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Escola Politécnica da USP PHD - 2548
Uso Racional e Reúso da Água NECESSIDADES E DESAFIOS
Apresentação: José Carlos Mierzwa
[email protected]
http://www.usp.br/cirra
[email protected]
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Programa do Curso 1 - A necessidade de mudanças na
estratégia de gerenciamento da água na Indústria: Escassez de água e os conflitos resultantes; Legislação sobre recursos hídricos e controle da poluição; Uso da água e desenvolvimento sustentável
2 – O uso da água nas indústrias Principais usos da água na indústria; Requisitos de quantidade e qualidade; Técnicas de tratamento para obtenção de água para uso industrial.
Programa do Curso 3 – Efluentes industriais Geração de efluentes nos processos industriais; Critérios para coleta e tratamento; Principais técnicas de tratamento disponíveis; Planejamento do sistema de tratamento com enfoque no reúso. 4 – Otimização do uso da água na
industria Avaliação dos processos industriais; Identificação das demandas de água por atividade; Identificação de alternativas para a racionalização do uso.
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Programa do Curso 5 – Reúso de água e efluentes Alternativas disponíveis para reúso de água e efluentes tratados; Avaliação do potencial de reúso em cascata; Determinação do potencial de reúso de efluentes tratados; Limitações associadas ã prática de reúso de efluentes tratados; 6 – Novas ferramentas para a otimização
do uso da água na indústria
Análise de mínimo consumo de água e geração de efluentes (Water Pinch Analysis).
7 – Aproveitamento de água de chuva
Informações Relevantes Brasil:
Detém quase 13 % das reservas de água doce do Planeta;
População de aproximadamente 190,1 milhões de habitantes (IBGE de 2010);
36 Regiões Metropolitanas
Disponibilidade hídrica específica de 29.780 m3/ano.hab. (ANA, 2011)
País com abundância de recursos hídricos;
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Qual o Problema Relacionado à Água
Distribuição não é uniforme em todas as regiões; População concentrada em áreas urbanas; A demanda excessiva de água supera a
disponibilidade; A poluição agrava o problema.
Panorama Geral da Situação Real do País
82,4 % da população vive em áreas urbanas;
44 % da população está concentrada em 36 grandes
Regiões Metropolitanas;
A disponibilidade hídrica nessas regiões é muito
inferior à média brasileira;
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Distribuição da população e disponibilidade hídrica por região (2010)
Disponibilidade hídrica específica por região
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Demanda de Água por Região para uso Urbano (2015) Região
Norte
Demanda de Água (m3/s) 45
População Demanda Urbana Específica (milhões) (m3/ano. /ano.hab hab)) 13,4 105,9
Nordeste
136
44,3
96,8
Sudeste
275
80,5
107,7
Sul
75
25,4
93,1
Centro-Oeste
39
13,7
89,8
570
176,9
101,6
Brasil
Fonte: Atlas Brasil – Abastecimento urbano de água (ANA, 2010)
Usos da Água ►A
água é vital para os seres humanos e demais seres vivos e tem os seguintes usos:
Consumo humano, Irrigação e Aqüicultura; Uso industrial e geração de energia; Transporte; Preservação da fauna e flora e paisagismo; Transporte e assimilação de efluentes.
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Distribuição Percentual do Consumo de Água no Brasil Categoria de Uso
Brasil(1)
São Paulo State(2)
RMSP2)
Urbano
26,0
30,9
82,0
Industrial
17,0
29,0
13,9
Irrigação
57,0
40,1
4,1
1 – Dados relativos à 2010 (ANA, 2011) 2 – Dados relativos à 2007 (DAEE, 2006)
Necessidade de Água para as Atividades Humanas
Ser abundante, de forma a necessidades presentes e futuras;
atender
as
Estar disponível na vazão e pressão necessária para atender as demandas de pico; e
Apresentar qualidade adequada para os diversos usos.
