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23/08/2010
Aula 4 – O Meio Aquático II
Comportamento de lagos, Abastecimento, Tratamento, conservação e Reúso de água
Lagos e Reservatórios
No Brasil é uma questão muito relevante, Por quê?
Questões a serem consideradas: ◦ Ação hidrodinâmica; ◦ Mecanismos de transporte de massa; ◦ Perfil de temperatura estratificação térmica.
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Perfil de Temperatura de um Lago Estratificado Prof. Mierzwa
Conseqüências da Estratificação
Redução da concentração de oxigênio dissolvido com a profundidade;
Processos biológicos são afetados pela variação de temperatura e concentração de oxigênio;
A região do hipolímnio pode tornar-se anaeróbia;
Quando ocorre a homogeneização do lago, pode ocorrer a morte dos organismos aeróbios; Prof. Mierzwa
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Eutrofização
A eutrofização processo associado ao aumento da concentração de nutrientes em corpos d’água; ◦ Aumento da produtividade biológica, com proliferação de algas e outras plantas aquáticas;
Processo natural dentro da sucessão ecológica dos ecossistemas transformação de lagos em ambientes terrestres;
Passa a ser um problema quando ele é acelerado, principalmente em decorrência das atividades humanas; Prof. Mierzwa
Conseqüências da Eutrofização Excesso de Nutrientes
Condições Anaeróbias
Aumento da biomassa
Redução da Aeração
Aumento de DBO
Morte de Organismos Sensíveis
Predomínio de Bactérias Anaeróbias e Facultativas no fundo do lago. Ocorrência de uma estreita camada superficial de algas e macrófitas Prof. Mierzwa
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Medidas de Controle da Eutrofização
Reduzir a carga de nutrientes lançados aos corpos d’água; ◦ Retirada dos nutrientes por processos de tratamento; ◦ Redução do uso de fertilizantes; ◦ Recomposição de matas ciliares ou adoção de sistemas naturais de tratamento (wetlands); ◦ Controle de drenagem urbana e de campos agrícolas; ◦ Remoção da biomassa vegetal dos corpos d’água eutrofizados. Prof. Mierzwa
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Abastecimento de Água
Visa garantir requisitos de qualidade exigidos para cada uso;
Por quê é necessário fazer o tratamento da água?
Adoção de um conjunto de medidas que possibilitem disponibilizar a água na quantidade e qualidade exigidas para uso.
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Consumo de Água para Algumas Atividades Doméstico
Comércio e Indústria
Bebida
2,5 L/hab.dia
Escritórios
30 a 50 L / pes.dia
Preparo de Alimentos
7,5 L/hab.dia
Restaurantes
20 a 30 L/refeição
Lavagem de utensílios
40 L/hab.dia
Hotéis
250 a 500 L/hosp.dia
Higiene Pessoal
60 L/hab.dia
Hospitais
300 a 600 L/leito.dia
Lavagem de Roupas
30 L/hab.dia
Laticínios
15 a 20 L/Kg.prod
Bacias Sanitárias
40 L/hab.dia
Diversos
20 L/hab.dia
Fábrica de Papel 400 a 600 L/Kg.papel Lavanderia
30 L/Kg.dia
Fonte: Plínio Tomas, Previsão de Consumo de Água. Navegar Editora, 2000. Prof. Mierzwa
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Sistemas de Tratamento O arranjo a ser utilizado irá depender do tipo de manancial selecionado; Água subterrânea:
– baixa concentração de sólidos em suspensão; – presença de gases (H2S e CO2) e metais dissolvidos (ferro).
Água superficial (rios e lagos) – maior concentração de sólidos em suspensão; – baixa concentração de gases dissolvidos.
