Universidade do Minho Escola de Engenharia. Cíntia Sofia Aires Gonçalves. Viabilidade da Reutilização de Águas Residuais em Habitações Unifamiliares

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1 Universidade do Minho Escola de Engenharia Cíntia Sofia Aires Gonçalves Viabilidade da Reutilização de Águas Residuais em Habitações Unifamiliares Novembro de 2011

2 Universidade do Minho Escola de Engenharia Cíntia Sofia Aires Gonçalves Viabilidade da Reutilização de Águas Residuais em Habitações Unifamiliares Dissertação de Mestrado Mestrado Integrados em Engenharia Civil Trabalho efectuado sob a orientação da Professora Doutora Maria Manuela Carvalho de Lemos Lima Novembro de 2011

3 AGRADECIMENTOS Quero agradecer à Professora Doutora Maria Manuela Carvalho de Lemos Lima pela sua disponibilidade para esclarecer as minhas dúvidas e a sua dedicação na orientação deste projecto. Com este trabalho encerro um ciclo de estudos que é muito importante na minha vida pessoal e profissional. Sendo assim quero agradecer em especial ao meu Pai por todo o amor, dedicação e incentivos durante toda a minha vida e nesta fase da vida em especial e pelos valores e ensinamentos que sempre me transmitiu; quero agradecer a uma pessoa muito especial que nos momentos de fraqueza, cansaço e dúvidas me apoiou sem limites. Por último quero agradecer à Factor Ambiente, em especial, ao Engenheiro Narciso Braga por toda a ajuda, incentivos, sugestões, ensinamentos e palavras de encorajamento que nunca faltaram no decorrer deste trabalho. Aos meus sobrinhos, Catarina e Tiago. iii

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5 RESUMO A reutilização de águas residuais cinzentas claras em habitações unifamiliares visa reduzir o consumo de água potável, ajudando a preservar o ambiente, pois a água é um bem essencial e cada vez mais escasso. Para isso é necessário recorrer a um equipamento apropriado, inserido num sistema de reutilização de águas residuais. Este equipamento recebe a água proveniente dos aparelhos que produzem água cinzenta clara (banheiras/duches, lavatórios e bidés), trata-a e armazena-a para posteriormente ser utilizada nos fins a que se destina: descarga de autoclismos, rega do jardim e lavagem de automóveis e pavimentos. O objectivo deste trabalho é estudar a viabilidade de reutilização de águas residuais em habitações unifamiliares. Para isso foi desenvolvido um equipamento que permite esta reutilização e realizou-se um estudo comparando várias soluções construtivas para implantar este equipamento num sistema de reutilização de águas residuais valorizando as características da habitação e o período de retorno do investimento. Concluiu-se que o sistema desenvolvido neste trabalho é viável economicamente, desde que o mesmo seja implementado tendo em conta a solução construtiva e que a mesma se adeqúe à tipologia, espaço e necessidades de cada habitação. Admitindo que o consumo de cada habitante por dia será cerca de 180 litros, numa habitação de 4 habitantes, o custo do equipamento instalado dentro da habitação, tendo esta um sistema de reutilização de águas residuais pré-instalado, será aproximadamente de 1180 e terá o retorno do investimento em 3 anos e meio. Se, em condições idênticas, o equipamento for instalado no sótão, este custo passará para cerca de 1500 tendo o retorno em 4 anos e meio. Se contabilizarmos o custo de construção do sistema de reutilização e o equipamento este conjunto passará para os demorando o retorno quase 8 anos se o equipamento ficar localizado no interior da habitação; se ficar no exterior da habitação este custa rondará os e o retorno demorará um pouco mais de 10 anos. Todos os preços são sem IVA. PALAVRAS-CHAVE: Reutilização, água cinzenta, equipamento de reutilização, soluções construtivas. v

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7 ABSTRACT The reuse of wastewater in light gray single-family dwellings to reduce the consumption of drinking water helps preserve the environment, since water is essential and increasingly scarce item. For this, it is necessary to use appropriate equipment. This gets the water from devices that produce light gray water (tubs / showers, sinks and bidets), treating it and storing it for later use in the intended purposes: discharge of toilets, watering gardens and washing cars and pavements. The aim of this work is to study the feasibility of wastewater reuse in single family houses. For this we developed a device that allows reusing, where a study was held comparing various constructive solutions deploying this equipment in a system of wastewater reuse valuing housing characteristics and the period of return on investment. It is concluded that the system developed in this work is economically viable; provided it is implemented taking into account the constructive solution and that it fits the typology, space and needs of each dwelling. Assuming that the consumption of each person per day will be about 180 liters, a housing of 4 residents, the cost of the equipment installed within the dwelling will be approximately 1180 and will return on investment in 3 years. If the system was deployed in the attic this will cost about 1522 with the return in 4 years. Subtracting the cost of the system construction and reuse of this equipment will pass to 2,667 taking almost eight years to return the equipment to be located inside the housing, if it is outside the housing costs will be around 3554 return and take a just over 10 years. All prices are excluding VAT. Keywords: reuse, gray water reuse equipment, constructive solutions. vii

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9 ÍNDICE 1. INTRODUÇÃO Enquadramento e justificação Objectivos Conteúdo da Dissertação REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Caracterização das águas residuais Constituição do sistema de drenagem de águas residuais em habitações unifamiliares Sistemas de tratamento de águas residuais Enquadramento da legislação Portuguesa aplicável a sistemas de reutilização de águas residuais tratadas Sistemas de recolha e tratamento de águas residuais para posterior reutilização Sistema de recolha e tratamento de águas residuais - Brac Systems Sistema de recolha e tratamento de águas residuais - Pontos AquaCycle Sistema de recolha e tratamento de águas residuais - Grem Processos de construção para sistemas e reutilização de águas residuais tratadas METODOLOGIA PARA A REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS TRATADAS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIARES Novos processos construtivos adequados à reutilização de águas residuais Parâmetros necessários para uma correcta reutilização de águas residuais Rega Ajardinada Aparelhos sanitários Descargas de autoclismos Lavagem de pavimentos e automóveis Viabilidade económica Quantificação dos custos de implantação de um sistema de reutilização de águas residuais Custos do equipamento Custos de construção Quantificação dos custos de manutenção de um sistema de reutilização de águas residuais Custos de energia eléctrica Custos de manutenções periódicas Viabilidade económica numa habitação unifamiliar APLICAÇÃO DA METODOLOGIA DESENVOLVIDA A UM CASO ESTUDADO ix

10 4.1 Constituição da habitação Previsão dos consumos por habitante e fogo Optimização da solução técnica CONCLUSÕES FINAIS E PERSPECTIVAS DE TRABALHO FUTURO Conclusões finais Perspectivas de trabalho futuro REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANEXOS x

11 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1 - Elementos constituintes dum sistema de drenagem Figura 2 - Ligação do ramal de ventilação ao de descarga Figura 3 - Ligação de vários aparelhos a um único ramal de descarga Figura 4 - Ligação dos ramais de descarga de bacias de retrete e de águas saponáceas aos tubos de queda Figura 5 - Inserção do ramal de ligação no colector público Figura 6 - Processos de tratamento de águas residuais (Fonte: Quercus) Figura 7 - Sistema BRAC Systems (Fonte: Manual do sistema Brac) Figura 8 - Funcionamento do sistema BRAC Systems (Fonte: Brac Systems) Figura 9 - Funcionamento do BRAC Systems Figura 10 - Esquema do funcionamento do sistema AquaCycle Figura 11 - Constituição do sistema AquaCycle (Manual da ACQUA Business) Figura 12 - Esquema de conexões e possível localização do sistema (Hansgrohe) Figura 13 - Funcionamento do sistema Grem da REMOSA Figura 14 - Vista frontal e lateral do sistema GREM Figura 15 - Equipamento do sistema de reutilização de águas residuais Figura 16 - Grupo hidropneumático EFAFLU, E-JET 100T + RAC Figura 17 - Filtro IDRANIA com cartucho de malha lavável de 80 μm Figura 18 - ECOFUR xi

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13 ÍNDICE DE QUADROS Quadro 1 - Classificação da água residual doméstica (Coutinho, 2009)... 7 Quadro 2 - Caudais mínimos nos dispositivos de utilização água fria ou quente... 8 Quadro 3 - Canalizações e acessórios (Fonte: Capitulo 2 do Manual de Instalações das Construções da Universidade do Minho, 2009) Quadro 5 - Valores típicos de parâmetros característicos para água residuais urbanas.. 21 Quadro 6 - Legislação comunitária e portuguesa com incidência na reutilização de águas residuais tratadas (Matos et al., 2010) Quadro 7 - Modelos BRAC Systems (Fonte: Manual do sistema Brac) Quadro 8 Medidas, dados técnicos do Sistema AquaCycle (modelo 2500) Quadro 9 Pressão, dados técnicos do Sistema AquaCycle (modelo 2500) Quadro 10 - Referencias dos modelos GREM Quadro 11 - Classificação dos sistemas de armazenamento de acordo com vários critérios (Matos et al., 2010) Quadro 12 - Possíveis soluções para processos construtivos para o sistema de reutilização de águas residuais Quadro 13 - Parâmetros comparativos das soluções construtivas Quadro 14 - Quantidade de procura para fins não potáveis para habitação de 4 habitantes Quadro 15 - Relação volume do depósito com número de habitantes Quadro 16 - Qualidade das águas destinadas à rega (Decreto-lei n 236/98 - Anexo XVI) Quadro 17 - Necessidades de procura para rega ajardinada (Coutinho, 2009) Quadro 18 - Requisitos de qualidade de águas tratadas a reutilizar para descargas de autoclismos Quadro 19 - Consumos por habitante/dia, por Autoclismo (Coutinho, 2009) Quadro 20 - Necessidades de procura para descarga autoclismo (Coutinho, 2009) Quadro 21 - Requisitos de qualidade de águas tratadas a reutilizar em lavagem exterior Quadro 22 - Resumo das necessidades da quantidade de água cinzenta clara para fins não potáveis. (Coutinho, 2009) Quadro 23 - Custos do equipamento do sistema de reutilização (Solução 1) xiii

14 Quadro 24 - Acréscimo dos custos do equipamento do sistema de reutilização Quadro 25 - Mapa comparativo das soluções construtivas Quadro 26 - resumo do mapa comparativo das soluções construtivas Quadro 27 - Custos da energia eléctrica Quadro 28 - Custo anual energético ( / S IVA) Quadro 29 - Custos de manutenção ( /ano) Quadro 30 - Estudo da viabilidade económica numa habitação unifamiliar referente ao custo do equipamento Quadro 31 - Estudo da viabilidade económica numa habitação unifamiliar referente ao custo do equipamento mais o custo da construção na solução 1 (sistema localizado no interior) Quadro 32 - Estudo da viabilidade económica numa habitação unifamiliar referente ao custo do equipamento mais o custo da construção na solução 2 (sistema localizado no exterior) Quadro 33 - Estudo da viabilidade económica numa habitação unifamiliar referente ao custo do equipamento mais o custo da construção na solução 3 (sistema enterrado) Quadro 34 - Estudo da viabilidade económica numa habitação unifamiliar referente ao custo do equipamento mais o custo da construção na solução 4 (sistema localizado no sótão) Quadro 35 - Dispositivos que contribuem para a reutilização Quadro 36 - dispositivos com necessidades de uso para fins não potáveis Quadro 37 - Dados da habitação Unifamiliar Quadro 38 - Consumos por habitante / dia (NSW, 2006) Quadro 39 - Distribuição do consumo de referência por dispositivo (Fonte: PNUEA, 2001) Quadro 40 - Consumo L/hab.dia Quadro 41 - Tipo de sistema recomendado Quadro 42 - Período de retorno da instalação de um equipamento na habitação em estudo Quadro 43 - Custo de construção da solução escolhida na habitação em estudo Quadro 44 - Custo do equipamento, construção e período de retorno xiv

15 ÍNDICE DE GRÁFICOS Gráfico 1 - Distribuição do consumo de referência por dispositivo (Fonte: PNUEA, 2001)... 7 Gráfico 2 - Distribuição da utilização de água cinzenta (Fonte: Brac Systems) Gráfico 3 - Distribuição percentual da procura para fins não potáveis, para cada actividade Gráfico 4 - Custo de construção de cada solução Gráfico 5 - Custo do equipamento e construção de cada solução Gráfico 6 - Período de retorno em anos das soluções construtivas xv

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17 INTRODUÇÃO 1. INTRODUÇÃO 1.1 Enquadramento e justificação A água é um bem essencial e escasso. A sua escassez tem-se vindo a acentuar em todo o planeta e é já uma das principais causas de conflitos armados. Para diminuir esse problema devemos fazer uma gestão racional da que possuímos, diminuir ao máximo o seu desperdício e, sempre que possível, proceder à sua reutilização. É imperioso promover mudanças comportamentais nomeadamente no sentido da reutilização da água. A UNESCO prevê que a partir do ano de 2020 a escassez de água se converta num dos mais graves problemas mundiais. No interior das habitações a água transforma-se em dois tipos de água residual: a água negra e a água cinzenta, que normalmente se misturam num único colector em direcção a um sistema de tratamento único e exterior à habitação (ETAR). O aproveitamento de águas residuais tratadas na construção e na reabilitação de edifícios poderá ser uma forma de diminuir o consumo de recursos e, consequentemente, tornar a construção mais sustentável. De facto, analisando os possíveis usos urbanos da água, não se justifica a utilização de água adequada para consumo humano em utilizações de menor exigência, como sejam a rega, a lavagem de pavimentos, de veículos e descargas de autoclismos. Em Portugal ainda não é vulgar a reutilização de águas residuais. Um dos motivos é o desconhecimento dos sistemas existentes, o que provoca algum retraimento por parte dos projectistas e, consequentemente, dos utilizadores das habitações. Esta relutância por parte dos utilizadores está associada ao facto desta técnica ser recente, pouco conhecida e invulgar entre nós, provocando alguma desconfiança em relação às características das águas residuais tratadas. As necessidades de água nestes tipos de usos poderiam ser facilmente supridas por outras fontes de água, tais como as águas residuais cinzentas tratadas. No entanto, esta não é ainda uma solução usual e a sua viabilidade técnico-económica ainda não estava demonstrada. Além disto, um dos grandes entraves à generalização destes sistemas prende-se com as limitações legais existentes actualmente. VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIARES 1

18 INTRODUÇÃO Assim, a reutilização de águas cinzentas em habitações unifamiliares surge para dar resposta ao problema da sua escassez, conduzindo a uma diminuição na quantidade de água potável recebida da entidade fornecedora e, consequentemente, aumentando os benefícios ambientais e provocando reduções nas facturas familiares. Esta reutilização de águas deve ser bem planeada. As águas residuais provenientes de dispositivos de descarga (pia lava-loiça, banheira, duche, lavatório, bidé, máquina de lavar a loiça, máquina de lavar a roupa e outros electrodomésticos) são as chamadas águas cinzentas (excluídas as águas negras provenientes das descargas de autoclismos), que podem ser tratadas e posteriormente utilizadas. Segundo a PNUEA 2001 (Programa nacional para o uso eficiente da água) o consumo médio diário associado a um fogo (dimensão média do agregado em Portugal de 3,1 pessoa por fogo), onde a frequência diária de uso do autoclismo seja de 4 descargas por habitante (Butler, 1991), é de 124 litros por fogo, para um volume médio por descarga de 10 litros. Admitindo uma capitação média de 310 litros por fogo, este consumo representa 40% do total (PNUEA 2001). No Programa Nacional para o Uso Eficiente da Água (PNUEA, Setembro de 2001) avalia-se a eficiência com que a água é utilizada em Portugal, onde figuram vários sectores: industrial, agrícola e urbano. Neste conjunto alargado de medidas são descritas 87 medidas. A medida 8 faz referência à reutilização de águas residuais domésticas que não sejam provenientes da rede pública de abastecimento, portanto, de origem da reutilização de águas cinzentas provenientes das banheiras, chuveiros, bidés e lavatórios ou aproveitamento de água da chuva; após tratamento as águas serão reutilizadas em descargas de autoclismos, lavagem de automóveis, pavimentos e rega ajardinada. A medida 8 do PNUEA faz referência aos benefícios desta reutilização e ao tratamento necessário das águas cinzentas. Geralmente há uma filtração e uma desinfecção para que a água esteja conforme ao uso a que a que se destina. Esta medida é a indicada para os potenciais utilizadores deste sistema, sejam eles proprietários de habitações colectivas ou individuais. Com esta medida teremos uma utilização mais eficiente das águas e uma redução de caudais de águas residuais. A implantação do sistema de reutilização de águas cinzentas requer regulamentação técnica adequada para proteger a 2 VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIAR

