EFICIÊNCIA DE TRATAMENTO DE ÁGUA CINZA PELO BIOÁGUA FAMILIAR 1

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1 EFICIÊNCIA DE TRATAMENTO DE ÁGUA CINZA PELO BIOÁGUA FAMILIAR 1 Solange Aparecida Goularte Dombroski 2, Fábio dos Santos Santiago 3, Felipe Tenório Jalfim 4, Isabella Cristina Guerra Moreira Dias 5. RESUMO A disponibilidade e qualidade de água na região Semiárida são fundamentais para o desenvolvimento da agricultura familiar. É comum o escoamento de água cinza para o solo e corpos hídricos das residências rurais. Essa água quando tratada é importante para convivência com Semiárido. Neste sentido, o Projeto Dom Helder Camara/MDA-FIDA/GEF em parceria com a UFERSA e a ATOS vêm realizando uma pesquisa na comunidade de São Geraldo, Olho D água do Borges-RN, sobre um sistema de tratamento e reuso de água cinza, denominado de Bioágua Familiar. O sistema consiste na coleta da água cinza; filtragem biológica com húmus/minhoca (Eisenia foetida) para decomposição dos compostos orgânicos; filtragem física com pó de serra, areia lavada, cascalho e seixos; e reuso de efluente com irrigação por gotejamento na produção de hortaliças e frutas agroecológicas. Este trabalho avalia a qualidade da água cinza tratada entre 2009 e Os resultados demonstram que em 2010 houve maior eficiência de remoção de DQO(81%), DBO(81%) e COT(76%) em relação a Esse mesmo comportamento foi verificado para Eschericha coli e ovos de helmintos, que atenderam à diretriz da OMS para irrigação restrita e irrestrita, respectivamente. Infere-se que a diminuição da TAS filtro promoveu a melhoria da eficiência do filtro. PALAVRAS-CHAVE: Filtragem biológica, reuso de água cinza, agricultura familiar. INTRODUÇÃO A água é elemento essencial ao desenvolvimento humano, atividades industriais, agrícolas e manutenção dos ciclos biológicos, geológicos e químicos, que garantem o equilíbrio dos ecossistemas. 1 Artigo científico escrito para o 7º Encontro Internacional das Águas, 15 a 17 de maio. 2 Professora da UFERSA. Avenida Francisco Mota, 572. Costa e Silva, Mossoró RN. solangedombroski@ufersa.edu.br 3 Coordenador Técnico do PDHC. Rua Doutor Silva Ferreira, 122. Santo Amaro, Recife PE. fabiosantiago@dom.gov.br 4 Coordenador de Planejamento do PDHC. Rua Doutor Silva Ferreira, 122. Santo Amaro, Recife PE. fjalfim@dom.gov.br 5 Estagiária do PDHC. Rua Doutor Silva Ferreira, 122. Santo Amaro, Recife PE. isabella@dom.gov.br 1

2 O semiárido brasileiro caracteriza-se, sobretudo, pela escassez de água, resultante da ocorrência de chuvas em períodos de três a cinco meses por ano e irregularmente distribuídas no tempo e no espaço. Hespanhol (2002) afirma que a agricultura depende do suprimento de água e que a sustentabilidade da produção de alimentos não poderá ser mantida sem critérios inovadores de gestão. Segundo Pollice et al. (2003) o reuso planejado de águas pode ser uma importante alternativa para a produção de alimentos em economias baseadas na agricultura, principalmente, para as regiões áridas e semiáridas. O conceito de substituição de fontes mostra-se como alternativa a demandas menos restritivas, liberando as água de melhor qualidade para usos mais nobres, como o abastecimento doméstico (Hespanhol, 2002). Com objetivo de gerar referência para convivência com o Semiárido aliada às condições climáticas inerentes da região, o Projeto Dom Helder Camara/Secretaria de Desenvolvimento Territorial/Ministério do Desenvolvimento Agrário Fundo Internacional para Desenvolvimento da Agricultura/Fundo Global para o Meio Ambiente, em parceria com a Universidade Federal Rural do Semiárido (UFERSA) e a ONG ATOS, desenvolveu um sistema de tratamento de água cinza denominado Bioágua Familiar. A estratégia é o reuso de água cinza tratada oriunda de residências rurais para a produção agroecológica de frutas e hortaliças por famílias de agricultores. Se por um lado, resolve uma questão ambiental por proteger os solos e os corpos hídricos de poluição, por outro lado, contribui para melhoria da saúde pública. Esta pesquisa visa avaliar a eficiência do sistema Bioágua Familiar no tratamento de água cinza entre 2009 e 2010 para a produção agrícola em quintais de residências rurais no semiárido nordestino, através de sistema de irrigação por gotejamento. MATERIAL E MÉTODOS O trabalho vem sendo realizado em três residências da zona rural do município de Olho D Água do Borges, comunidade de São Geraldo, no Sertão do Apodi, Estado do Rio Grande do Norte. Contudo, os resultados que serão apresentados neste trabalho são do monitoramento e avaliação de eficiência de uma das três residências, chamado de sistema Bioágua Familiar I. 2