Água Salobra ou Salina – elevada concentração de sais dissolvidos Prof. Mierzwa
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Tratamento Convencional Envolve
a combinação de operações e processos unitários: – Aeração (no caso de água subterrânea) – Coagulação e floculação; – Sedimentação ou decantação; – Filtração; – Desinfecção; – Fluoretação; – Controle de Carbonatos. Prof. Mierzwa
Aeração ou Précloração
Produtos Químicos
Captação de Água
Caixa de Areia
Areia
Tanque de Mistura Rápida
Floculador
Decantador
Filtro de Dupla Camada (Areia e Antracito) Adição de Cloro Lodo
Câmara de Desinfeção
Ácido Fluor silícico
Carbonato de Sódio ou Óxido de Cálcio
Reservatório de Água Potável Água para Distribuição
Fluoretação e Ajuste de pH
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Estação de Tratamento de Água Alto da Boa Vista Sistema Guarapiranga (SABESP) Prof. Mierzwa
Sistema Produtor de Água para a Região Metropolitana de São Paulo Disponibilidade no Manancial (m3/s)
Capacidade da Estação (m3/s)
Produção Out/02 a Set/03
População (milhões)
Cantareira
31,1
33,0
31,7
8,8
Guarapiranga/Billings
14,0
14,0
13,2
3,7
Alto Tietê
9,8
10,0
9,7
2,7
Rio Grande
4,8
4,2
4,7
1,2
Rio Claro
4,0
4,0
3,8
0,9
Alto Cotia
1,2
1,3
1,1
0,4
Baixo Cotia
0,9
1,1
0,9
0,3
Ribeirão da Estiva
0,1
0,1
0,1
0,02
66,1
67,7
65,0
18,0
Sistema
Total
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Tratamento Avançado
Referem-se às técnicas de tratamento utilizadas para remoção de contaminantes que não são afetados pelo sistema convencional; – Carvão ativado remoção de compostos orgânicos, metais e alguns gases; – Separação por membranas remoção de substâncias que se encontram na forma coloidal ou dissolvidas na água; – Troca iônica remoção de íons específicos, que se encontram dissolvidos na água. Prof. Mierzwa
Capacidade de Separação de Contaminantes do Sistema de Osmose Reversa Prof. Mierzwa
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Tratamento de Esgotos
O termo esgoto é utilizado para designar os despejos resultantes do uso da água; – Esgotos domésticos: provenientes
de residências e edificações públicas e comerciais;
constituído
pelas águas de banho, excretas humanos, restos de alimentos, detergentes, etc.
– Efluentes Industriais: esgoto
proveniente dos processos industriais;
a
sua composição depende do tipo de processo desenvolvido. Prof. Mierzwa
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Partes Constituintes dos Sistemas de Esgotamento Sanitários Coletores:
– Coletor residencial ou predial – Coletor secundário; – Coletor tronco Interceptores; Emissário; Estações
elevatórias; Estação de tratamento. Prof. Mierzwa
Representação do Sistema de Coleta e Transporte de Esgotos Prof. Mierzwa
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Só li d os Gro sseiro s Di sp o sição em Aterro
Reator Biológico Câmara de Chegada de Esgotos
Caixa de Areia
Decantador Primário
Gradeamento Ar Lodo
Retorno de Lodo
Areia p ara Di sp o sição em Aterro
Efluente Decantado
Câmara de Mistura de Lodos Espessador de Lodo Saída de Gás Metano
Adição de Cloro
Efluente Filtrado
Lodo espessado
Decantador Secundário
Lodo
Lodo
Câmara de Desinfeção
Efluente Tratado (Para o Meio Ambi en te)
Filtro Prensa
Digestor Anaeróbico
L o d o Dig erid o e Desid ratad o (Para Disp o si ção )
Representação do Processo de Tratamento de Esgotos Prof. Mierzwa
Vista Aérea da Estação de Tratamento de Esgotos de Barueri Prof. Mierzwa
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Sistemas Compactos de Tratamento de Esgotos Prof. Mierzwa
Sistema de Tratamento de Esgotos Projeto Tietê Capacidade de Projeto (m3/s)
Vazão Atual (m3/s)
ABC
3,0
1,3
Barueri
9,5
7,0
Parque Novo Mundo São Miguel
2,5
1,2
1.5
0,5
Suzano
1,5
1,0
18,0
11,0 – 13,0
Sistema
Total
Fonte: www.sabesp.com.br/o_que_fazemos/coleta_e_tratamento/tratamento_metropolitano.htm Prof. Mierzwa
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Condição para 2025
Demanda de água prevista
81,0 m3/s;
Disponibilidade inferida
83,4 m3/s;
Déficit em relação à 2004
17,3 m3/s;
Geração de esgotos (1)
55,1 m3/s;
Capacidade de tratamento (2)
18,0 m3/s;
Índice de tratamento (2)
32,7%;
Principais conseqüências: – Contaminação dos mananciais – Redução da disponibilidade de água na região.