19 INTRODUÇÃO saúde pública, divulgação de tecnologia e disponibilidade no mercado nacional de equipamentos adequados (Medida 8 do PNUEA, Setembro de 2001). Em Portugal a água potável em descargas de autoclismos representa 10% a 45% da água gasta numa habitação (de acordo com Friedler et al., 2006a; Karpiscak et al., 1990; Grisham & Fleming, 1989, citado em Coutinho, 2009). Esta percentagem de água potável gasta numa habitação numa utilização em que não é necessária água proveniente da rede pública, mostra que é realmente possível poupar água utilizando um sistema que forneça, para esta finalidade, água reciclada. Para além da dificuldade de implantação deste sistema na habitação, a nível técnico acresce a dificuldade na implantação deste sistema num projecto de reabilitação urbana, devido à falta de consciencialização da população para a necessidade cada vez mais urgente da preservação dos recursos hídricos e energéticos. Pretende-se que este trabalho ajude na aceitação por parte dos utilizadores e projectistas da prática da reutilização de águas residuais domésticas. Procurar-se-á identificar sistemas de tratamento de águas residuais comercializados e testados e processos construtivos inovadores, para uma melhor integração dos mesmos na habitação. Em colaboração com a Empresa Factor Ambiente foram desenvolvidos quatro sistemas de reutilização de águas residuais domésticas para habitações unifamiliares. Estes comportam equipamentos criados de raiz (diferentes apenas na capacidade do reservatório em função do número de habitantes) especialmente desenvolvidos no âmbito desta dissertação, para serem inseridos nesses sistemas. Este estudo permitiu dimensionar estes conjuntos de acordo com o número de habitantes e com a localização do equipamento no sistema e ainda apontar a melhor solução para cada caso. O desenvolvimento destes sistemas permitiu ter uma melhor visão sobre a viabilidade do Projecto. Assim, este trabalho de investigação pretende ser uma ferramenta importante para ajudar a compreender a vantagem desta técnica, desenvolvendo uma metodologia de dimensionamento deste sistema de reutilização de águas residuais cinzentas tratadas numa habitação e estudando a sua viabilidade técnico económica. Desta forma a população, rentabilizando o seu investimento, ajudará a preservar o meio ambiente. VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIARES 3

20 INTRODUÇÃO 1.2 Objectivos O presente trabalho pretende estudar a viabilidade técnica económica de um sistema de reutilização de águas residuais numa habitação unifamiliar. Para isso proceder-se-á à recolha de informação sobre processos de tratamento in situ de águas residuais cinzentas, assim como à pesquisa com vista à identificação de processos de construção que possibilitem a recolha destas águas, o seu tratamento, armazenamento e distribuição da água tratada para ser reutilizada em descargas de autoclismos, lavagem de pavimentos, lavagem de automóveis e rega da área envolvente da habitação. Desenvolvimento de uma ferramenta (folha de cálculo Excel), da minha autoria e desenvolvida especificamente para esta dissertação permitindo um estudo mais cuidado do tema principal deste trabalho (com vista à análise da viabilidade económica de cada solução a apresentar) e um entendimento mais prático das soluções admitidas para processos construtivos. Os objectivos específicos são os seguintes: Estabelecimento de uma metodologia de dimensionamento de sistemas de reutilização de águas residuais; Concepção de uma solução técnica alternativa. Definição de novas regras construtivas; Análise da sua viabilidade técnico-económica. 1.3 Conteúdo da Dissertação Este trabalho foi organizado em cinco capítulos, estando divididos de forma a salientar dois grandes objectivos deste trabalho: a viabilidade económica e a viabilidade técnica da reutilização de águas residuais em habitações unifamiliares. No capítulo 1 é apresentada uma introdução ao trabalho, referindo os objectivos da Dissertação e respectivo enquadramento e justificação. No capítulo 2, efectua-se uma revisão bibliográfica sobre a caracterização das águas, onde se descreve o sistema de drenagem de águas residuais em habitações unifamiliares e possíveis sistemas de recolha e o tratamento destas águas assim como o seu enquadramento na legislação Portuguesa. 4 VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIAR

21 INTRODUÇÃO O capítulo 3 apresenta uma metodologia para a reutilização de águas residuais em habitações unifamiliares, efectuando uma análise de viabilidade económica atendendo aos possíveis processos construtivos adequados para esta reutilização e aos parâmetros necessários para uma correcta reutilização destas águas. O capítulo 4 é um dos capítulos centrais deste trabalho, onde será descrita a aplicação da metodologia desenvolvida a um caso de estudo e à avaliação da sua eficiência. Por último, o capítulo 5 apresenta as conclusões retiradas do trabalho realizado. VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIARES 5

22 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 Caracterização das águas residuais As águas residuais urbanas são diferenciadas em três tipos; águas residuais domésticas, mistura destas com águas residuais industriais e pluviais. Estas são posteriormente colectadas para a rede de drenagem pública. Relativamente às águas residuais domésticas, são provenientes dos vários dispositivos de uma habitação: instalações sanitárias de casas de banho e zonas de lavagem (roupas e cozinhas). Estas águas são caracterizadas por possuírem quantidades significativas de matéria orgânica, mas são facilmente biodegradáveis. As águas residuais industriais são provenientes exclusivamente da actividade industrial e, por esta razão, apresentam uma grande diversidade de características químicas e físicas. A fim de ser tratadas, estas águas residuais urbanas são encaminhadas para uma ETAR (Estação de tratamento de águas residuais). Existem ETAR que recebem afluentes domésticos e industriais, mas também existem ETAR que só recebem afluentes industriais. Neste trabalho vão ser consideradas apenas as águas residuais domésticas. A água utilizada nas habitações é transformada em dois tipos de água residual: água cinzenta ou água negra. Normalmente estas águas residuais diferentes são misturadas num colector comum que as transporta para um sistema de tratamento de águas residuais (ETAR). Este trabalho centra-se na reutilização das águas cinzentas, uma vez que as águas negras (águas provenientes das sanitas), devido à sua composição, são de difícil tratamento para posterior reutilização (Coutinho, 2009). A água cinzenta define-se como sendo a água residual doméstica sem contributo da água negra proveniente das sanitas, ou seja, corresponde à água residual proveniente das banheiras, lavatórios, bidés, máquinas de lavar roupa, máquinas de lavar louça e do lava-loiça da cozinha. A maioria dos investigadores divide a água residual doméstica em três classes, atribuindo uma cor a cada uma delas (Quadro 1). 6 VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIAR

23 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Este trabalho, mediante a bibliografia seguida, divide a água residual doméstica em três classes: negra, cinzenta escura e cinzenta clara. Quadro 1 - Classificação da água residual doméstica (Coutinho, 2009) Tipo Negra Cinzenta escura Cinzenta Clara Proveniência Sanitas Banheira, lavatório, bidé. Lavandaria e cozinha Banheira, lavatório e bidé Em Portugal está estimado que a água necessária para consumo doméstico ronda os 180 L/hab.dia em habitações unifamiliares (de acordo com Friedler et al, 2006, citado por Coutinho, 2009). A água cinzenta (clara e escura) representa 68% do total da água residual gerada segundo a NSW (2006), portanto cerca de 122 L/hab.dia, e aproximadamente 58 L/hab.dia de águas negras (água proveniente das sanitas). A quantidade de água residual gerada dentro de uma habitação varia em função de vários factores, como sejam o numero de ocupantes da habitação, as suas idades e os diferentes hábitos de utilização da água. No Gráfico 1 apresenta-se a distribuição dos consumos dos dispositivos que geram água cinzenta. 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 66% 19% 12% Duche Torneiras Máquina de lavar roupa 3% máquina de lavar louça Gráfico 1 - Distribuição do consumo de referência por dispositivo (Fonte: PNUEA, 2001) VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIARES 7

24 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Da análise do gráfico, verifica-se que o dispositivo que consome maior volume de água, o duche (banheira), representa 66%. Existem factores que influenciam este volume, como sejam o número de duches de cada habitante e a duração de cada um; outro factor está relacionado com o caudal debitado pelo chuveiro. Este caudal está regulamentado no artigo 90, caudais instantâneos, do RGAAR (Regulamento geral dos sistemas públicos e prediais de distribuição de água e drenagem de águas residuais) que estabelece um caudal mínimo para chuveiros de 0,15 L/s (quadro 2). O volume da água do duche, em termos de possível reutilização, corresponde a uma elevada percentagem da água cinzenta clara. No volume das torneiras está incluído o uso do lavatório, bidé e lava-loiça. Os factores que tornam difícil quantificar estes consumos estão associados ao caudal, à duração e utilização de cada torneira. Relativamente às máquinas de lavar roupa, que produzem cerca de 12% da água cinzenta de uma habitação, os modelos actuais têm baixado o consumo da água, variando este consumo entre 35 e 220 L/lavagem. Também nestas máquinas os factores que influenciam este volume são diversos, como sejam o tipo e idade do aparelho, os programas utilizados e a carga de roupa a lavar. As máquinas de lavar loiça são responsáveis por 3% da água cinzenta produzida por dispositivos. Assim como nas máquinas de lavar roupa, também aqui há diversos factores que podem influenciam esta percentagem, como sejam o modelo da máquina e o programa seleccionado pelo utilizador. Estas máquinas apresentam consumos entre 12 a 56 L/lavagem (Coutinho, 2010). 8 VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIAR

25 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Quadro 2 - Caudais mínimos nos dispositivos de utilização água fria ou quente (anexo IV- Regulamento Geral dos Sistemas Públicos e Prediais de Distribuição de Água e Drenagem de Águas Residuais RGAAR, 1995) Dispositivos de utilização: Caudais mínimos (L/s) Lavatório individual 0,10 Lavatório colectivo (por bica) 0,05 Bidé 0,10 Banheira 0,25 Chuveiro individual 0,15 Pia de despejo com torneira de Φ 15 mm 0,15 Autoclismo de bacia de retrete 0,10 Mictório com torneira individual 0,15 Pia lava-loiça 0,20 Bebedouro 0,10 Máquina de lavar louça 0,15 Máquina ou tanque de lavar roupa 0,20 Bacia de retrete com fluxómetro 1,50 Mictório com fluxómetro 0,50 Boca de rega ou de lavagem de Φ 15 mm 0,30 Idem de Φ 20 mm 0,45 Máquinas industriais e outros aparelhos não especificados Em conformidade com as indicações dos fabricantes Este trabalho centra-se na reutilização da água cinzenta clara após tratamento. A água cinzenta total requer um tratamento mais elaborado para não originar a contaminação microbiana resultante da exposição a microrganismos patogénicos em concentrações significativas (Coutinho, 2009). Estes microrganismos que estão presentes na água cinzenta podem, a título de exemplo, serem transmitidos por forma de aerossóis gerados aquando da descarga do autoclismo. Por esta razão a autora (Coutinho, 2009) refere que será mais vantajoso fazer apenas a reutilização das águas cinzentas claras provenientes da banheira/chuveiro, lavatórios e bidé (excluindo a água proveniente da lavandaria e da VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIARES 9

26 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA cozinha), pois sendo menos contaminadas, há redução de custos nos tratamentos para a sua reutilização e os riscos para a saúde pública serão menores. 2.2 Constituição do sistema de drenagem de águas residuais em habitações unifamiliares O artigo 85º do Regulamento geral dos sistemas públicos e prediais de distribuição de água e drenagem de águas residuais, refere a importancia da separação dos sistemas de águas para a prevenção da contaminação. Assim, para que a água da rede destinada ao consumo não possa ser contaminada pelas águas residuais, não poderá haver qualquer ligação entre o sistema de distribuição de água da habitação e os sistemas de drenagem de águas residuais. Estes sistemas de drenagem de águas residuais domésticas poderão ser formados pelos seguintes constituintes: Ramais de ventilação: conjunto de tubos destinados a garantir o fecho hídrico nos sifões, se for esse o sistema utilizado; Ramais de descarga: tubagem destinada ao transporte da águas que vêm dos aparelhos sanitários para o tubo de queda ou para o receptor da habitação; Colunas de ventilação: conjunto de tubos que têm o objectivo de completar a ventilação feita através do tubo de queda; Tubo de queda: conjunto de tubos que têm como objectivo juntar as descargas provenientes dos pisos superiores (quando estes existem) e conduzi-las para o colector da habitação que, por sua vez, será ligado à rede pública; Colectores: tubos que têm a função de juntar as descargas dos tubos dos pisos existentes e transportá-las para outro tubo de queda ou ramal de ligação; Ramal de ligação: tubagem que conduz as águas residuais provenientes da rede da habitação para a rede pública, para o colector público de drenagem. 10 VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIAR

27 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Acessórios: dispositivos introduzidos nos sistemas com a função de: Facilitar operações de manutenção e conservação; Possibilitar a retenção de alguns materiais; Garantir que haja condições de habitabilidade nos espaços ocupados pelos sistemas de drenagem. A figura 1Erro! A origem da referência não foi encontrada. ilustra, de forma esquemática, os elementos constituintes de um sistema de drenagem de uma habitação unifamiliar que possui dois ou mais pisos. As figuras representadas neste capítulo foram retiradas do capítulo 2 do Manual de Instalações das Construções da Universidade do Minho, Figura 1 - Elementos constituintes dum sistema de drenagem Na Figura 1 estão identificados os seguintes constituintes: 1. Sifão; 2. Ramal de descarga; 3. Tubo de queda; 4. Ramal de ventilação; 5. Coluna de ventilação; 6. Câmara de inspecção; 7. Colector; 8. Câmara de ramal de ligação; 9. Ramal de ligação; 10. Colector público. VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIARES 11

28 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Simbologia de representação dos sistemas de drenagem: No Artigo 84º do Regulamento geral dos sistemas públicos e prediais de distribuição de água e drenagem de águas residuais, relativo à identificação das canalizações é referido o seguinte: As canalizações instaladas à vista ou visitáveis devem ser identificadas consoante a natureza da água transportada e de acordo com o sistema vigente. Sendo assim e para facilitar a leitura e o entendimento entre todos os intervenientes nos projectos dos edifícios (engenheiros civis e arquitectos) é fundamental utilizar-se a mesma linguagem simbólica e representação gráfica e esquemática para os sistemas de drenagem. É importante realçar que, no caso da reutilização de águas residuais numa habitação unifamiliar, esta simbologia e siglas se tornam essenciais, pois este sistema será duplicado em alguns aparelhos, sendo conduzidos para o processo de reutilização algumas das águas. Deve ser tomada em consideração a simbologia representada no quadro 3 e atribuída no Regulamento geral dos sistemas públicos e prediais de distribuição de água e drenagem de águas residuais para as canalizações e acessórios. 12 VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIAR

29 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Quadro 3 - Canalizações e acessórios (Fonte: Capitulo 2 do Manual de Instalações das Construções da Universidade do Minho, 2009) Antes de proceder ao seu traçado definitivo deverá haver uma coordenação entre todas as especialidades intervenientes no projecto em relação aos espaços e aos percursos destinados à implantação do sistema de drenagem de águas residuais domésticas. Os aspectos a seguir referidos deverão ser tomados em consideração para uma correcta drenagem de águas residuais em habitações unifamiliares: Ramais de Ventilação: Para o projecto e montagem dos ramais de ventilação é necessário atender a algumas regras para que os mesmos funcionem bem. VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIARES 13

30 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 1. Os referidos ramais deverão ser compostos por tubos rectilíneos e utilizar curvas de concordância para fazer as ligações entre eles; 2. Os tubos horizontais de ligação à coluna de ventilação deverão estar inclinados para cima para facilitarem a condução dos condensados aí formados para o ramal que ventilam esta inclinação mínima será de 0,02%; 3. Os tubos de ventilação verticais deverão terminar acima do nível mais elevado do aparelho sanitário que ventilam, pelo menos 15 cm; A ligação do ramal de ventilação ao de descarga, seguindo estas orientações descritas em cima, encontra-se na Figura 2 Figura 2 - Ligação do ramal de ventilação ao de descarga 4. A ligação do ramal de ventilação ao ramal de descarga deve fazer-se a uma distância não inferior a duas vezes o diâmetro do ramal; 5. Os tubos de ventilação não deverão ser cortados pelas linhas piezométricas para evitar a sua obstrução; 6. Quando não houver ventilação secundária individual nos aparelhos em bateria, exceptuando as bacias de retrete e similares, cada ramal de ventilação colectivo ligado a um ramal de descarga deve servir menos de quatro aparelhos; 7. Os tubos de ventilação podem ser instalados de várias formas: à vista, embutidos, em caleiras, enterrados, em galerias ou em tectos falsos, dando sempre preferência aos menores percursos desde que esteja garantida a sua eficiência. Nunca deverão ser colocados em zonas de difícil acesso, como poderia acontecer se estivessem embutidos em elementos da estrutura ou sob elementos de fundação. 14 VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIAR