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Consumo da água para uso domésticos
Higiene pessoal; Preparação de alimentos; Higienização de roupas e utensílios; Irrigação de jardins; Lavagens em geral.
Distribuição do Uso da Água em uma Residência Lava roupas 9%
Tanque 6%
Outros usos 3%
Bacia sanitária 29%
Lava louças 5%
Pia de cozinha 17%
Lavatório 6%
Chuveiro 25%
Fonte: http://www.deca.com.br
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Consumo de Água para Uso Industrial
Na indústria a água pode ser utilizada como: • Matéria-prima a mesma é incorporada ao produto final;
Indústria de alimentos, bebidas e farmacêutica;
• Produto auxiliar participa no processo de produção mas não é incorporada ao produto final;
Preparação de reagentes, operações de aquecimento e resfriamento, lavagem de peças e equipamentos e fluído de transporte.
Os padrões de qualidade variam de acordo com a aplicação.
Consumo de Água em Atividades Comerciais e Industriais Escritórios
30 a 50 L / pes.dia
Restaurantes
20 a 30 L/refeição
Hotéis
250 a 500 L/hosp.dia
Hospitais
300 a 600 L/leito.dia
Laticínios
15 a 20 L/Kg.prod
Fábrica de Papel
400 a 600 L/Kg.papel
Lavanderia
30 L/Kg.dia
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Distribuição do Uso da Água na Indústria
4% 36%
60%
Resfriamento
Processos
Sanitários e Outros
Demanda de Água para Irrigação
Cultura Arroz Banana Feijão Melão Milho Soja Tomate Trigo
Demanda por Ciclo (m3/ha) 5.750 17.000 4.000 5.000 6.500 5.750 6.000 5.000
Fonte: FAO, 1986
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Consumo de água para irrigação em 2001
Região Norte
Área Irrigada (ha)
Consumo de água (106 m3)
% em relação à disponibilidade
91.035
879,2
Nordeste
693.672
11.363,0
4,87
Sudeste
909.639
9.806,3
3,04
1.196.800
13.712,0
3,78
258.071
2.049,3
0,18
3.149.217
37.809,8
0,65
Sul Centro-oeste Brasil
0,024
Assimilação e Transporte de Poluentes
É um dos usos menos nobres da água, porém é inevitável;
Principal aplicação refere-se aos processos de lavagem;
O requisito de qualidade varia de acordo as exigências do processo: • Na lavagem de equipamentos na indústria farmacêutica, alimentícia ou eletrônica é exigido um elevado grau de qualidade; • Na lavagem de peças e equipamentos mecânicos necessita o grau de qualidade é menor.
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Considerações sobre os Requisitos de Qualidade da Água
O nível de qualidade para um determinado uso pode ser diferente do que foi no passado e do que será no futuro; Os fatores que influenciam para isto são: • Avanços tecnológicos; • Problemas de escassez de água; • Poluição dos mananciais.
O uso de água com qualidade inferior pode resultar em danos ao processo e equipamentos.
Evolução dos Problemas sobre Qualidade da Água ► Por
muito tempo a principal preocupação relacionada à qualidade da água para abastecimento foram os microrganismos patogênicos;
►A
partir da 2ª Grande Guerra Mundial, outros problemas começaram a despertar preocupação.
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Ocorrência do Problema e/ou Percepção
o çã ple De
de
ig Ox
1950
io ên
ão aç fiz tro u E
1960
s tai Me
1970
s do sa Pe
a, gu , da eÁ ão tes idas d o a ç ã z a en ç âne se o e tic fic na es idi olu mi terr scas zaçã s Ac crop os, P E lini ore nta ub Co u a S a mi ânic S rupt inos Ág org Dis dócr En
1980
1990
2000
Evolução dos Problemas Relacionados à Contaminação da Água
Impactos sobre a Indústria Os avanços tecnológicos ocorridos obrigaram a
indústria a buscar soluções alternativas para o abastecimento de água; Processos sensíveis passaram a receber uma atenção
especial; Sistemas de tratamento mais sofisticados passaram a
ser utilizados.
