Material orgânico presente no despejo é degradado por microrganismos afixados no meio filtrante
Lagoas aeradas
Utiliza-se aeração mecanizada para fornecer oxigênio as bactérias
Lagoas fotossintéticas aeróbias: o oxigênio é fornecido pela aeração natural e pela ação fotossintética das algas
Oxigênio liberado pelas algas através do processo de fotossíntese é utilizado pelas bactérias no processo de degradação aeróbia dos poluentes 
Processo Anaeróbio
Decomposição da matéria orgânica e/ou inorgânica é conseguida na ausência de oxigênio.
Principal aplicação:
Digestão de certos despejos industriais de alta carga e lodos de esgotos concentrados
Microrganismos responsáveis pela decomposição da matéria orgânica são comumente divididos em dois grupos:
O primeiro hidrolisa e fermenta
compostos orgânicos complexos para ácidos orgânicos simples
O segundo converte os ácidos orgânicos simples em gás metano e gás carbônico
 NÍVEIS DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
Preliminar 
Destina-se à remoção de sólidos sedimentáveis grosseiros (areia, terra diatomácea, carvão, pó de pedra e similares), em caixas de areia;
Sólidos com diâmetros superiores a 1 mm (penas, plásticos, fios e similares), são removidos em peneiras;
Sólidos com diâmetros superiores a 10 mm podem ser removidos em grades.
O nível preliminar compreende também a remoção por diferença de densidade dos óleos e graxas livres em separadores de água e óleo.
Primário 
Destina-se à remoção de sólidos por sedimentação ou flotação 
		(utilizando-se sedimentadores ou flotadores)
Ou pela associação de coagulação e floculação química
		 (clarificação fisico-química para a remoção de matéria orgânica coloidal ou óleos e 
		 gorduras emulsionados).
Nesta etapa são removidos normalmente:
Componentes tóxicos (excesso de detergentes, corantes, amidas, etc)
Matéria orgânica
Gorduras e metais pesados (dissolvidos).
Secundário 
Destina-se à remoção de matéria orgânica biodegradável dissolvida ou coloidal.
Nesta etapa podem ser também removidos os nutrientes: nitrogênio e/ou fósforo.
Terciário
Destina-se à melhoria da qualidade dos efluentes tratados
Remoção de cor residual
Remoção de turbidez (remoção de colóides, metais pesados, nitrogênio, fósforo, compostos orgânicos refratários aos níveis de tratamento anteriores)
Desinfecção do efluente tratado.