31 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Ramais de Descarga: A representação destas tubagens deverá ser constituída por troços rectilíneos ligados entre si por caixas de reunião ou por curvas de concordância. Quando diversos aparelhos são ligados a um mesmo ramal de descarga, esta ligação deve ser feita através de caixas de reunião ou curvas de concordância, consoante representado na Figura 3. Figura 3 - Ligação de vários aparelhos a um único ramal de descarga As componentes verticais dos ramais de descarga terão um comprimento máximo de 2 metros e os ramais de descarga individuais de outros aparelhos só poderão ser ligados a ramais de descarga de bacias de retrete, se tiverem ventilação. Quanto aos ramais de descarga de bacias de retrete haverá cuidado para que sejam sempre diferentes dos ramais de descarga de águas saponáceas. Se tal não for possível então serão utilizadas forquilhas de pequeno ângulo de inserção, nunca superior a 45º, conforme se mostra na Figura 4. Figura 4 - Ligação dos ramais de descarga de bacias de retrete e de águas saponáceas aos tubos de queda VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIARES 15

32 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Deve haver muito cuidado para evitar ou pelo menos atenuar a transmissão de ruídos para o interior das zonas habitadas. Para isso os ramais de descarga deverão ser instalados a profundidades razoáveis. Para facilitar a manutenção ou reparações de avarias os ramais de descarga devem ser instalados à vista, embutidos, em caldeiras, enterrados, em galerias ou em tectos falsos, mas nunca sob elementos de fundação, embutidos em elementos estruturais nem em zonas de difícil acesso. A fim de reduzir os custos e o tempo de curso do líquido menor, os sistemas deverão ser constituídos por ramais de descarga com a menor extensão possível. Tendo sempre em atenção que tal não pode prejudicar o desempenho do sistema. Colunas de Ventilação: As colunas de ventilação deverão ser posicionadas na vertical: Quando tal não for possível os desvios deverão ser construídos por tubos verticais ligados entre si com curvas de concordância que terão uma inclinação; deverão ter início nos colectores ou nas câmaras de inspecção. Quando uma coluna de ventilação termina no tubo de queda, a inserção daquela neste tubo de queda deverá verificar-se a uma distância superior a um metro acima da última inserção de ramal de descarga. Se houver necessidade de atravessar elementos estruturais (atravessar, não ao longo deles), não deverá haver ligação rígida entre eles. Haverá sempre entre eles material adequado que garanta a sua não dependência. Tubos de Queda: Os tubos de queda devem, sempre que possível, estar na vertical e, de preferência, no mesmo alinhamento. Quando houver impedimentos para que tal aconteça, os desvios da vertical não poderão ser superiores a dez vezes o diâmetro dos tubos e essas mudanças de direcção serão obtidas através de curvas de concordância. A ligação entre esses tubos de queda verticais e os tubos inclinados deverá ser feita recorrendo a de curvas de transição de raio superior ao desses tubos. 16 VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIAR

33 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA A ligação dos tubos de queda aos colectores deverá ser feita através de forquilhas ou câmaras de inspecção e o afastamento entre o tubo de queda e o colector ou a câmara de inspecção não deverá exceder dez vezes o diâmetro dos tubos de queda; se isso for necessário construir-se-á um sistema secundário de ventilação. Ao longo do sistema de tubos de queda deverá haver bocas de limpeza (que devem estar situadas perto das curvas de concordância) de diâmetro adequado e situadas, as bocas de limpeza, de tal forma que seja fácil aceder a elas. Todos os tubos de queda deverão ser instalados de forma a facilitar o seu acesso. Poderão ser embutidos em paredes mas nunca em elementos estruturais nem em zonas de difícil acesso. Se for necessário que estes atravessem elementos da estrutura não deverá haver ligação rígida entre eles. Ramais de Ligação: Assim como os ramais de descarga, os ramais de ligação também devem ser efectuados por troços rectilíneos, isto em perfil ou planta. A sua ligação à rede pública é efectuada directamente nos colectores públicos no caso em que estes têm um diâmetro superior a 500 mm, em que deverá processar-se num plano superior a dois terços do seu diâmetro em relação à sua geratriz inferior (Figura 5), ou indirectamente; em câmaras de visita este processo é efectuado por inserção. Figura 5 - Inserção do ramal de ligação no colector público VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIARES 17

34 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Devemos ter sempre em atenção as seguintes situações na constituição dos sistemas de drenagem: Escolher tubagens de menor extensão possível quanto aos percursos a seguir, com a condição de tal opção não pôr em causa o seu correcto desempenho. Isto diminui os custos, conduz a menores tempos de retenção das águas no seu interior e simplifica a instalação. Sempre que haja necessidade de atravessar elementos estruturais (atravessar, não ao longo deles), a ligação entre eles deverá ser não rígida. Para isso haverá sempre entre eles material adequado que garanta a sua não interdependência. Drenagem dos aparelhos sanitários Como a reutilização de águas, neste trabalho, está direccionado para o reaproveitamento da água para descargas de autoclismos é importante referir como é efectuada a drenagem destes aparelhos. Todos os sistemas de drenagem de águas residuais têm que possuir dispositivos que assegurem a correcta ventilação e que o escoamento destas águas residuais domésticas não se verifique à superfície livre. Para isso esta drenagem é executada pelos ramais de descarga e estes podem ter ramais de ventilação onde serão ligados a caixas de reunião e a outros ramais, sendo encaminhados, pelas curvas de concordância, a tubos de queda (que podem possuir ou não ventilação secundária) e a colectores ou câmaras de inspecção. Estes caudais de descarga são conduzidos, pelos colectores, à câmara de ramal de ligação e por fim a ligação ao sistema público de drenagem. Os aparelhos sanitários devem possuir sifões garantindo que não passem gases para o interior da habitação. 18 VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIAR

35 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.3 Sistemas de tratamento de águas residuais O fundamental num sistema de reutilização de águas residuais é que as águas tratadas sejam adequadas à sua reutilização, de acordo com as normas definidas na regulamentação Portuguesa. A legislação Portuguesa que regula o tratamento de águas residuais urbanas é o Decreto-lei n 152/97 de 19 de Junho. O princípio de água reciclada pressupõe que a água, após ter entrado na habitação por meio das canalizações, se tornou um resíduo após a sua utilização, por isso precisa de um tratamento para recuperar as características de qualidade compatíveis com a sua reutilização. Tendo sempre presente que este tratamento tem que assegurar requisitos específicos para determinada aplicação, protegendo a saúde pública e o ambiente. Os sistemas de tratamento de águas residuais, por norma, usam águas potáveis que já foram utilizadas para certos fins e que vão ser tratadas para poderem ser reutilizadas, satisfazendo as necessidades em actividades que não necessitam de água potável. Estas águas residuais domésticas recicladas são as águas cinzentas claras, descritas no capítulo 2.1. Tradicionalmente, a água residual doméstica utilizada é conduzida para uma estação de tratamento de águas residuais, sendo, após tratamento e cumprindo os requisitos de qualidade exigidos pela lei Portuguesa, reposta no meio receptor. Este processo, em estudo, de sistema de reutilização de águas residuais domésticas numa habitação é efectuado de forma directa. A razão do tratamento das águas cinzentas claras prende-se com o facto que estas águas antes de serem desinfectadas, podem conter um número significativo de agentes patogénicos que podem colocar em risco a saúde pública, e quando armazenadas mais que algumas horas estas água começam a produzir maus cheiros e ficam sépticas (Matos et al., 2010). Estes sistemas estão homologados, obedecendo às exigências higiénicas sanitárias impostas pela directiva da UE para águas limpas recreativas 76/160/CEE, e á legislação portuguesa, mais concretamente o Decreto-lei nº 236/98 de 1 de Agosto, anexo XV (qualidade de águas balneares) e anexo XVI (Qualidade das águas destinadas à rega) conferindo aos utilizadores destes sistemas, além de economia, segurança em termos de saúde pública e ambiental. VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIARES 19

36 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Actualmente existem várias aplicações para a água residual tratada. O tratamento a adoptar irá ser adequado às características do efluente e ao tipo de reutilização após tratamento. Como neste trabalho apenas se pretende estudar a reciclagem de água para a reutilização urbana (descargas de autoclismos, irrigação de espaços verdes e lavagem de automóveis e pavimentos), o tratamento exigido à água residual urbana é o tratamento secundário, que consiste na filtração e posterior desinfecção. Este tratamento é usualmente efectuado para fins de uso urbano, como regas de espaços verdes ajardinados e recargas de aquíferos de água potável por injecção e inundação. A desinfecção é o processo que vai reduzir a quantidade de microrganismos patogénicos que se encontram nas águas residuais tratadas. Esta desinfecção é importante por assegurar as condições de segurança de saúde pública (Matos et al., 2010) No que respeita a tratamento de águas residuais existem 3 níveis de tratamento possíveis, dependendo das utilizações após tratamento: Tratamento primário; Tratamento secundário (já referenciado anteriormente); Tratamento terciário. O tratamento primário, destina-se essencialmente à remoção de sólidos suspensos de matéria orgânica, corrigindo o seu ph. Este tratamento destina-se a água pouco poluente e o tipo de uso recorrente após este tratamento é a recarga de aquíferos de água não potável por inundação. O tratamento terciário é o mais rigoroso e é utilizado quando as águas tratadas se destinam a dimensões de aglomerados muito grandes como acontece com as descargas efectuadas em zonas sensíveis. Este tratamento destina-se, a título de exemplo, à rega de culturas agrícolas para consumo humano: rega de legumes e hortaliças entre outras. Na Figura 6 estão representados os tipos de tratamento de águas residuais utilizadas numa ETAR, exemplificando por que ordens se organizam as diferentes operações e processos de tratamento necessários. 20 VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIAR

37 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Figura 6 - Processos de tratamento de águas residuais (Fonte: Quercus) No Quadro 5,adaptado de Crites e Tchobanoglous, 1998, de Metcalf e Eddy, 2003, citado por Matos et al., 2010, é possível verificar os valores dos parâmetros característicos das águas residuais antes de serem tratadas e os valores desses mesmos parâmetros após tratamento primário e secundário. Quadro 5 - Valores típicos de parâmetros característicos para água residuais urbanas Águas Residuais Parâmetro Unidades Após tratamento Após tratamento Não tratadas primário secundário CBO5 mg/l CQO mg/l SST mg/l N tot mg/l N N-NH 4 mg/l NH P tot mg/l P Coliformes fecais N /100 ml Esta reutilização, estudada neste trabalho, será apenas para as águas residuais domésticas cinzentas claras excluindo as águas cinzentas totais devido à contaminação microbiana destas águas, pois a reutilização destas águas poderia constituir um risco VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIARES 21

38 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA para a saúde pública e para o ambiente, principalmente em zonas de clima quente (Coutinho, 2009). A maior parte dos sistemas comercializados para a reutilização de águas residuais assentam em tratamentos físicos e químicos. O tratamento físico aplicado usualmente é a filtração através de membranas filtrantes removendo os sólidos de maiores dimensões. O tratamento químico consiste na coagulação através de reagentes químicos. Outros sistemas comercializados combinam os tratamentos físicos e químico com tratamentos biológicos. Os resultados após este tratamento são mais seguros e permitem que a água assim tratada possa permanecer mais tempo armazenada no reservatório do sistema de reutilização. A água dos sistemas de reutilização após tratamento deverá cumprir plenamente quatro critérios: higiene (qualidade microbiológica), estética (aspecto visual da água), tolerância ambiental e viabilidade técnica e económica (Nolde, 1999, citado por Coutinho, 2009). 2.4 Enquadramento da legislação Portuguesa aplicável a sistemas de reutilização de águas residuais tratadas Os valores normativos estabelecem os parâmetros necessários para não prejudicar a saúde pública e o ambiente. Apesar destes documentos normativos se aplicarem apenas à reutilização de água residual urbana tratada, não impede que possam ser usados também como base na reutilização das águas cinzentas claras tratadas (relevante para o caso de estudo deste trabalho), visto estas serem menos poluídas que as águas residuais urbanas totais. A União Europeia publicou duas Directivas relativas à qualidade das águas destinadas ao consumo humano: a Directiva 80/778/CE de 15 de Julho de 1980 e a Directiva 98/83/CE) de 3 de Novembro de 1998 que revogou a anterior. Portugal aplicou as directivas através do Decreto-lei n.º243/01 de 5 de Setembro, fixando este decreto as normas relativas à qualidade da água para consumo humano. 22 VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIAR

39 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA O tratamento de águas residuais urbanas é regulado pelo Decreto-lei n.º 152/97 de 19 de Junho, que transpõe a Directiva n.º 91/271/CEE de 21 de Maio e pelo Decreto-lei n.º 149/04 de 22 de Junho. Em resumo, estes diplomas definem que a descarga de águas residuais urbanas só poderá ser licenciada após ser efectuado um tratamento secundário; no caso da população servida sofrer um aumento este tratamento terá que ser um tratamento superior ao secundário (que não será o caso de estudo). O decreto-lei n.º236/98 de 1 de Agosto estabelece as normas, critérios e objectivos da qualidade da água em função dos seus principais usos, com a finalidade de proteger o meio aquático e a saúde pública dos efeitos nocivos resultantes da contaminação desta água. O artigo n.º2 do referido Decreto-lei define os requisitos a observar na utilização das águas para os seguintes fins (Decreto-lei n.º236/98 de 1 de Agosto): Águas para consumo humano; Águas para suporte de vida aquícola; Águas balneares; Águas de rega. São ainda estabelecidas as normas de descarga das águas residuais na água e no solo, tendo em vista a promoção da qualidade do meio aquático e a protecção da saúde pública. Neste Decreto no anexo XV é indicada a Qualidade das águas balneares e no anexo XVI a Qualidade das águas destinadas à rega; deve ser enfatizada a importância destes 2 anexos para o desenvolvimento dos sistemas de reutilização de águas residuais domésticas. Relativamente às actividades de reutilização de água residual, a Directiva 91/271/CEE, no artigo 12.º, estabelece que, em países pertencentes à União Europeia, a água residual tratada deve ser reutiliza da sempre que for apropriado desde que os locais de depósito da água tratada minimizem os efeitos ambientais adversos. Relativamente à utilização de água não potável, no Artigo 86.º do Regulamento geral dos sistemas públicos e prediais de distribuição de água e drenagem de águas residuais, aprovado pelo Decreto Regulamentar n.º23/95 de 23 de Agosto, referente à utilização de água não potável é descrito o seguinte: VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIARES 23

40 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 1. A entidade gestora do serviço de distribuição pode autorizar a utilização de água não potável exclusivamente para lavagem de pavimentos, rega, combate a incêndios e fins industriais não alimentares, desde que salvaguardadas as condições de defesa da saúde pública. 2. As redes de água não potável e respectivos dispositivos de utilização devem ser sinalizados. Este artigo limita as possibilidades de reutilização para usos urbanos não potáveis (excluindo as descargas de autoclismos) o que reflecte uma desactualização face às necessidades do actual contexto dos sistemas de reutilização de águas. Há uma falha na legislação portuguesa com a omissão relativamente às restantes possíveis utilizações de águas residuais tratadas (Matos et al., 2010). Uma das actividades em que pode ser utilizada a água residual tratada pode ser na rega de jardins com acesso restrito ou não restrito ao utilizador. A Norma Portuguesa NP 4434, publicada em 2005 define as condições para a reutilizarão de águas residuais tratadas para a rega. Com esta Norma é possível definir os requisitos de qualidade das águas residuais tratadas para a rega, garantindo a saúde pública e o ambiente. Esta Norma aplica-se apenas à reutilização de águas residuais urbanas tratadas em ETAR, mas é um ponto de referência para as águas cinzentas tratadas e colocadas directamente na reutilização para a rega de jardim de uma habitação. Assim sendo, no que se refere aos parâmetros de qualidade das águas residuais tratadas, existem algumas exigências legais que devem condicionar as aplicações para cada fim de uso não potável. Como por exemplo: se a finalidade for para rega de espaço verde, o Decreto-lei n.º236/98 de 1 de Agosto (presente na NP 4434) faz referência no anexo XVI sobre a qualidade das águas destinadas à rega.é apresentado no Quadro 6 um resumo dos principais diplomas que estão em vigor em Portugal e na União Europeia para cada tipo de reutilização de águas residuais estudadas neste trabalho (Matos et al., 2010). 24 VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIAR