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Os Problemas da Atualidade A demanda excessiva gera problemas de escassez de
água;
Necessidade de buscar mananciais cada vez mais distantes;
Os recursos disponíveis são comprometidos pelo lançamento de esgotos domésticos e efluentes industriais;
Riscos potenciais à população em decorrência do uso de água de mananciais degradados.
Poluição da Água ► Efluentes
de origem doméstica:
Problemas relacionados à diminuição da concentração de oxigênio nos corpos d´água e substâncias nutrientes. ► Efluentes
de origem industrial:
Problemas relacionados aos mais variados tipos de substâncias. ► Acidentes
ambientais podem agravar o
problema.
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Novos Desafios
Fonte: http://www.cas.org/cgi-bin/cas/regreport.pl, acessado em 08/03/2012.
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Dados sobre o Geração de Esgotos RMSP
Perdas no sistema: • Físicas 15%; • Comerciais 18%
Geração de Esgotos:
Geração de Esgoto Pr odução de Água * (1 Perda ) * 0,8
Geração de esgotos 44,20 m3/s
Sistema de Tratamento de Esgotos Projeto Tietê Capacidade de Projeto (m3/s)
Vazão Atual (m3/s)
ABC
3,0
1,9
Barueri
9,5
9,7
Parque Novo Mundo São Miguel
2,5
2,5
1.5
0,8
Suzano
1,5
0,8
18,0
15,7
Sistema
Total
Fonte: http://site.sabesp.com.br/site/interna/subHome.aspx?secaoId=29
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Implicações para os Seres Humanos
► Os
processos naturais não são capazes de atenuar os impactos resultantes da poluição;
► Os
processos amplamente utilizados para o tratamento de água apresentam limitações para atender às novas exigências;
► Aumento
dos riscos associados ao uso da água para fins potáveis e industriais.
Conflitos pelo Uso 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)
+
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Potencial de Surgimento de Conflitos pelo Uso da Água em Função da Disponibilidade Problemas Associados
ICRH
DEA (m3/ano. /ano.hab hab) )
1
≥ 10.000
Sem problemas ou problemas limitados.
2
10.000 > DEA ≥ 2.000
Problemas gerais de gerenciamento.
3
2.000 > DEA ≥ 1.000 1.000 > DEA ≥ 500
4
DEA < 500
5
Grande pressão sobre os recursos hídricos. Escassez crônica da água. Além do limite de disponibilidade.
Alto Tietê (RMSP) 6,41
Rios Piracicaba/Capivarí/Jundiaí
5
Turvo / Grande 4,72
Baixada Santista
5
Rio Mogi-Guaçu 4
Sapucaí Mirim Serra da Mantiqueira Rio Pardo
3,21
4
2,76 2,52
Tietê / Batalha Alto Paranapanema Média do Brasil**
Ribeira de Iguape e Litoral Sul
Rio Paraíba do Sul Litoral Norte Tietê / Jacaré
1,67
Pontal do Paranapanema
Baixo Tietê Baixo Pardo / Grande
1,26
1,35
1,44 1,44
2
Médio Paranapanema
Rio São José dos Dourados 1,85 1,91 1,95 1,94 1,96
3
2,12 2 2,19
ICRH
3
Rio do Peixe Média Estadual Rios Sorocaba e Médio Tietê Rio Aguapeí
0,93
1 1
0,61
0,63
0,64
0,75 0,75
1 0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
3
* Valores Obtidos a partir da Vazão de Referência (Q ) ref e Estimativa da População para o ano 2010 ** Valor referente aos Dados do Banco Mundial
DEA* (m /ano.habitante)
Índice de Comprometimento dos Recursos Hídricos no Estado de São Paulo
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Estratégias para Minimização de Conflitos ► Desenvolvimentos
de políticas gerenciamento dos recursos hídricos:
para
o
Gestão participativa por meio dos Comitês de Bacias; A água é um recurso natural dotado de valor econômico; Introdução do conceito de usuário pagador. ► Racionalização
do uso da água:
Desenvolver hábitos, projetos, produtos e processos que possibilitem otimizar o uso da água; ► Reúso
da água
Políticas de Gerenciamento dos Recursos Hídricos ► Política
Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos: Lei nº 9.433, de 08 de janeiro de 1997; Adota o conceito de usuário pagador.