(1) – Mantendo-se as perdas em 15%; (2) – Não havendo investimento em coleta e tratamento de esgotos Prof. Mierzwa
Racionalização do Uso e Reúso da Água
Disponibilidade Hídrica
-
+ Sem Problemas Relacionados ao Uso da Água
-
Índice de Comprometimento dos Recursos Hídricos
População
Graves Problemas Relacionados ao Uso da Água (Estresse Ambiental e Geração de Conflitos)
+
Demanda x Disponibilidade = Conflitos Prof. Mierzwa
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Escassez de Água A
escassez não é um fenômeno típico de regiões com baixa disponibilidade;
Regiões
altamente urbanizadas também enfrentam este problema: – Demanda excessiva de água; – Poluição dos recursos hídricos disponíveis. Prof. Mierzwa
Escassez de Água Devido às Condições Climáticas
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Escassez Devido à Demanda Excessiva e Poluição dos Corpos D’água
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63,85
Participação (%)
70 60
42,63
50 40 27,90
30
20,25 14,71
20 7,79
10
4,04
5,58
6,96
6,28
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te
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S
ul n Ce
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Região Disponibilidade Hídrica
População
Distribuição da população e disponibilidade hídrica por região (2003) Prof. Mierzwa
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Estratégias para a Minimização dos Conflitos pelo Uso da Água
Quais os instrumentos de que dispomos? – Uso racional da água; – Reúso.
Como estes instrumentos estão relacionados? – A busca pelo uso racional da água resulta em benefícios que vão desde a produção, até o tratamento dos efluentes; – A prática de Reúso também pode resultar em benefícios, porém pode ser limitada.
Tecnologias para a viabilização destes conceitos já existem. Basta saber utilizá-las. Prof. Mierzwa
Racionalização do Uso da Água Está
entre os princípios básicos do desenvolvimento sustentável;
Requer
a mudança de hábitos e costumes;
Pode
ser aplicada a qualquer atividade humana; Prof. Mierzwa
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Reúso de Água “A menos que exista excesso, nenhuma água de boa qualidade deve ser utilizada em aplicações que tolerem água com padrão de qualidade inferior” Conselho Econômico e Social das Nações Unidas, 1958 Prof. Mierzwa
Reúso da Água
Muitas aplicações nas quais a água é utilizada toleram um grau de qualidade inferior ao da água potável; – – – – – –
Lavagem de pisos e ruas; Descarga de sanitários; Irrigação de áreas verdes; Processos industriais diversos; Combate a incêndio; Paisagismo.
Para estes casos, o reúso se torna uma opção. Prof. Mierzwa
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Esgotos Domésticos
Aqüicultura
Efluentes Industriais
Usos Urbanos
Recreação
Não Potável
Potável
Natação
Esqui Aquático, Canoagem, etc.