41 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Quadro 6 - Legislação comunitária e portuguesa com incidência na reutilização de águas residuais tratadas (Matos et al., 2010) Aplicação da reutilização: Rega agrícola e paisagista Incidência na reutilização: Protecção da saúde e dos consumidores Poluição do solo e das águas subterrâneas Legislação comunitária: Directiva n.º91/676/cee Nitratos Estratégia temática dos Pesticidas e Mercúrio Directiva n.º2006/118/ce protecção das águas subterrâneas conta a poluição e deterioração Directiva do Solo (em preparação) Legislação Portuguesa: Decreto-lei n.º236/98, de 1 de Agosto normas, critérios e objectivos de qualidade destinadas a proteger o meio aquático e melhorar a qualidade das águas em função dos seus principais usos Decreto-lei n.º235/97, de 3 de Setembro, alterado pelo Decreto-lei n.º68/99, 11 de Março Poluição das águas por nitratos de origem agrícola Portaria n.º258/2003, de 19 de Março carta das zonas vulneráveis à poluição por nitratos Decreto-lei n n.º382/99, de 22 de Setembro perímetros de protecção para captações de águas subterrâneas destinadas ao abastecimento público Decreto-lei n.º208/2008, de 28 de Outubro regime de protecção das águas subterrâneas contra a poluição e deterioração Aplicação da reutilização: Usos urbanos não potáveis Incidência na reutilização: Protecção da saúde pública VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIARES 25

42 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Quadro 6 - Legislação comunitária e portuguesa com incidência na reutilização de águas Legislação Portuguesa: residuais tratadas (continuação) Decreto - Regulamentar n.º23/95, de 23 de Agosto Regulamento Geral dos Sistemas Públicos e Prediais de Distribuição de Água e de Drenagem de Águas residuais Assim, em Portugal, a legislação sobre a reutilização da água não se encontra ainda adequada, pois são ainda raros os sistemas de reutilização de águas residuais em habitações unifamiliares. Seria importante haver peças legislativas definidas com clareza sobre esta actividade de forma a permitir e incentivar o desenvolvimento desta prática para as diversas aplicações. 2.5 Sistemas de recolha e tratamento de águas residuais para posterior reutilização Os sistemas de recolha de água e posterior tratamento têm como principal objectivo regenerar a água residual doméstica para utilizar nas situações em que não há necessidade de água potável. Existem no mercado alguns sistemas que executam bem esta tarefa, havendo entre eles várias características distintas conforme as necessidades do utilizador e limitações da habitação onde será implantado este sistema. Estes factores estão relacionados com: Capacidade do reservatório este factor está directamente condicionada pelo espaço disponível para a colocação do reservatório e pelo número de pessoas que o utilizam. Acesso para manutenção está relacionado com a periodicidade da manutenção a ser executada pelo utilizador. Se for uma periodicidade quinzenal ou até mesmo semanal terá que ter um acesso mais facilitado do que um sistema que apenas precise de manutenção semestral ou anual. 26 VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIAR

43 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Capacidade de resposta das necessidades dos utilizadores está relacionada com o número de habitantes da habitação e do número de aparelhos sanitários que terá de abastecer. Sistema de arejamento está condicionado com o local de implantação do sistema de recolha e tratamento de águas residuais. Existem distintas aplicações de água residual tratada, salientando as seguintes: Rega agrícola: O decreto-lei n.º 236/98 de 1 de Agosto indica os parâmetros de natureza físico-química limitantes da qualidade da água destinada à rega. No mesmo decreto-lei, artigo 58º pode ler-se o seguinte: Os critérios e normas de qualidade das águas de rega visam proteger a saúde pública, a qualidade das águas superficiais e subterrâneas, as culturas que podem ser afectadas pela má qualidade das águas de rega e os solos cuja aptidão para a agricultura pode ser degradada pelo uso sistemático de águas de rega de má qualidade. Rega Paisagística: esta reutilização de água engloba rega de espaços verdes, campos de golfe, zonas verdes residenciais e campos desportivos. Reutilização para a construção: esta reutilização será essencialmente utilizada para a compactação de solos, fabrico de cimento e uso em aterros sanitários. Utilização ambiental: esta reutilização engloba a ampliação de cursos de água, criação e recuperação de habitats havendo uma manutenção das zonas húmidas. Recarga de Aquíferos: o tipo de tratamento necessário para esta reutilização está relacionado com o local de recarga. A recarga de aquíferos é importante para aumentar a disponibilidade de águas subterrâneas. Esta recarga é utilizada para a recarga de aquíferos potáveis, protecção de aquíferos nas zonas costeiras contra a intrusão salina, armazenamento de água no solo e para atenuar ou impedir a descida do nível freático em zonas de escassez de águas subterrâneas. Reutilização industrial: este tipo de reutilização é destinado essencialmente para alimentação de caldeiras, refrigeração (torres de refrigeração e ar condicionado). VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIARES 27

44 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA O tipo de reutilização da água em estudo neste trabalho será para usos urbanos (não potáveis). O objectivo da reutilização de água residual em habitações unifamiliares será para posterior uso nas descargas de autoclismos, rega paisagística e lavagem de pavimentos e automóveis. O tratamento exigido para este fim é um tratamento secundário, seguido de filtração e desinfecção. A água, para ser reutilizada, tem que ser tratada de modo a adquirir a qualidade necessária para responder às exigências dessa reutilização: não prejudicar a saúde dos habitantes ou outros que utilizem, ser ambientalmente correcta e economicamente viável. Os sistemas de recolha e tratamento de águas residuais têm que responder a uma série de requisitos: Infra-estruturas para a implantação dos sistemas de recolha, tratamento e posterior distribuição pelas necessidades da habitação englobadas na reutilização dessa água; Volume que ocupa o reservatório para o armazenamento e tratamento da água residual cinzenta (caso este seja implantado dentro da habitação ou em anexos); A qualidade das águas residuais tratadas para os respectivos usos pretendidos com a sua reutilização; O aparelho deve possuir um sistema que permita controlar a capacidade do reservatório; quando este estiver cheio deverá proceder ao escoamento do excesso, devendo portanto ser capaz de equilibrar a procura e oferta da água a ser reutilizada e o volume disponível para essa reutilização; O investimento no aparelho deverá ser sustentável economicamente. Um dos parâmetros a considerar na implantação do sistema de recolha e tratamento de águas residuais é garantir o não cruzamento das linhas de água potável com as linhas de água reutilizável. Todos os sistemas estudados neste trabalho garantem as exigências higiénicas sanitárias no tratamento destas águas. 28 VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIAR

45 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Sistema de recolha e tratamento de águas residuais - Brac Systems O sistema Brac Systems é um produto comercializado em Portugal mas de origem Canadiana. Os fabricantes deste sistema indicam que o consumo de água proveniente das descargas de autoclismos é, em média, cerca de 30%, conforme indicado no Gráfico 2. Tomando como base o consumo de litros por ano de uma família constituída por 4 pessoas. 20% 10% 5% 35% 30% Banheira e duche Descargas autoclismo Lavandaria Pia da cozinha Limpeza Gráfico 2 - Distribuição da utilização de água cinzenta (Fonte: Brac Systems) Com o sistema Brac é possível economizar cerca de 35% a 40% do consumo de água potável. Este sistema representa portanto um benefício sócio-económico e ambiental. Com meios construtivos sustentáveis o Brac Systems oferece uma linha de produtos para vários cenários (Quadro 7): VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIARES 29

46 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Quadro 7 - Modelos BRAC Systems (Fonte: Manual do sistema Brac) Modelo Estimativa Dimensões (metros) Potência Máximo anual Capacidade Peso de de Consumo (litros) (Kg) arranque A B C D E pessoas (kw/h) (por (Watts) pessoa) RGW ,156 0,972 0,635 0,572 0, RGW ,524 1,334 1,003 0,572 0, RGW ,346 1,156 0,838 0,572 0,775 47, RGW ,524 1,334 1,003 0,572 0, Figura 7 - Sistema BRAC Systems (Fonte: Manual do sistema Brac) 30 VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIAR

47 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA A legenda da Figura 7 é a seguinte: 1. Ventilação 2. Entrada de água cinzenta 3. Saída de água cinzenta tratada 4. Entrada de água da rede (água potável) 5. Descarga do excesso 6. Descarga geral Este aparelho recolhe as águas provenientes do chuveiro, banheira, bidé, lavatório (o manual do produto não faz esta referencia mas é possível recolher estas águas) e, se o utilizador quiser, máquina de lavar roupa. A água depois de tratada é enviada para as descargas de autoclismos, regas de jardim, lavagens de pavimentos e de viaturas diversas. O manual do aparelho faz referência ao uso da rega apenas para o jardim, entre outras, mas não para a rega agrícola, não podendo o utilizador em caso algum usar a água reciclada para regar produtos agrícolas (alface, tomateiro, etc.). Figura 8 - Funcionamento do sistema BRAC Systems (Fonte: Brac Systems) Este sistema tem um principio de funcionamento bastante simples, constituído apenas por um processo de filtração (através de um filtro com abertura de poros de 100 μm) de VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIARES 31

48 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA água cinzenta e colocação, no recipiente, de tabletes/pastilhas de cloro - semelhantes às utilizadas nas piscinas - para a eliminação dos microrganismos da água do reservatório, para a oxidação da matéria orgânica e dos metais nela dissolvidos e para a inibição de odores desagradáveis. Quando a água apresentar um cheiro característico incomodativo deve-se adicionar mais uma pastilha de cloro. O fabricando sugere a limpeza do filtro do aparelho de duas em duas semanas e a colocação das pastilhas sempre que se realizar esta limpeza. O sistema permite a entrada de água potável sempre que seja necessário para suprimir uma necessidade, de modo que haja um bom funcionamento do sistema. O processo que permite verificar se existe necessidade da água potável é através de um flutuador (conforme se indica na Figura 9) que se encontra ligado à entrada da água potável Figura 9 - Funcionamento do BRAC Systems Tratando-se de um produto com reduzido custo inicial, cerca de 1500 no modelo RGW-150, tem um retorno bastante aceitável. Este aparelho tem algumas limitações pois requer a intervenção do utilizador de duas em duas semanas para a limpeza do 32 VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIAR

49 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA filtro (apenas terá que o passar por água limpa), mudança do filtro quando necessário, limpeza do tanque de armazenamento a cada três meses e as águas cinzentas tratadas não podem estar mais de 24 horas sem serem reutilizados. Se esse prazo for ultrapassado, uma válvula de drenagem descarrega esta água para o colector de águas residuais Sistema de recolha e tratamento de águas residuais - Pontos AquaCycle O sistema de reutilização de águas residuais PONTOS AQUACYCLE, pertence ao grupo Alemão Hansgrohe Group e é comercializada em Portugal pela empresa ACQUA Business, sediada em Almada, que comercializa equipamentos que permitem um estilo de vida sustentado com o mínimo de impacto no meio ambiente. O equipamento AquaCycle recicla a água cinzenta proveniente de banheiras, chuveiros, lavatórios e bidés que, a partir de um tratamento permite a sua reutilização em situações que não necessitam de água potável, como sejam: descarga de autoclismo, limpeza exterior de pavimentos ou automóveis, rega de jardim e lavagem de roupa. Segundo a empresa que comercializa este sistema, com esta reutilização consegue-se uma redução superior a 50% de água da rede e uma diminuição substancial da água residual. O sistema Aquacycle apresenta-se como sendo um aparelho silencioso e livre de odores que usa um sistema SmartClean que consiste num tratamento 100% bio-mecânico à água, com 4 estágios de esterilização UV. Portanto não são usadas substâncias químicas, cumprindo assim as directivas em termos de microbiologia e higiene. Os princípios gerais de funcionamento deste sistema estão representados na Figura 10. VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIARES 33

50 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Figura 10 - Esquema do funcionamento do sistema AquaCycle Os dados técnicos deste sistema estão representados no Quadro 8 e no Quadro 9. Estes dados indicam as medidas necessárias para a instalação do equipamento ficando com uma ideia do espaço necessário para a sua incorporação na habitação. Quadro 8 Medidas, dados técnicos do Sistema AquaCycle (modelo 2500) Altura (cm) Medidas Largura (cm) Prof. (cm) Peso (kg) Pressurização (Max. W) Bomba Eliminação de Sedimentos (Max.W) Submersa (Max. W) Lâmpada Ultra violeta (Max. W) Performance Máximo total (kw) Capacidade Tratamento total (litros/dia) , VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIAR

51 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Quadro 9 Pressão, dados técnicos do Sistema AquaCycle (modelo 2500) Pressão Max. 4,7 bar Controlo Conexões Consumo energia Potência de Intervalos para operação em grupos: 3 horas 1 Intervalos para eliminação de sedimentos: 4 dias 1 Alimentação de água: 3/4 macho Água de serviço: 2 macho Entrada de água: dn 100 0,6 kwh/dia 230 V/50 H O sistema divide-se em três tanques separados denominados por tanque 1, tanque 2 e tanque 3. Figura 11 - Constituição do sistema AquaCycle (Manual da ACQUA Business) 1 Programável individualmente VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIARES 35

52 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Os principais componentes estão descritos na Figura 11 e tem a seguinte legenda (Manual Aquacycle - ACQUA Business, 2011): 1. Unidade de filtragem com instalação de descarga de filtro controlada electronicamente. 2. Câmara de pré-reciclagem para limpeza avançada e câmara principal de reciclagem para a 2ª fase do processo de limpeza biomecânico. 3. Limpeza automática dos sedimentos orgânicos do processo de tratamento biomecânico directamente para o sistema de drenagem de águas residuais. 4. A água é esterilizada pela lâmpada UV. A água fica livre de cheiros e pode ser armazenada por um longo período. 5. O caudal de água de rede é activado se houver necessidade. 6. Painel de controlo de fácil utilização, com modos de auto-teste e poupança de energia. 7. Armazenagem da água tratada em câmara própria para o efeito. 8. A bomba de pressurização fornece a água reciclada à medida das necessidades e aceita a descarga automática do filtro. O seu funcionamento tem cinco fases distintas (Manual Aquacycle - ACQUA Business, 2011): Pré-filtração Nesta fase os resíduos são desviados para o cano principal de água de esgotos. Existe uma pré-filtração das partículas maiores, tais como cabelo, resíduos têxteis, etc. Este filtro é automaticamente descarregado. Limpeza biológica dupla Em ambas as câmaras, principal e secundária, as partículas de sujidade na água são decompostas por bioculturas. Esta água tratada é bombeada para a seguinte estação com intervalos de 3 horas. Evacuação de sedimentos Nesta fase e durante o processo anterior, limpeza biológica, são gerados sedimentos orgânicos. Estes sedimentos são recolhidos e desviados regularmente para o cano principal de água de esgotos. Esterilização / higienização UV No decorrer do processo de tratamento da água, quando esta se encaminha para o tanque da água clarificada, é sujeita à acção de uma lâmpada ultra-violeta que tem uma função que torna a água 36 VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIAR

53 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA esterilizada. A alta qualidade da água purificada está de acordo com a Directiva Europeia de águas balneares. Abastecimento de água da rede se necessário Para garantir o abastecimento, no caso do nível de água tratada no tanque de armazenamento descer abaixo de um determinado nível, este é automaticamente reposto com água da rede. Figura 12 - Esquema de conexões e possível localização do sistema (Hansgrohe) Devido às distintas fases de tratamento da água cinzenta para posterior reutilização este sistema demora três a quatro semanas para estar devidamente operacional. Ao fim deste tempo o sistema inicia-se automaticamente. Relativamente à sua performance é de salientar que o AquaCycle tem uma configuração modular, podendo ser adaptado consoante as necessidades da habitação, oferecendo uma grande gama de soluções em função do que dele se pretende: oferece soluções diferentes para diferentes quantidades de água residual a reciclar; permite uma autogestão eficiente pois possui facilidade de operação com central de controlo de injecção; este sistema pode ser adaptado para recolher água da chuva, sendo ideal para casas unifamiliares pela economia gerada. VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIARES 37