► Política
Estadual de Gerenciamento de Recursos Hídricos: Lei nº 7.663, de 30 de dezembro de 1991; Introduziu o conceito de usuário pagador como instrumento de gestão.
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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;
Ferramentas Disponíveis Nas residências e estabelecimentos
comerciais: Programas de
conscientização;
Minimização de Utilização de
desperdícios;
dispositivos mais eficientes.
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Ferramentas Disponíveis Desenvolvimento de programas para redução de
perdas;
Análise do Ciclo de Vida; Mudança nos procedimentos operacionais ou
modo de produção;
Considerar os sistemas de tratamento de águas e
efluentes como parte integrante do processo produtivo.
Racionalização do Uso da Água na Indústria ► Exige
uma avaliação mais completa dos processos produtivos;
► Deve
haver uma integração entre o processo principal e os auxiliares;
► Pode
requerer a mudança de procedimentos operacionais;
► Implica
na busca de novas tecnologias e métodos produtivos.
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Avaliação dos Processos ► Levantamento
da demanda de água e geração de efluentes;
► Identificação
das áreas críticas com relação ao consumo de água e geração de efluentes;
► Estudo
de alternativas para a otimização do uso da água.
Determinação do Ponto de Mínimo Consumo de Água Método desenvolvido para determinar a mínima
demanda de água; Considera-se que a principal função da água é
remover os contaminantes do processo; Requer uma avaliação detalhada de todo o processo
produtivo; Deve ser avaliado após a otimização do uso da água.
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Conceito Utilizado para a Determinação do Ponto de Mínimo Consumo
Corrente com Alta Concentração do Contaminante
Transferência de Massa Δmi
Cw,e
Cw,s
Corrente com Baixa Concentração do Contaminantes
Reúso da Água ►É
uma alternativa para redução dos problemas associados à escassez de água; ► Muitas aplicações toleram o uso de água com menor grau de qualidade; ► Uso de efluentes tratados e águas servidas para fins não potáveis; ► É uma opção que deve ser avaliada criteriosamente.
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Esgotos Domésticos
Aqüicultura
Efluentes Industriais
Usos Urbanos
Recreação
Não Potável
Potáv el
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 Água
Reúso na Indústria ► Reúso
em cascata:
Utilizar o efluente de um processo diretamente em outro; ► Reúso
de Efluentes Tratados:
Reúso direto; Aplicação de técnicas complementares de tratamento. ► Os
estudo de otimização do uso devem preceder os de reúso.
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Condições para o Reúso ► As
características do efluente disponível devem ser compatíveis com os requisitos de qualidade exigidos;
► Deve-se
considerar a elevação da concentração de contaminantes durante o reúso;
► Depende
da elaboração de um balanço hídrico na indústria.
Aproveitamento de água de chuva É uma alternativa ao abastecimento de água; Pode ser implantada em atividades urbanas e
industriais; Questões relevantes referem-se:
Estrutura para captação; Potencial de aproveitamento; Necessidade de tratamento; Fonte complementar.
Existência de norma técnica para regulamentar a
prática.
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Conclusões A
escassez de água, na atualidade, é o principal problema; Alternativas para a otimização do uso e do reúso da água conduzem ao aumento da concentração dos contaminantes; A aplicação da prática de reúso deve ser devidamente planejada; O sucesso de qualquer programa que vise a racionalização do uso e reúso está vinculado ao conhecimento sobre as limitações.
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