Dessendentação de Aninais
Agricultura
Industrial
Processos
Recarga de Aqüíferos
Usos Diversos
Pesca
Pomares e Vinhas
Forrageiras e fibras
Culturas Industriais
Culturas Ingeridas Cruas
Formas Potenciais para o Reúso de Prof. Água Mierzwa
Aplicação da Prática de Reúso
Deve ser devidamente planejado;
A água de reúso deve atender aos requisitos de qualidade exigidos para cada aplicação;
No caso da utilização de esgotos tratados deve-se prever o uso de barreiras para proteção da saúde dos operadores e usuários;
Muitos compostos não são afetados pelos sistemas de tratamento mais comumente utilizados. Prof. Mierzwa
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Redução do Consumo de Água em Edificação Caso - SETIN
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Uso de Novas Tecnologias nos Empreendimentos SETIN – Mundo Apto Perspectiva do consumo de água sem a utilização de dispositivos economizadores Atividade
Consumo (L/dia)
Consumo Específico (L/d.usuário)
Lavatórios
10.999,80
18,9
Chuveiros
93.120,00*
160,6
38.325,00
66,1
9.036,00
15,5
15.148,00
26,1
166.628,8
286,3
Torneiras de cozinha Vasos sanitários Outros usos Total
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Perspectiva do consumo de água com a utilização de dispositivos economizadores Atividade
Consumo (L/dia)
Consumo Específico (L/d.usuário)
Lavatórios
7.333,8
12,6
Chuveiros
34.920,00*
60,2
22.013,00
37,95
Vasos sanitários
9.036,00
15,5
Outros usos (potáveis)
3.776,00
6,5
11.328,00
19,5
88.406,80
151,9
Torneiras de cozinha
Outros usos (não potáveis) Total
Uma avaliação mais detalhada resultou no potencial de redução de 20.022 L/dia, uma vez que já se previa a utilização de chuveiros no condomínio; Considerando-se o tarifa da companhia de abastecimento, isto resulta em uma economia de Prof. Mierzwa aproximadamente R$ 6.842,82/mês
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Programa de reúso de água nos empreendimentos SETIN Segregação
das linhas de esgoto
sanitários: – Bacias sanitárias, cozinha e lavanderia: Conduzido
à rede pública de esgotamento
sanitário;
– Chuveiros e lavatórios: Conduzido
para um sistema de tratamento e
polimento. Tratamento
do efluente dos chuveiros e lavatórios por sistema biológico e físico-químico. Prof. Mierzwa
Volumes envolvidos na prática de reúso
Volume de efluentes dos chuveiros e lavatórios: – 29.368 L/dia
Demanda de água para descarga em sanitários: – 17.460 L/dia
Demanda para outros usos não potáveis: – 11.328 L/dia
A demanda para usos não potáveis é praticamente equivalente à geração de efluentes nos chuveiros e lavatórios;
Com a implantação da prática de reúso a redução de custo será de, aproximadamente, R$ 12.955,00. Prof. Mierzwa
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KODAK Brasileira
Estudo para otimização do uso da água e reúso;
Avaliação das atividades desenvolvidas;
Identificação dos pontos de maior consumo;
Identificação e avaliação de opções;
Propostas de melhorias. Prof. Mierzwa
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Vazão de Lavagem (Qe) Spray Ball Condutividade (Ce)
Água de Lavagem
Acúmulo (V) Vazão de Drenagem (Qs) Condutividade (C(t)) Drenagem Estação de Tratamento de Efluentes
Representação do processo de lavagem de reatores e tanquesProf. Mierzwa
Reator ou Tanque de Preparo M
Spray Ball
AE T S VA CR
- Condutivímetro. - Temporizador. - Válvula Solenóide. - Volume de Acúmulo no Reator. - Concentração do Contaminante no Reator (Início da lavagem). V2 - Volume Acumulado no Tanque de Reúso. CF - Concentração do Contami nante na Água para Reúso.
QLAV; C LAV Água de Lavagem
Legenda:
Para a Estação de Tratamento de Efluentes
VA; CR
S
AE
QEFL; CEFL T AE
Tanque de Água para Reúso
HS
V2; CF
Processo de Lavagem Modificado Prof. Mierzwa
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Resultados Obtidos com o Controle Automático da Operação de Lavagem na KODAK Eficiência de Redução (%) Mês
Reator 40
Tanque 41
Tanque 42
Água
Tempo
Água
Tempo
Água
Tempo
Janeiro
74,1
86,2
83,9
89,4
81,6
88,1
Fevereiro
62,6
81,6
74,7
83,4
69,0
79,1
Março
61,9
77,7
70,1
79,2
66,3
76,0
Abril
69,4
84,9
75,0
83,1
89,4
93,4
Maio
66,0
84,4
76,9
84,0
71,3
79,5
Média
66,8
83,0
76,1
83,8
75,5
83,2
Prof. Mierzwa
Ganhos com a Redução do Consumo de Água pela Otimização do Uso e Reúso
Produtividade 76 horas/mês
Redução do Consumo na Área 34,2 %
Redução na Captação de Água 9,3 %
Redução no consumo de energia não computado. Prof. Mierzwa
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