54 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Sistema de recolha e tratamento de águas residuais - Grem O sistema de reutilização de águas residuais GREM, pertence ao grupo Remosa (Espanha) e é comercializada em Portugal pela empresa ACQUA Business, sediada em Almada. O que distinga este sistema da REMOSA dos outros sistemas é que neste a sua implantação será enterrada e não colocada numa garagem, cave ou lavandaria, e a qualidade da água para reutilização é garantida através da tecnologia de membranas. O sistema GREM utiliza um biorreactor de membranas (sistema em que o depósito mantém um ambiente biologicamente activo), diferente portanto dos anteriores. Tem os seguintes atributos (Folheto REMOSA Grem, 2011): Alto rendimento e fiabilidade de depuração, obtendo uma água com qualidade de reutilização. Sensibilidade do biorreactor de membranas relativamente aos problemas de sedimentação. Estas membranas têm a função de impedir a passagem de matéria em suspensão e microrganismos. O sistema que utiliza a radiação ultravioleta não pode tratar águas turvas com sólidos em suspensão, pois estes absorvem a radiação. Figura 13 - Funcionamento do sistema Grem da REMOSA O funcionamento do sistema é composto pelas seguintes fases (Folheto REMOSA Grem, 2011): Gradagem: tem como objectivo remover os possíveis sólidos arrastados que poderiam danificar as membranas; 38 VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIAR

55 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Oxidação biologia: o sistema possui em reactor biológico onde irá ocorrer a decomposição biológica da matéria orgânica através do fornecimento de ar e aí haverá produção de microrganismos aeróbicos; Filtragem: esta fase é das mais importantes pois é nela que se faz a separação sólida líquida (através da filtragem com a tecnologia das membranas). Esta filtragem é processada por um sistema de sucção que exerce uma pressão de vácuo nas membranas e cria um fluxo fora dentro, pois a água penetra através das membranas e os sólidos e bactérias ficam alojados na parede exterior; Cloragem e acumulação: a água reciclada é clorada através de um doseamento de hipoclorito de sódio (usualmente conhecidas pelas pastilhas que se usam nas piscinas), permitindo manter as propriedades sanitárias do afluente e a reutilização residencial das águas. Após este processo a água tratada é armazenada no compartimento de acumulação. Este sistema possui três modelos para venda, sendo possível escolher um sistema de colocação vertical ou horizontal. Quadro 10 - Referencias dos modelos GREM Referencia Formato Água Habitantes regenerada equivalentes (litros) D (mm) H (mm) GREM 900 Vertical GREM 2700 Horizontal GREM 3600 Horizontal Apesar deste aparelho ser direccionado para um edifico de apartamentos, hotéis ou habitações multifamiliares, o seu funcionamento e implantação é semelhante a um sistema para habitações unifamiliares. As principais diferenças são que no sistema GREM existe um tratamento biológico. Portanto, no sistema GREM podemos proceder à separação de três fases: tratamento físico (filtro de membranas), tratamento biológico e tratamento químico. Nos restantes sistemas existem apenas duas fases: tratamento físico e tratamento químico. VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIARES 39

56 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA A manutenção deste sistema requer alguns cuidados e intervenções por parte dos utilizadores. O utilizador tem que verificar o estado do filtro de duas em duas semanas limpando o filtro de aspiração a cada seis meses. O fabricante deste sistema recomenda realizar um esvaziamento de lamas uma ou duas vezes por ano limpando as membranas com uma solução de hipoclorito de sódio (lixívia comercial). Por último, no que respeita à sua manutenção, é sugerido que o sistema de cloragem encha o depósito de hipoclorito com 50 litros a cada seis meses e que seja limpa a bomba doseadora uma vez por ano. Figura 14 - Vista frontal e lateral do sistema GREM Como se pode verificar na Figura 14 e em relação à instalação do sistema, a profundidade do fosso deve ser igual à soma do diâmetro ou da altura do equipamento, da laje de betão armado. Esta distância variará em função do tipo de instalação: - Sem tráfego: 500 mm de areia, no máximo; - Com tráfego: 500 mm de areia mais 250 mm de betão armado, no máximo. Este betão deve apoiar-se sobre uma caixa de alvenaria. 2.6 Processos de construção para sistemas e reutilização de águas residuais tratadas As aplicações para as águas tratadas num sistema de reutilização de águas residuais tratadas estarão cada vez mais presentes no nosso dia-a-dia. Esta presença deriva sobretudo da necessidade de preservar e de utilizar racionalmente os limitados recursos hídricos existentes e da crescente consciencialização da grande utilidade que estes 40 VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIAR

57 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA sistemas de reutilização podem trazer para a sociedade, nomeadamente pela preservação do ambiente. As aplicações possíveis para estas águas tratadas podem ser: recarga de aquíferos, usos urbanos, usos industriais, rega agrícola e paisagística e para usos urbanos não potáveis. Todos os processos inerentes à construção destes sistemas de reutilização de águas residuais tratadas têm que proporcionar ao utilizador satisfação a nível económico (traduzindo-se numa poupança nas despesas mensais da água recebida) e confiança na qualidade das águas tratadas para cada fim, salvaguardando a saúde pública e ambiental. Os processos de construção consistem no seguinte: Planeamento do sistema a utilizar que melhor se adeqúe às necessidades da habitação e tendo em atenção os requisitos impostos na implantação do sistema; Monitorização do sistema que permita, através de um método eficaz, simples e económico, garantir a qualidade adequada da água dependendo esta qualidade da reutilização prevista. Projecto para definir o local mais apropriado na habitação para instalação do sistema, pois terá que ter em conta a duplicação das redes de águas residuais com uma separação das águas residuais dos banhos, lavatórios e bidés até ao equipamento assim como a rede distribuição (após tratamento) de águas a reutilizar nas descargas de autoclismos, rega do jardim e lavagens exteriores (pavimento e automóvel). Um factor fundamental para o êxito do projecto, é a correcta e clara identificação dos objectivos deste sistema. Quantificando tanto quanto possível os parâmetros variáveis para cada sistema, nomeadamente: área da habitação, local apropriado para a implantação respondendo aos requisitos técnicos de cada aparelho, dimensão do agregado familiar, área de rega do jardim e número de aparelhos sanitários. Construção tendo presente a legislação portuguesa referentes a normas técnicas e de segurança e respeitadas as normas de boa prática construtiva; sendo que para o êxito da instalação dos sistemas de reutilização de águas é indispensável separar as condutas de descarga de águas cinzentas claras das águas negras (águas provenientes dos autoclismos). Na construção estará contemplada a VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIARES 41

58 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA instalação dos sistemas de reutilização de águas assim como o tratamento, colocação do reservatório para o armazenamento das águas a reutilizar e, por último, o sistema de distribuição de águas tratadas para os diferentes usos. Manutenção do sistema por parte do utilizador. Esta manutenção varia com o aparelho do sistema instalado para a reutilização de águas cinzentas claras. Na maioria dos sistemas o utilizador terá que lavar o filtro do sistema conforme as instruções do aparelho (varia entre 2 semanas a 4 semanas); limpeza do recipiente onde água fica armazenada após tratamento e antes de ser reutilizada (o tempo entre limpezas varia conforme o produto instalado); colocação por parte do utilizador de componentes para o tratamento biológico (poderão ser pastilhas de cloro); os fabricantes de alguns aparelhos comercializados em Portugal recomendam o esvaziamento do depósito, fechando a válvula de entrada de águas residuais, quando os mesmos não são utilizados por períodos superiores a três dias. Por exemplo, quando as pessoas da habitação se ausentam para férias. A maior parte destes aparelhos não permitem o armazenamento de água por mais de 24 horas. A recomendação atrás referida visa evitar maus odores. Esta manutenção deverá assegurar a qualidade da água e o caudal suficiente para responder de forma fiável às necessidades para usos urbanos não potáveis na habitação. Todas estas fases implicam conhecimentos técnicos para garantir a fiabilidade do sistema de reutilização de águas residuais recicladas. Estes sistemas de reutilização de águas residuais tratadas estão condicionados pelas características qualitativas e quantitativas das águas residuais tratadas, pelas características da habitação e da dimensão do agregado familiar, pelos hábitos de cada habitante e pelos tipos de reutilização. Por isso cada sistema deverá ser tratado caso a caso. Como mencionado em capítulos anteriores, a recolha, o tratamento e o reencaminhamento das águas residuais numa habitação unifamiliar provenientes das águas cinzentas, permite diminuir o consumo de água potável da rede pública. Esta reutilização de águas residuais para além da poupança económica e preservação do 42 VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIAR

59 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ambiente, também diminui o volume das afluentes, reduzindo a sobrecarga no sistema centralizado de esgotos que assim funciona melhor e tem maior durabilidade. As habitações estão normalmente ligadas a um sistema centralizado de esgotos. Para se proceder à implantação do sistema de reutilização de águas residuais em habitações unifamiliares será indispensável a duplicação da rede de distribuição. Esta implantação varia conforme a extensão dos serviços de tratamento das águas residuais existentes e com o tipo de sistema que se instala. Esta preocupação deve ser considerada na fase de projecto da habitação, para que seja possível prever no projecto de águas de esgotos, as canalizações adequadas que interagem com o sistema instalado de reutilização de águas residuais cinzentas. Os maiores volumes existentes no sistema de reutilização destas águas são a capacidade do depósito de águas no qual são armazenadas as águas tratadas para posterior distribuição pelos diversos usos de água não potável. Quadro 11 - Classificação dos sistemas de armazenamento de acordo com vários critérios (Matos et al., 2010) Critérios de classificação Classificação Armazenamento Unitário Paralelo (conforme as necessidades e espaço na habitação) Funcionamento Distribuição ou equilíbrio Regularização de caudais e bombagens Sistemas de alimentação Gravito Por bombagem Capacidade Pequenos Médios Grandes Conforme a dimensão do agregado familiar VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIARES 43

60 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Quadro 11- Classificação dos sistemas de armazenamento de acordo com vários critérios (continuação) Implantação Na cota mais baixa da casa Enterrados Parcialmente enterrados Cobertura Aberto Fechado com tampa móvel Fechado com tampa fixa Forma em planta Circular Quadrangular Rectangular O reservatório deverá ficar implantando conforme as orientações técnicas presentes nos aparelhos de sistemas de reutilização comercializados. 44 VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIAR

61 METODOLOGIA PARA A REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS TRATADAS 3. METODOLOGIA PARA A REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS TRATADAS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIARES 3.1 Novos processos construtivos adequados à reutilização de águas residuais Para o êxito de um processo construtivo na reutilização de águas residuais, este tem que responder de forma correcta e fiável relativamente aos seguintes factores: Oferecer a possibilidade de uma eventual adaptação do processo de reutilização de águas residuais tratadas aos potenciais utilizadores que já tenham a sua habitação; Possível adaptação a diferentes perfis de utilizadores no que concerne ao volume de água utilizada por dia, à pressão da mesma e às flutuações da procura; Existir uma estimativa do custo da instalação e da sua exploração anual; Fornecer uma estimativa de benefícios económicos para a habitação que possua o sistema de reutilização de águas residuais e estimar um período de retorno do investimento adequado; Permitir segurança aos utilizadores relativamente à qualidade da água tratada, e à manutenção ao longo da vida útil do equipamento. Para este trabalho foram abordadas 4 possibilidades de processos construtivos destinados à reutilização de águas residuais: 1. Solução 1 - Sistema de reutilização de águas residuais interior (à cota da soleira); 2. Solução 2 - Sistema de reutilização de águas residuais exterior (encostado a parede exterior, de preferência a norte); 3. Solução 3 - Sistema de reutilização de águas residuais enterrado; 4. Solução 4 - Sistema de reutilização de águas residuais localizado no sótão. O posicionamento do equipamento na habitação de cada solução encontra-se no Quadro 12. VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIARES 45

62 METODOLOGIA PARA A REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS TRATADAS Quadro 12 - Possíveis soluções para processos construtivos para o sistema de reutilização de águas residuais. Solução 1 Solução 2 Solução 3 Solução 4 Os desenhos de cada um dos processos construtivos encontram-se, à escala 1/20 em anexo, assim como a respectiva legenda de cada desenho. 46 VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIAR

63 METODOLOGIA PARA A REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS TRATADAS No sistema desenvolvido colocaram-se tubagens de entrada e de saída do equipamento (esta tubagem está representada nos desenhos que se encontram em anexo à escala 1/20) como se descreve, a numeração colocada em cada ponto é referente à numeração da legenda que se encontra nos desenhos em anexo assim como no Quadro 12: 1. Entrada de águas cinzentas claras (1): águas provenientes das banheiras, duches, lavatórios e bidés. No caso das soluções 1 e 2 apenas são aproveitadas para reciclagem as águas cinzentas claras das casas de banho que estão a uma cota superior à da colocação do sistema de reutilização de águas. Para que todas as águas pudessem ser reaproveitadas, obrigaria à colocação de uma estação elevatória, o que nesta dimensão em concreto (caudal/reutilização) não é justificável. 2. Entrada de água potável (2): esta entrada será necessária quando a quantidade das águas cinzentas claras não seja suficiente para satisfazer a necessidade de reutilização de águas para os fins desejados (essencialmente nas descargas de autoclismos). O equipamento automaticamente suprime essa necessidade com o fornecimento de água potável no aparelho. Para que nunca entre ar na bomba do reservatório é imprescindível que haja sempre um nível mínimo de água no reservatório. Caso aconteça que a procura de água tratada seja superior à quantidade de água cinzenta clara proveniente dos dispositivos, a alimentação auxiliar do reservatório com água potável assegura que haja sempre um nível mínimo de água para o correcto funcionamento do sistema; uma bóia conectada à entrada da água potável irá garantir o funcionamento do sistema a um nível de segurança ideal. Esta bóia é visível na figura do sistema de reutilização de águas desenvolvido. 3. Saída de águas tratadas (3): após tratamento a água é conduzida para poder ser utilizada de acordo com as finalidades constantes do projecto. 4. Válvula de seccionamento (4): Caso o aparelho necessite de ser esvaziado para fins de manutenção e limpeza, esta válvula permite conduzir directamente as águas cinzentas claras para a caixa de águas residuais. Esta opção também será útil se o utilizador se ausentar da habitação por um período superior a 3 dias, pois nessa situação o aparelho deverá ficar vazio durante a ausência para a não criação de maus odores e para diminuir os gastos energéticos. VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIARES 47

64 METODOLOGIA PARA A REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS TRATADAS 5. Descarga de emergência (5): caso o reservatório receba água em excesso, esta descarga permite que essa água seja conduzida para a caixa de águas residuais, não prejudicando o normal funcionamento do sistema. 6. Descarga de fundo (6): quando o sistema não utiliza a água tratada ao fim de 24 horas, a água é conduzida para a caixa de águas residuais. A razão disto acontecer já foi mencionado em capítulos anteriores. A utilidade desta descarga também está associado ao vazamento do reservatório em caso de manutenção, limpeza ou ausência por um período de mais de 3 dias. 7. Ligação à caixa de águas residuais (7): Esta ligação permite que as águas do sistema estejam ligadas à caixa de águas residuais. No caso da solução 3 (equipamento enterrado), a caixa de águas residuais deverá estar a uma cota mais baixa do que as restantes soluções, de forma a receber as águas provenientes do sistema correctamente. O sistema de tratamento de águas residuais que fará parte das soluções técnicas estudadas nesta dissertação será um tratamento secundário, consistindo em tratamento físico (filtração) e químico (adição de hipoclorito de sódio). Este sistema concebido não será um dos comercializados referidos no capítulo 2.5 mas sim um sistema concebido de raiz especificamente para este trabalho, incorporando um equipamento também desenvolvido no intuito deste trabalho. É importante realizar o estudo de cada processo indicando as vantagens e desvantagens de cada um, tendo sempre em consideração que cada processo estará dependente das condições técnicas da habitação e da sua implantação. Solução 1 - Sistema de reutilização de águas residuais interior (à cota da soleira) Esta opção é das mais usuais. Normalmente encontra-se na lavandaria (para ser fácil limpar o filtro, passando por água quando necessário), na garagem ou num espaço de arrumações. A forma como a água cinzenta clara é recolhida para tratamento e distribuída pelos aparelhos da habitação nesta solução está indicada num esquema que se encontra em anexo. 48 VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIAR

65 METODOLOGIA PARA A REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS TRATADAS Vantagens: Fácil acesso na manutenção por parte do utilizador; Facilidade operacional em caso de necessidade; Facilidade de ligação com a rede. Desvantagens: Volume ocupado perdendo um eventual espaço de arrumos; Eventuais barulhos ou desagradáveis odores provenientes do aparelho; Como a água cinzenta clara para tratamento é conduzida ao aparelho por gravidade não será possível aproveitar a água proveniente dos potenciais aparelhos existentes na casa de banho que esteja à mesma cota onde está localizado o aparelho. Solução 2 - Sistema de reutilização de águas residuais exterior (encostado a parede exterior) Este sistema estará ao mesmo nível das instalações das tubagens, idêntico ao sistema localizado no interior. No entanto, sempre que possível, deve-se ter o cuidado de colocar o aparelho de reutilização de águas residuais na zona Norte da moradia, para que o Sol no verão não seja um factor de deterioração do material do sistema. Vantagens: Não ocupa espaço útil da habitação; Dissipação de possíveis maus odores produzidos pelo sistema; Diminuição de possível ruído proveniente do sistema (dependendo da localização do aparelho); Qualquer tipo de problema ou manutenção ocorre com menor incómodo para os utilizadores. Desvantagens: Custo de uma protecção do sistema (telheiro) em relação a chuva, ao sol e a poeiras e o custo de uma vedação. VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIARES 49

66 METODOLOGIA PARA A REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS TRATADAS Dependendo das condições climatéricas, possível desgaste prematuro do material; A criação de um volume no exterior da casa coloca problemas de projecto e questões de estética, criando impactos visuais superiores, As tubagens exteriores em inox terão um acréscimo do preço. Solução 3 - Sistema de reutilização de águas residuais enterrado Caso o sistema de reutilização de águas residuais cinzentas se encontre soterrado devese ter em conta os seguintes aspectos na instalação do equipamento assim como no acesso para a manutenção periódica do sistema: Na instalação enterrada, os equipamentos devem ser introduzidos num fosso ou caixa de betão de forma que seja fácil a sua manutenção pela entrada superior do sistema; No caso de nível freático ou zonas húmidas, o estudo hidrogeológico definirá as regras de construção; Nos depósitos totalmente enterrados é necessário colocar uma caixa sobre cada uma das aberturas de acesso ao depósito. Essas caixas não devem transmitir nenhum tipo de carga que possa danificar o equipamento e o isolamento. Vantagens: A principal vantagem é o facto de poder ser colocado em qualquer sítio sem prejuízo na utilização da habitação e espaço circundante; A água cinzenta clara é conduzida por gravidade até ao aparelho podendo ser aproveitada a água de todos as casas de banho; Não precisa de bomba para recepcionar o efluente; Pouco impacto visual. Desvantagens: Difícil acesso à manutenção do tanque; 50 VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIAR

67 METODOLOGIA PARA A REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS TRATADAS Dificuldades de acessos para posterior colocação do sistema; A necessidade de existir uma saída para a caixa de águas residuais (colector) a uma cota inferior que o habitual; Movimento de terras dispendioso; Custos de uma caixa de betão para colocar o aparelho enterrado e da tampa de acesso. Nesta opção, sistema de reutilização de águas residuais enterrado, existe a alternativa de colocar o filtro dentro da habitação para ser mais facilitado o acesso ao mesmo e a sua manutenção. Solução 4 - Sistema de reutilização de águas residuais localizado no sótão. Este sistema está condicionado a moradias que tenham um sótão acessível. Nesta solução será necessário, na sua implantação, a colocação de uma estação elevatória onde ficará a bomba a uma cota inferior à das casas de banho que contribuam para as águas cinzentas claras a fim de serem reutilizadas. Este desenho encontra-se em anexo à escala 1/20. A forma como a água cinzenta clara é recolhida para tratamento e distribuída pelos aparelhos nesta solução está indicada num esquema que se encontra em anexo. Vantagens: Rentabilização de um espaço pouco utilizado; Para as descargas de autoclismos a água, após tratamento, será conduzida por gravidade para o dispositivo. Desvantagens: A estação elevatória que eleva a água cinzenta clara para o sistema de tratamento de águas terá que ser provida de um grupo hidropneumático mais dispendioso devido às características da água residual; Nem todas as habitações possuem um sótão acessível; Para se proceder à sua manutenção ou possível reparação haverá necessidade de passar pelo interior da habitação para ter acesso ao sistema. VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIARES 51

68 METODOLOGIA PARA A REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS TRATADAS No Quadro13 encontram-se os parâmetros comparativos das 4 soluções para novos processos construtivos adequados à reutilização de águas residuais. Esta classificação é feita com recursos às marcas para uma interpretação mais ampla. Quadro 13 - Parâmetros comparativos das soluções construtivas Parâmetros Comparativos Facilidade Operacional Possíveis Cheiros (habitação) Espaço perdido na habitação Custos Energéticos Impacte Ambiental Solução 1 Solução 2 Solução 3 Solução 4 (Interior (Exterior) (Enterrado) (Sótão) garagem) ***** **** *** *** *** ** * ** **** *** * *** *** *** *** **** ** **** ** ** Custo tubagens/acessórios Custo em Bombas Custo Global em ** *** *** ***** *** *** *** ***** *** *** ** ***** Nota: ***** - Muito Elevado, **** - Elevado, *** - Moderado, ** - Pouco, * - Baixo Em termos operacionais, a solução 1 (sistema no interior da habitação) é a que oferece melhor opção, pois o sistema poderá ser intervencionado em qualquer época do ano, sem criar qualquer desconforto. Nas soluções 2 (exterior) e 3 (enterrado), a chuva ou frio poderão causar algum desconforto e dificultar as intervenções. Não é crível que exista emissão de cheiros a partir do sistema de reutilização de águas residuais. Mas, caso ocorram, a solução que oferece melhor opção é a 3 (enterrado). 52 VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIAR

69 METODOLOGIA PARA A REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS TRATADAS Em suma, dada a dimensão da estrutura para tratamento da água, dada a necessidade operacional e custos de manutenção, considera-se que a solução 3 (sistema enterrado) é a solução mais adequada. Após realizada uma descrição das vantagens e das desvantagens do sistema é importante efectuar uma estimativa dos custos de instalação e implantação para cada solução de processo construtivo. Estes são, por vezes, o factor decisivo na escolha da solução a adoptar. Este mapa comparativo da estimativa de custos de instalação e implantação encontra-se descrito no capítulo Constituição do equipamento do sistema de reutilização de águas: Houve necessidade de desenvolver este equipamento para efectuar o desenvolvimento de uma ferramenta (folha de cálculo Excel), que permita dimensionar o sistema em função do número de habitantes e localização da implantação do possível equipamento. Figura 15 - Equipamento do sistema de reutilização de águas residuais VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIARES 53

70 METODOLOGIA PARA A REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS TRATADAS O desenho cotado do sistema de reutilização de águas residuais desenvolvido para este trabalho (Figura 15) encontra-se à escala 1/10 em anexo. O sistema dimensionado foi para uma habitação de 4 elementos. O principal material necessário para o desenvolvimento deste equipamento consiste: Grupo hidropneumático Após consulta de catálogos da EFAFLU sobre bombas do grupo Hidropneumático (o catálogo encontra-se em anexo) a escolha recaiu sobre o modelo E-JET, devido a algumas características por mim consideradas fundamentais para o bom funcionamento do sistema. Este modelo possibilita bombear a água até à altura necessária da nossa habitação para que possa haver uma distribuição correcta para as descargas dos autoclismos; tem um Qnom de 2,5 m 3 /h e uma Pnom de 3 bar; esta bomba é adequada para bombear água tratada. A bomba com o RAC incorporado (grupo hidropneumático) encontra-se na Figura 16: Figura 16 - Grupo hidropneumático EFAFLU, E-JET 100T + RAC Depósito Como o depósito do sistema de reutilização é o elemento de maior volume, será de extrema importância que o depósito esteja correctamente dimensionado para cada habitação. Outra questão importante no dimensionamento do depósito está relacionada 54 VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIAR

71 METODOLOGIA PARA A REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS TRATADAS com o facto de calcular se a água gerada na habitação será toda aproveitada para os fins não potáveis da água reciclada. Através de um estudo realizado por Coutinho (2009) é possível determinar qual a procura nas actividades de uso urbano que utilizam água não potável. Este estudo foi efectuado através de questionários porta a porta, Coutinho (2009) chegou à conclusão dos seguintes resultados apresentados no Quadro 14 para uma habitação de 4 habitantes: Quadro 14 - Quantidade de procura para fins não potáveis para habitação de 4 habitantes Quantidade necessária para fins não potáveis Descarga de autoclismo (L/fogo.dia) 75,6 Rega jardim 226,5 Lavagem exterior 5 Total 307,1 Com estes valores, o melhor depósito para uma habitação de 4 elementos será de 300 litros de capacidade ou seja, um volume de 0,3m 3. Considerou-se um depósito cilíndrico. Para determinar qual a altura necessário para um depósito com este volume e considerando um raio de 0,35 m. (3.1) Sendo: V= 0,3; r=0,35 então h=0,77 metros aproximadamente. Quanto à altura do depósito devemos que ter em conta que o mesmo não poderá encher totalmente, devido à descarga geral (descarga de emergência). Além disso, as alturas dos depósitos disponíveis estão normalizadas. Atendendo a estes factos considerou-se um depósito com 1 metro de altura. VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIARES 55

72 METODOLOGIA PARA A REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS TRATADAS Quadro 15 - Relação volume do depósito com número de habitantes Capacidade depósito Nº de habitantes 300 Litros 2 a 4 habitantes 600 Litros 4 a 8 habitantes O modelo DCP300 da COLBERGE foi o depósito escolhido para incorporar neste sistema de reutilização de águas. A representação das medidas do depósito está indicado no desenho do sistema de reutilização de águas que se encontra em anexo e está à escala 1/10. Filtro O filtro será um filtro de 80μm com cartucho de malha lavável, após consulta bibliográfica será o indicado para o tipo de tratamento necessário para este sistema (tratamento secundário). O filtro da IDRANIA foi o escolhido, respondendo às necessidades do equipamento. Figura 17 - Filtro IDRANIA com cartucho de malha lavável de 80 μm 56 VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIAR

73 METODOLOGIA PARA A REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS TRATADAS 3.2 Parâmetros necessários para uma correcta reutilização de águas residuais É importante definir os parâmetros qualitativos e quantitativos necessários para uma correcta reutilização de águas residuais. Estes são importantes para a saúde pública, para a protecção do ambiente e para a avaliação económica. Em Portugal as principais aplicações da utilização de águas residuais tratadas são as seguintes: Rega agrícola Rega paisagística Reciclagem e reutilização industrial Recarga de aquíferos Utilizações recreativas e ambientais Utilizações urbanas não-potáveis Utilização indirecta ou directa para fins potáveis Em Portugal é a Norma Portuguesa NP 4434 que fornece a regulamentação relativa à reutilização de águas residuais tratadas para rega agrícola e paisagística importada para o Decreto-lei n 236/98 anexo XV e anexo XVI. A Norma Portuguesa NP4434 estabelece os requisitos de qualidade das águas residuais urbanas que serão utilizadas em rega, excluindo as águas residuais industriais; estabelece os critérios necessários para a selecção dos processos e equipamentos necessários para a rega; indica os procedimentos para a correcta execução nas regas assim como os procedimentos de protecção ambiental e de monitorização ambiental. Esta Norma apenas abrange a reutilização de águas residuais urbanas tratadas em ETAR recolhidas por colectores em sistemas de drenagem colectivas. Seria pois proveitoso se existisse uma regulamentação mais precisa sobre os requisitos relativos à metodologia e monitorização do processo de reutilização e ao tratamento, individual, das águas residuais domésticas em habitações unifamiliares. Alguns dos parâmetros que qualificam as características de qualidade da água (Matos et. al, 2010): Existência de uma prática estabelecida com a metodologia e monitorização do processo de reutilização; VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIARES 57

74 METODOLOGIA PARA A REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS TRATADAS Simulação em modelos matemáticos; Estudo sobre a viabilidade técnica-económica de forma a conseguir a qualidade exigida; Informação epidemiológica e toxicológica; Valores sobre o nível de eficiência relativos aos processos de tratamento de águas residuais; Tipo de exposição para humanos, animais e ambiente; Avaliação com análise de risco. Estes parâmetros podem e devem ser alterados conforme o conhecimento mais elaborado sobre a reutilização de águas residuais e as necessidades de cada caso Rega Ajardinada Como uma das utilizações das águas residuais domésticas das habitações, após tratamento, será a rega paisagística, é importante definir os requisitos de qualidade destas águas tratadas para a sua correcta reutilização na rega do jardim da habitação unifamiliar, assim como a capacidade que o reservatório de águas residuais tratadas deve ter para satisfazer esta aplicação. Os padrões de qualidade da água residual tratada na rega são idênticos aos padrões utilizados na rega agrícola. É preciso ter atenção que tipos de plantas serão regadas assim como o uso das mesmas e se a área regada é de acesso livre às pessoas ou se é de acesso restrito. Após definir a utilização da área de rega é possível definir os padrões de qualidade microbiológica destas águas residuais tratadas, apresentadas no Quadro 6. Estes requisitos de qualidade agronómica das águas residuais tratadas reutilizadas na rega estão presentes na NP Estes critérios foram adoptados do Decreto-lei n 236/98 de 1 de Agosto, anexo XVI. 58 VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIAR

75 METODOLOGIA PARA A REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS TRATADAS Quadro 16 - Qualidade das águas destinadas à rega (Decreto-lei n 236/98 - Anexo XVI) Parâmetros Unidades VMR VMA Alumínio (Al) mg/l 5,0 20,0 Arsénio (As) mg/l 0,10 10,0 Bário (Ba) mg/l 1,0 Berílio (Be) mg/l 0,5 1,0 Boro (B) mg/l 0,30 3,75 Cádmio (Cd) mg/l 0,01 0,05 Chumbo (Pb) mg/l 5,0 20,0 Cloretos (Cl-) mg/l 70,0 Cobalto (Co) mg/l 0,05 10,0 Cobre (Cu) mg/l 0,20 5,0 Crómio total (Cr) mg/l 0,10 20,0 Estanho (Sn) mg/l 2,0 Ferro (Fe) mg/l 5,0 Flúor (F) mg/l 1,0 15,0 Lítio (Li) mg/l 2,5 5,8 Manganés (Mn) mg/l 0,20 10,0 Molibdénio (Mo) mg/l 0,005 0,005 Níquel (Ni) mg/l 0,5 2,0 Nitratos (NO3- ) mg/l 50 Salinidade (CE) ds/m 1 Salinidade (CE) mg/l 640 Relação absorção de 8 sódio (SAR) VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIARES 59

76 METODOLOGIA PARA A REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS TRATADAS Quadro 16 - Qualidade das águas destinadas à rega (continuação) Selénio (Se) mg/l 0,02 0,05 Sólidos suspensos mg/l 60 totais (SST) Sulfatos (SO42-) mg/l 575 Vanádio (V) mg/l 0,10 1,0 Zinco (Zn) mg/l 2,0 10,0 PH Escala de Sorensen 6.5-8,4 4,5-9,0 Coliformes fecais /100ml 100 Ovos de parasitas intestinais N/L 1,0 VMA Valor máximo recomendado, VMA valor máximo admissível Estes valores máximos recomendados (VMR) referidos neste Decreto-lei não devem ser ultrapassados, pois podem constituir um risco potencial em termos ambientais. Outro parâmetro necessário para uma correcta reutilização de águas residuais está relacionado com a caracterização quantitativa de água a que será necessário o reservatório possuir de águas residuais tratadas para suprimir a procura desta actividade. Esta quantidade de água necessária para a rega ajardinada está relacionada com a localização geográfica da habitação e da estação do ano. É necessário realçar que a caracterização quantitativa da água está directamente ligada à metodologia utilizada para a rega do jardim; podendo variar conforme esta for aplicada. O utilizador doméstico utiliza usualmente a mangueira para a rega do jardim, tornando-se assim difícil quantificar a água gasta neste processo. Para uma correcta quantificação da quantidade seria necessário o utilizador utilizar equipamento de rega que permitam fornecer exactamente a quantidade de água necessária para as plantas (jardim). 60 VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIAR

77 METODOLOGIA PARA A REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS TRATADAS No verão esta quantidade de água necessária será bastante superior à água necessária no Inverno. Segundo o Programa Nacional para o Uso Eficiente de Água (PNUEA) referencia que no verão o consumo pode atingir cerca de 60% do consumo total de uma habitação. De acordo com este Programa Nacional, durante os 5 meses de menor precipitação e maior radiação e temperatura, as necessidades médias de água num jardim Português são de 0,2 m3/m2/mês. Como em Portugal, segundo o INE (1999), 64% de habitações portuguesas são habitações unifamiliares, das quais 30% têm espaço exterior ajardinado possuindo em uma área média de 40 m2/habitação. Com estes dados do PNUEA obtêm-se um consumo médio por jardim de 40 m 2 /habitação. Este dado é só referido caso apenas fosse fornecida a quantidade correspondente às necessidades das plantas. Coutinho (2009) realizou um estudo relativamente à quantidade de águas gasta em rega através de um inquérito porta a porta. Estes inquéritos foram realizados na área de residência de Vila Real, em que questionou os habitantes de 12 habitações unifamiliares com jardim sobre o número de vezes por dia ou por mês que regava o jardim. As médias calculadas neste estudo foram através de médias ponderadas dos consumos de água de cada residente. Este estudo admitiu que a rega é apenas efectuada durante o período de Abril a Setembro, sendo os 6 meses de menor precipitação. Os resultados dos inquéritos mostram que durante os 6 meses de menos precipitação há uma média de utilização de 30 regas/mês com uma duração de 11,5 minutos. Com este inquérito, concluiu-se que as necessidades as necessidades de água para rega, no meses em questão, representam 6794 L/fogo/mês, o que indica que será necessário 226,5 L/fogo.dia. De acordo com o PNUEA os meses em que há mais procura de água para rega são de 266,7 L/fogo.dia, sendo um valor um pouco mais elevado que o estudo efectuado por Coutinho (2009). Quadro 17 - Necessidades de procura para rega ajardinada (Coutinho, 2009) Fins não potáveis Procura (L/fogo.dia) Rega ajardinada 226,5 VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIARES 61

78 METODOLOGIA PARA A REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS TRATADAS Aparelhos sanitários Descargas de autoclismos As descargas provenientes dos autoclismos podem ser consideradas um dos grandes pesos no consumo doméstico. Os critérios e parâmetros de qualidade para este tipo de reutilização de águas são muito escassos, quer seja em aplicações de uso sem restrição para o utilizador ou com restrição de acesso e de contacto humano, onde está incluído a descarga em autoclismos. As características máximas de qualidade estão apresentadas no Quadro18 de acordo com indicações de EPA (2003) e Asano e tal. (2007) citado por Matos et al., 2010, em que alguns casos são mais exigentes que os verificados no Decreto-lei n 236/98. Quadro 18 - Requisitos de qualidade de águas tratadas a reutilizar para descargas de autoclismos Parâmetro Uso restrito Sanitários CBO 5 (mg/l) 45 Cloro Livre 0,1 residual (mg/l) Combinado 1 Coliformes fecais (UFC/100ml) Não detectável Odor Não detectável PH 6 9 SST (mg/l) 45 Turvão (NUT) 2 Tratamento mínimo necessário Secundário, desinfecção O tratamento secundário, que é aconselhado no Quadro 18, destina-se à redução da matéria orgânica biodegradável e sólidos suspensos. 62 VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIAR

79 METODOLOGIA PARA A REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS TRATADAS Relativamente ao parâmetro quantitativo das águas consumidas pelos autoclismos, Coutinho (2009) realizou esta análise, avaliando a quantidade média diária de utilização por parte destes aparelhos. Esta determinação foi realizada em 2 fases na região de Trásos-Montes. A primeira fase teve a duração de 7 dias e a segunda fase durou 21 dias. As duas fases em diferentes tipologias de habitação: nas habitações H1 e H3 reside uma pessoa e na habitação H2 residem duas pessoas. O Quadro 19 apresenta os resultados destas duas fases com as médias e os desvios-padrão dos consumos por habitante e por dia. Quadro 19 - Consumos por habitante/dia, por Autoclismo (Coutinho, 2009) Autoclismo Habitação Fase 1 Fase 2 Média 16,9 15,7 H1 (L/hab.dia) Desvio Padrão 2,9 4,0 Média 14,6 21,6 H2 (L/hab.dia) Desvio Padrão 2,1 3,2 Média 22,0 20,3 H3 (L/hab.dia) Desvio Padrão 6,5 7,2 Autoclismo Fase 1 (L/hab.dia) Fase 2 (L/hab.dia) Média 17,8 19,2 Desvio Padrão 5,2 5,6 Média 18,9 Desvio Padrão 5,5 Autoclismo (L/hab.dia) Estes resultados apresentados no quadro e apresentados por Coutinho, 2009, diferem um pouco dos consumos apontados pela PNUEA (Programa Nacional para o Uso Eficiente da Água), em que os resultados apresentados pela PNUEA, associa o consumo em autoclismos em 40% da água consumida numa habitação. VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIARES 63

80 METODOLOGIA PARA A REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS TRATADAS Este Programa indica na medida 09 - Redução de perdas de água no sistema predial de abastecimento - que o consumo médio diário que está associado a um fogo (sendo que a média de um agregado no nosso País é de 3,1 pessoa por fogo), ronda as 4 descargas por habitante; sendo assim uma média de 124 litros por fogo, esta referência é para um volume médio de 10 litros por descarga. Fazendo uma análise para a capitação média por fogo de 310 litros, este consumo de autoclismo representa 40% do total. Sendo assim, na reutilização de águas residuais tratadas para usos urbanos não potáveis deve-se ter em conta as descargas de autoclismos como uma significativa poupança de água potável. Quadro 20 - Necessidades de procura para descarga autoclismo (Coutinho, 2009) Fins não potáveis Procura (L/fogo.dia) Descarga autoclismo 58, Lavagem de pavimentos e automóveis Como anteriormente referimos para os parâmetros relativos às descargas de autoclismos e de rega ajardinada, também para a lavagem exterior (pavimentos e automóveis) temos que ter em conta os parâmetros qualitativos e quantitativos para a reutilização das águas residuais cinzentas claras. São também escassos os parâmetros qualitativos para a lavagem de pavimentos e automóveis, como acontecia em relação às descargas de autoclismos. Aqui também depende se o seu uso é sem restrição ou com restrição de acesso para o utilizador e se há ou não contacto humano. Que neste caso vamos considerar que há contacto humano, portanto uso não restrito. As características máximas de qualidade estão apresentadas no Quadro 21 de acordo com indicações de EPA (2003) e Asano e tal. (2007) Citado por Coutinho (2009), sendo que em alguns casos há maior exigência do que se verifica no Decreto-lei n 236/ VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIAR

81 METODOLOGIA PARA A REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS TRATADAS Quadro 21 - Requisitos de qualidade de águas tratadas a reutilizar em lavagem exterior Uso não restrito Parâmetro Lavagem pavimentos e automóveis CBO 5 (mg/l) 10 Cloro Livre 0,1 residual (mg/l) Combinado 0,3 Coliformes fecais (UFC/100ml) Não detectável Odor Não detectável PH 6 9 SST (mg/l) Turvão (NUT) 2 Tratamento mínimo necessário Secundário, desinfecção Da mesma forma que nas descargas de autoclismos, o tratamento secundário, que é aconselhado no Quadro 21, destina-se à redução da matéria orgânica biodegradável e sólidos suspensos. Em relação ao parâmetro quantitativo da água necessária para a lavagem exterior, baseou-se de novo no inquérito realizado por Coutinho (2009) em Vila Real. Este inquérito foi realizado da mesma forma que para a rega ajardinada: foi realizado em 12 habitações unifamiliares onde se registou o número de vezes mensal ou diário e duração da actividade em que se efectuava uma lavagem exterior (automóvel e pavimento). Estes dados foram calculados recorrendo a uma média ponderada dos consumos de águas da(s) viatura(s) do agregado familiar. No inquérito chegou-se à conclusão que a frequência de lavagem é de 1,45 lavagens/mês com a duração de 5,45 minutos por lavagem. Portanto, seria necessário 147 L/fogo.mês para a lavagem de veículos; o que corresponde a 5 L/fogo.dia. VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIARES 65

82 METODOLOGIA PARA A REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS TRATADAS Na medida 29, ponto referente à lavagem de veículos, o PNUEA (2001) admite que uma lavagem com mangueira tem em média a duração de 10 minutos, tendo um caudal de 15 L/min e que a frequência é de 2 lavagens por mês. Sendo assim obtêm-se um consumo de 10 L/fogo.dia por viatura, um valor superior ao obtido no inquérito realizado por Coutinho (2009). No Quadro 22 está um resumo das quantidades de água cinzenta consumida nas habitações abrangidas por um inquérito realizado porta a porta na zona de Vila Real, por Coutinho (2009). Quadro 22 - Resumo das necessidades da quantidade de água cinzenta clara para fins não potáveis. (Coutinho, 2009) Fins não potáveis Procura (L/fogo.dia) Autoclismo 58,6 Lavagem exterior 5,0 Rega ajardinada 226,5 Total procura 290,1 20% 78% 2% Autoclismo Lavagem exterior Rega ajardinada Gráfico 3 - Distribuição percentual da procura para fins não potáveis, para cada actividade Em resumo, a procura de água para fins não potáveis está relacionado com a tipologia da habitação unifamiliar e a dimensão do agregado familiar e os seus hábitos. 66 VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIAR

83 METODOLOGIA PARA A REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS TRATADAS Nas 3 actividades para fins não potáveis que interessa estudar para o caso de estudo deste trabalho, estas actividades são descargas de autoclismos, lavagem exterior e rega de espaço verde ajardinado. A procura para descargas de autoclismos é uma média ponderada num inquérito realizado na zona habitacional de Vila Real em 3 distintas tipologias das habitações. Em duas das habitações residia uma pessoa por habitação e na outra habitação residiam duas pessoas. Este valor de 58,6 L/fogo.dia está relacionado com a dimensão média do agregado em Portugal de 3,1 habitantes por fogo (INE, 1999). Relativamente à quantidade de água necessária de 5,0 L/fogo.dia para responder à necessidade de água reciclada diz respeito, ao mesmo inquérito efectuado porta a porta por Coutinho (2009) em 12 habitações unifamiliares na mesma zona habitacional dos inquéritos efectuados para as descargas de autoclismos e rega ajardinada. Em relação à quantidade de água precisa para a rega ajardinada, esta referência é tida em conta para os 6 meses de menor precipitação em habitações com uma área média de 40 m 2 /habitação. Como foi visto no capítulo 2.1 sobre a caracterização das águas residuais, a distribuição do consumo de referência de dispositivos, viu-se que o volume consumido pelas banheiras / duches ronda os 66% numa habitação e que as torneiras ronda os 19%, apesar que neste trabalho apenas se faz referência à água colectada pelos sistemas de reutilização de águas provenientes das banheiras / duches e das torneiras de lavatórios e bidés (água cinzenta clara), a diferença das torneiras do lava-loiças não será significativo nem impedimento para afirmar que a água cinzenta clara produzida numa habitação consegue suprimir a procura de água reciclada para as actividades para fins não potáveis. Estes dados são de grande importância no dimensionamento do sistema de reutilização de águas residuais domésticas, pois este terá que ter em conta as necessidades de cada habitação para que a oferta de água cinzenta clara reciclada seja suficiente para responder à procura. VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIARES 67

84 METODOLOGIA PARA A REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS TRATADAS 3.3 Viabilidade económica Um sistema de reutilização de águas residuais é um processo que requer um investimento inicial. Este terá início na construção de infra-estruturas adequadas ao transporte da água a reciclar e da água, após tratamento, para os diversos dispositivos que a utilizam. Este sistema de distribuição terá que ser diferente e independente das redes de distribuição de água potável. Além dos custos dos equipamentos e construção que permitem realizar esta reutilização de águas residuais domésticas (cinzentas claras) existem outros factores que intervêm no valor das águas residuais tratadas para o utilizador, alguns dos quais são difíceis de quantificar: Consciência de valor ambiental; Grau de satisfação relativa a necessidades qualitativas e quantitativas; A evolução previsível do custo da água. A análise económica realizada neste capítulo consiste em avaliar se o investimento de um sistema de reutilização de águas residuais será rentável, ou seja, se os benéficos deste sistema superam os seus custos, fazendo uma comparação de custos das soluções construtivas apresentadas no capítulo 3.1. Nesta análise de viabilidade económica utilizou-se o sistema de reutilização de águas residuais desenvolvido em conjunto com a Empresa Factor Ambiente, realizado especificamente para este trabalho e respectivas soluções construtivas Quantificação dos custos de implantação de um sistema de reutilização de águas residuais. Estes custos associados à implantação de um sistema de reutilização de águas residuais estão calculados na ferramenta desenvolvida em conjunto com a empresa Factor Ambiente para o dimensionamento de sistemas de reutilização de águas residuais e para uma análise da viabilidade técnico-económica destes sistemas realizou-se um mapa comparativo das soluções adoptadas no capítulo VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIAR

85 METODOLOGIA PARA A REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS TRATADAS Custos do equipamento Os custos do equipamento inserido no sistema de reutilização de águas residuais desenvolvido e descrito no capítulo 3.1, encontra-se no Quadro (valores sem IVA) de cada um dos principais elementos necessários para o sistema de reutilização de águas residuais, assim como o custo total do equipamento desenvolvido. O Quadro 23 é referente a uma habitação com 4 habitantes onde o equipamento para a reutilização de água se situa no interior da habitação (solução construtiva 1) Quadro 23 - Custos do equipamento do sistema de reutilização (Solução 1) Necessidades de Reutilização Quantidade de água necessária para responder à procura (L/fogo.dia) 307,1 Preço do material do sistema recomendado ( S/ IVA) Reservatório 318,00 Grupo hidropneumático 233,00 Filtro (80 µm) 6,30 Tubagens / acessórios / mão-de-obra 229,88 Outros 120,00 Custo do Sistema de reutilização de águas residuais Total ( S/ IVA) para S1 907,18 Total venda ao público ( S/ IVA) para S1 1179,33 Na solução 4, em que o sistema de reutilização águas residuais está localizado no sótão, irá ter dois grupos hidropneumáticos e será necessário acrescentar tubagens de elevação. VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIARES 69

86 METODOLOGIA PARA A REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS TRATADAS Quadro 24 - Acréscimo dos custos do equipamento do sistema de reutilização (Solução 4) Acréscimo do preço do material do sistema recomendado ( S/ IVA) Grupo hidropneumático da solução 4 148,70 Tubagens / acessórios / mão-de-obra da solução 4 114,94 Custo do Sistema de reutilização de águas residuais Total ( S/ IVA) para S4 1170,82 Total venda ao público ( S/ IVA) para S4 1522,07 O custo do reservatório também será variável, como é referido na ferramenta de dimensionamento do sistema de reutilização de águas, estando directamente associado ao número de habitantes da moradia, portanto, à quantidade de água que será reutilizada. O custo de equipamento no caso das soluções em que o sistema está no exterior encostado à fachada da habitação (solução 2) ou quando o sistema está enterrado (solução 3) será idêntico à solução apresentado como a solução 1 (no interior da habitação) nestes casos o que irá alterar será nos custos de implantação do sistema Custos de construção Em relação aos custos de construção: o comprimento da tubagem, os acessórios necessários para a instalação, como apresenta a figura onde estão englobados os 4 possíveis processos, do equipamento e a mão-de-obra a utilizar serão variáveis, dependendo da localização do sistema de reutilização de águas, do número de andares e pé direito de cada habitação. Estes valores encontram-se descritos individual na ferramenta de cálculo do dimensionamento do sistema de reutilização de águas. 70 VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIAR

87 METODOLOGIA PARA A REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS TRATADAS Relativamente aos custos de mão-de-obra, quando da construção da habitação a diferença de custos de mão-de-obra entre a construção de um sistema de drenagem tradicional e um sistema de drenagem separativo não tem expressão. Em relação à instalação do equipamento, considerou-se que a mão-de-obra não especializada seja 10 /hora. Caso a instalação seja após a obra, a este custo acresce a deslocação que depende da localização da habitação; se a localização da habitação for na mesma zona que a oferta de mão-de-obra rondará os 30 Ainda relativamente aos custos de mão-de-obra e se a solução implementada for a utilização do sistema de reutilização de águas residuais enterrado, acresce movimentos de terras para se proceder à instalação desta solução e a construção de uma caixa de betão para acomodar o sistema em causa. O custo da caixa de betão está calculado no Quadro 25 Mapa comparativo de soluções e o custo do movimento de terras será 2 /m 3 caso se trate de solo em areia e de 11 /m 3 se o solo for em pedra. Este movimento de terras só será possível no decorrer da obra. Para um adequado estudo relativo à viabilidade económica das soluções apresentadas para novos processos construtivos, realizou-se um mapa comparativo das soluções descritas no capítulo 3.1. Em relação ao mapa apresentado no quadro 25: o transporte para o local de aplicação e sua colocação é referente à distância entre as cidades de Braga e Maia; em todas as soluções o quadro eléctrico está localizado junto do equipamento (interior ou exterior). Na solução 2 (equipamento localizado no exterior) os carotes na parede são necessários para o equipamento ficar seguro à parede exterior; a tubagem que se encontra no exterior será de inox para resistir às condições climatéricas; o telheiro é construído com telha e asna em madeira; a vedação envolvente do equipamento será necessária para este não estar acessível a estranhos ou a animais de estimação. Na solução 3 (equipamento enterrado) será necessário que o equipamento possua ventilação; a caixa de betão para acomodar o equipamento terá as dimensões de 2 x (1x1x0,75); deverá ter uma caixa metálica de acesso para o caso de haver passagem para automóvel; nesta solução será possível colocar o equipamento sem ser numa caixa de betão mas para isso teria que se optar por um reservatório resistente (poderia ser de aço) à pressão das terras, essencialmente quando o reservatório estiver vazio. Na solução 4 (equipamento localizado no sótão) em princípio será um local acessível mas não habitável; no caso de VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIARES 71

88 METODOLOGIA PARA A REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS TRATADAS haver um vazamento de água do equipamento optou-se pela colocação de uma bacia de retenção que impede que essa água possa prejudicar o piso; os tubos de distribuição terão que ser em maior número pois o esquema de distribuição terá um maior percurso como é visível no desenho esquemático que se encontra em anexo referente à localização deste sistema. 72 VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIAR

89 METODOLOGIA PARA A REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS TRATADAS Quadro 25 - Mapa comparativo das soluções construtivas MAPA COMPARATIVO DE SOLUÇÕES SOLUÇÃO 1 SOLUÇÃO 2 SOLUÇÃO 3 SOLUÇÃO 4 18-Nov Nov Nov Nov-11 Artigo Descrição Quantidade Preço Unitário Total Preço Unitário Total Preço Unitário Total Preço Unitário Total DIFERENTES TIPOS DE INSTALAÇÕES PARA EQUIPAMENTO 1.488, , , ,40 I INTERIOR GARAGEM / LAVANDARIA (SOLUÇÃO 1) 1.488, TRANSPORTE PARA O LOCAL-APLICAÇÃO-COLOCAÇÃO 1 220,00 220, DESCARGA DE EMERGÊNCIA 1 186,40 186, LIGAÇÃO ELECTRICA (QUADRO - LOCAL EXACTO - INTERIOR) 1 680,00 680, TUBAGEM DE RECOLHA 1 200,80 200, TUBAGEM DE DISTRIBUIÇÃO 1 200,80 200,80 II EXTERIOR (SOLUÇÃO 2) 2.374, TRANSPORTE PARA O LOCAL-APLICAÇÃO-COLOCAÇÃO 1 220,00 220, LIGAÇÃO ELECTRICA (QUADRO - LOCAL EXACTO - EXTERIOR) , , TUBAGEM DE RECOLHA 1 104,80 104, TUBAGEM DE DISTRIBUIÇÃO 1 104,80 104, CAROTES NA PAREDE 1 250,40 250, TUBAGEM DE INOX 1 96,00 96, TELHEIRO 1 226,75 226, VEDAÇÃO 1 276,08 276,08 VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIARES 73

90 METODOLOGIA PARA A REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS TRATADAS Quadro 25 - Mapa comparativo das soluções construtivas (continuação) III ENTERRADO (SOLUÇÃO 3) 2.038, TRANSPORTE PARA O LOCAL-APLICAÇÃO-COLOCAÇÃO 1 220,00 220,00 LIGAÇÃO ELECTRICA (QUADRO - LOCAL EXACTO- 3.2 EXTERIOR) , , TUBAGEM DE RECOLHA 1 104,80 104, TUBAGEM DE DISTRIBUIÇÃO 1 104,80 104, VENTILAÇÃO 1 438,00 438, CAIXA EM BETÃO 1 126,85 126, TAMPA METÁLICA DE ACESSO 1 42,48 42,48 IV SOTÃO (SOLUÇÃO 4) 1.849, TRANSPORTE PARA O LOCAL-APLICAÇÃO-COLOCAÇÃO 1 220,00 220, BACIA DE RETENÇÃO 1 740,00 740, LIGAÇÃO ELECTRICA (QUADRO - LOCAL EXACTO - INTERIOR) 1 680,00 680, TUBAGEM DE RECOLHA 1 104,80 104, TUBAGEM DE DISTRIBUIÇÃO 2 104,80 209,60 ORÇAMENTO PROPOSTO: SOMA 1.488,00 SOMA 2.374,83 SOMA 2.038,61 SOMA 1.954,40 VALOR FINAL TOTAL 1.488,00 TOTAL 2.374,83 TOTAL 2.038,61 TOTAL 1.954,40 74 VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIAR

91 METODOLOGIA PARA A REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS TRATADAS Quadro 26 - resumo do mapa comparativo das soluções construtivas Solução Localização do equipamento de reutilização de águas Custo de construção ( S/IVA) Solução 1 Interior 1.488,00 Solução 2 exterior 2.374,83 Solução 3 enterrado 2.038,61 Solução 4 sótão 1.954, Quantificação dos custos de manutenção de um sistema de reutilização de águas residuais Os custos considerados neste capítulo são valores admitidos em condições favoráveis, em que não ocorre nenhuma anomalia estrutural ou mecânica do aparelho Custos de energia eléctrica Relativamente aos custos de energia eléctrica anuais, foram obtidos pela consulta da factura de electricidade da EDP de uma habitação unifamiliar que possui uma préinstalação do sistema de reutilização de águas residuais, na cidade da Maia, que se obteve os valores a seguir apresentado: VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIARES 75

92 METODOLOGIA PARA A REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS TRATADAS Quadro 27 - Custos da energia eléctrica Tipo de energia Preço ( /kwh) Trifásico (potencia contratada de 10,35 KVA 0,1448 Estes custos relativos à energia eléctrica na quantificação dos custos eléctricos estão associados, em grande parte, à potência do grupo hidropneumático utilizado no sistema de reutilização de águas residuais. Nas 4 soluções apresentadas no decorrer do capítulo 3.1 apenas a solução 4 (sistema de reutilização de águas residuais colocado no sótão) precisa de dois grupos hidropneumáticos relativamente às outras soluções apresentadas, pois terá que bombear água residual cinzenta clara sem tratamento. Como é visível no esquema de recolha e distribuição de águas residuais tratadas que se encontra em anexo referente a esta solução. No desenvolvimento do sistema de reutilização de águas residuais optou-se por utilizar uma bomba com 0,75 KW de potência, como bomba base para as soluções 1, solução 2 e solução 3. Para a solução 4 a segunda bomba também será de 0,75 KW, as características destas bombas estão descritas no capítulo 3.1. Para um reservatório de 300 litros e com consulta de catálogos de grupos hidropneumáticos, a bomba terá um caudal de 3m 3 /h o que corresponde a um tempo em que a bomba estará em funcionamento de 0,1 horas, o que corresponde a 6 minutos por dia. O Quadro 28 apresenta os custos anuais em energia eléctrica para as soluções. O cálculo dos custos eléctricos pormenorizados encontra-se na ferramenta de dimensionamento de um sistema de reutilização. 76 VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIAR

93 METODOLOGIA PARA A REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS TRATADAS Quadro 28 - Custo anual energético ( / S IVA) Custos de energia Custo energia eléctrica ( ) 0,1448 Equipamento Potência instalada (kw) Potência Absorvida kw (maq. accionada) Potencia absorvida à rede (KW) Por Total Total Por Total Por Total Período funcion. diário (horas) Consumo energético diário (kwh) Período funcion. anual (dias) Consumo energético anual (kwh) Custo anual ( /ano) Marcha Reserva unidade instalado (Marcha) unidade (Marcha) unidade (Marcha) Grupo Hidropneumático 1 1 0,75 1,50 0,75 0,60 0,60 0,94 0,94 0,10 0, ,22 4,95 Grupo Hidropneumático (Solução Sistema enterrado) 1 1 0,75 1,50 0,75 0,60 0,60 0,94 0,94 0,10 0, ,22 4,95 TOTAL 0,19 68,44 9,91 VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIARES 77

94 METODOLOGIA PARA A REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS TRATADAS Custos de manutenções periódicas A manutenção periódica anual necessária será: Limpeza do filtro: cada 2 ou 3 semanas deve-se retirar o filtro e lavar em água corrente; se necessário, o filtro deverá ficar em solução de vinagre e água por 30 minutos. Mudança do filtro quando o utilizador achar necessário (pela aparência e possíveis cheiros). O filtro (80 μm), consultando a empresa IDRANIA, tem o custo de 6,30 S/IVA; o mesmo deverá ser mudado pelo proprietário da habitação de 6 em 6 meses ou 1 ano. Para melhor quantificação dos custos vaise admitir que será mudado de 6 em 6 meses. O reservatório deverá ser drenado duas ou três vezes durante o ano. O procedimento deverá ser o seguinte: abrir a válvula de limpeza e adicionar uma solução de vinagre e água na concentração cerca de 10% da sua capacidade, aguardar 30 minutos e voltar a drenar o reservatório. Pastilhas de cloro: através do compartimento do filtro e até ao fundo do reservatório, introduzir uma pastilha de cloro (lenta dissolução) a cada 2 meses. Este cloro ajuda a prevenir o aparecimento de bactérias e odores no reservatório. Os custos referentes à limpeza do filtro são irrelevantes nesta avaliação da viabilidade económica. Quadro 29 - Custos de manutenção ( /ano) Consumível Quantidade Preço ( /ano) Filtro 2 12,6 Pastilhas cloro 6 14,28 Vários 2 0,9m3 2,13 Total 29,01 2 Consumo de água na limpeza do depósito 3 x ao ano e eventuais gastos de água potável para suprimir a procura. 78 VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIAR

95 METODOLOGIA PARA A REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS TRATADAS 3.4 Viabilidade económica numa habitação unifamiliar Quando se projecta um sistema de reutilização de águas residuais numa habitação unifamiliar é importante realizar um estudo de viabilidade económica deste projecto. Este terá em conta os encargos do investimento inicial do equipamento que permite realizar a reutilização de águas, o custo de toda a rede separativa de distribuição das águas tratadas, os encargos financeiros decorrentes da manutenção e de tratamentos adicionais que serão realizados durante a vida do sistema (para garantir a qualidade da água residual pretendida) e ainda as esperadas variações das tarifas eléctricas. No mercado Português existem actualmente alguns produtos comercializados (que não são Portugueses) que garantem a qualidade destes serviços. Portanto a viabilidade económica do sistema de reutilização de águas residuais domésticas varia com alguns factores, alguns dos quais já foram atrás mencionados Apesar dos encargos financeiros, estes sistemas de reutilização de águas contêm uma série de benefícios para além do aspecto financeiro. A metodologia seguida para a avaliação económica do sistema de reutilização de águas residuais consistiu no seguinte: Análise dos custos de rede de recolha das águas cinzentas claras e distribuição das águas cinzentas claras tratadas, no qual se consideraram os materiais de pichelaria como por exemplo as tubagens, acessórios, etc. Cálculo do custo inicial do sistema de reutilização de águas residuais desenvolvido em conjunto com a Factor Ambiente, dependendo do numero de habitantes da moradia; Cálculo dos custos de manutenção anual com o equipamento e os custos de energia eléctrica associados a este; Estimativa dos custos da potencial poupança de água a partir dos dados fornecidos pela empresa SMAS Maia; Cálculo dos custos de construção das 4 soluções construtivas descritas no capitulo 3.1. O estudo da viabilidade económica de uma habitação unifamiliar encontra-se descrito na ferramenta de cálculo (Folha de Excel). Este estudo está dividido em duas partes: um estudo é referente ao custo do equipamento instalado no decorrer da obra ou no final VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIARES 79

96 METODOLOGIA PARA A REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS TRATADAS mas em que os custos de construção não têm expressão, pois o construtor pode optar por imputar apenas os custos do equipamento ao comprador da casa no caso de querer instalar o sistema (este caso acontece numa moradia modelo na cidade da Maia); o outro estudo é referente ao custo do equipamento mas com acréscimo do custo de construção para casa solução construtiva estudada no capítulo 3.1. Ambos os casos se referem a uma habitação com 4 habitantes Quadro 30 - Estudo da viabilidade económica numa habitação unifamiliar referente ao custo do equipamento Dados da Habitação Unifamiliar Consumos per capita actual (L/dia) 180 Nº Habitantes 4 Água possível de reciclagem (L/fogo.dia) 489,6 Quantidade necessária para fins não potáveis (L/fogo.dia) 3 307,1 Custos Fixos iniciais Custos do equipamento para reutilização de águas ( S/ IVA) 1179,33 Custos Anuais Custos com energia eléctrica ( S/ IVA) 4 4,95 Custos de manutenção equipamento ( S/ IVA) 5 29,01 Benefícios Anuais ( /ano) Ganho no consumo de água residual ( /ano) 265,66 Ganho na recolha de resíduos de sólidos urbanos ( /ano) 41,47 Ganho na recolha e tratamento das águas residuais ( /ano) 39,23 3 Quantidade depende da capacidade do reservatório. 4 Caso se trate da Solução 4 (Sistema no Sótão) o custo deverá ser o dobro. 5 Na manutenção está contabilizado pastilhas hipoclorito de sódio e 2 filtro anuais. 80 VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIAR

97 METODOLOGIA PARA A REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS TRATADAS Quadro 30 - Estudo da viabilidade económica numa habitação unifamiliar referente ao custo do equipamento (continuação) Total de custos e ganhos anuais Custos anuais ( /ano) 33,97 Benefícios anuais ( /ano) 346,36 Total de ganhos 312,39 Período de retorno do custo do equipamento (anos) 3,50 Quadro 31 - Estudo da viabilidade económica numa habitação unifamiliar referente ao custo do equipamento mais o custo da construção na solução 1 (sistema localizado no interior) Total de custos e ganhos anuais da solução 1 (Interior) Custos do equipamento para reutilização de águas ( S/ IVA) 1179,33 Custos de construção (aplicação e colocação) ( S/ IVA) 1488,00 Custos anuais (manutenção e electricidade) ( /ano) 33,97 Benefícios anuais ( /ano) 346,36 Período de retorno do custo do equipamento + construção (anos) 7,80 Quadro 32 - Estudo da viabilidade económica numa habitação unifamiliar referente ao custo do equipamento mais o custo da construção na solução 2 (sistema localizado no exterior) Total de custos e ganhos anuais da solução 2 (Exterior) Custos do equipamento para reutilização de águas ( S/ IVA) 1179,33 Custos de construção (aplicação e colocação) ( S/ IVA) 2374,83 Custos anuais (manutenção e electricidade) ( /ano) 33,97 VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIARES 81

98 METODOLOGIA PARA A REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS TRATADAS Quadro 32 - Estudo da viabilidade económica numa habitação unifamiliar referente ao custo do equipamento mais o custo da construção na solução 2 (continuação) Benefícios anuais ( /ano) 346,36 Período de retorno do custo do equipamento + construção (anos) 10,36 Quadro 33 - Estudo da viabilidade económica numa habitação unifamiliar referente ao custo do equipamento mais o custo da construção na solução 3 (sistema enterrado) Total de custos e ganhos anuais da solução 3 (Enterrado) Custos do equipamento para reutilização de águas ( S/ IVA) 1179,33 Custos de construção (aplicação e colocação) ( S/ IVA) 2038,61 Custos anuais (manutenção e electricidade) ( /ano) 33,97 Benefícios anuais ( /ano) 346,36 Período de retorno do custo do equipamento + construção (anos) 9,39 Quadro 34 - Estudo da viabilidade económica numa habitação unifamiliar referente ao custo do equipamento mais o custo da construção na solução 4 (sistema localizado no sótão) Total de custos e ganhos anuais da solução 4 (Sótão) Custos do equipamento para reutilização de águas ( S/ IVA) 1522,07 Custos de construção (aplicação e colocação) ( S/ IVA) 1954,40 Custos anuais (manutenção e electricidade) ( /ano) 33,97 Benefícios anuais ( /ano) 346,36 Período de retorno do custo do equipamento + construção (anos) 10,14 82 VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIAR

99 METODOLOGIA PARA A REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS TRATADAS Data da análise , , , , , , , ,00 500,00 0,00 Solução 1 Solução 2 Solução 3 Solução 4 Gráfico 4 - Custo de construção de cada solução 4.000, , , , , , ,00 500,00 0, , , , ,33 Solução 1 Solução 2 Solução 3 Solução 4 Gráfico 5 - Custo do equipamento e construção de cada solução VIABILIDADE DA REUTILIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUAIS EM HABITAÇÕES UNIFAMILIARES 83