3 A água cinza é proveniente do chuveiro, lavatório, pia de cozinha, tanque ou máquina de lavar, com exceção à água do vaso sanitário. O filtro biológico de tratamento do Sistema Bioágua é composto pelos os seguintes componentes: Rede de PVC: composta por cano de PVC, com especificação técnica de acordo com a oferta de água, que converge a água cinza da residência rural para distribuição no filtro biológico; Filtro biológico: unidade de fluxo descendente com área superficial 1,77 m², dotado de duas camadas de material orgânico (húmus e serragem de madeira), 1kg de minhoca e três camadas de material inorgânico (areias lavada, cascalho e seixo rolado), distribuídas em profundidade de 1,00 m em anéis de concreto armado. Tem capacidade de tratamento de água até 400 litros, de modo a manter a eficiência do sistema e a vida e reprodução das minhocas; Tanque de Reuso: sistema de armazenamento com capacidade de litros, também construído de anel de concreto e com tampa, para evitar a evaporação, surgimento de algas e proliferação de mosquitos; Irrigação: o sistema de irrigação por gotejamento é acoplado a partir do tanque de reuso (sistema em que o operador não tem contato direto com a água e maior eficiência no uso da água de reuso). Foram realizadas duas amostragens entre os dois anos da pesquisa. Cada amostragem foi composta por 10 amostras e coletadas em intervalo mensal. Os frascos de coletas para os diferentes parâmetros investigados foram disponibilizados pelo laboratório especializado, o qual possui acreditação do INMETRO-ISO Cada coleta foi realizada de acordo com as recomendações da APHA et al. (1998) e as amostras preservadas sob refrigeração a 4ºC com o uso de gelo em caixa térmica. Os parâmetros típicos de qualidade de efluente tratado de água cinza pelo Bioágua Familiar avaliados foram: Demanda Química de Oxigênio (DQO), Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO), Carbono Orgânico Total (COT), Eschericha coli e ovos de helmintos. Foram monitoradas a produção e vazão de água cinza pela residência através de hidrômetros instalados antes e depois do filtro biológico e anotações em relógios digitais. Para determinação da vazão foi utilizado o método que anota o volume de água produzida pela residência familiar por unidade de tempo. Com a determinação da vazão do sistema foi possível estimar a Taxa de Aplicação Superficial (TAS). 3

4 Resultados e Discussão A produção de água cinza varia de acordo com o tamanho da família, oferta de água e outros fatores. Em 2009 a produção média de água cinza foi determinada em 843 L/d, resultando em um valor médio da TAS filtro de 0,477 m³/m².d. Nestas condições, observou-se a saturação do filtro biológico em diferentes horários e dias e mortalidade das minhocas. Isso levou a construção, em 2010, de mais um filtro que operasse em paralelo com o já existente, passando a TAS filtro de 0,477 m³/m².d para 0,187 m³/m².d. Na Tabela 1 é possível observar os valores médios de água cinza bruta (afluente) e cinza tratada (efluente) dos parâmetros de DQO, DBO e COT em 206, 63 e 59,7 mg/l, e eficiências de remoção de 74%, 78% e 65,8%, respectivamente. Tabela 1. Tratamento estatístico de parâmetros de DQO, DBO e COT na água cinza bruta e tratada pelo filtro biológico em Parâmetros DQO (mgo 2 /L) DBO (mgo 2 /L) COT (mg/l) Eficiência de remoção (%) Afluente Efluente Afluente Efluente Afluente Efluente DQO DBO COT Maior valor ,2 93,7 99,4 Menor valor ,6 1,7 50,4 58,7 18,3 N de dados Média ,2 59, ,8 Desvio padrão ,3 44, ,1 Em 2010, foi verificada a melhoria de eficiência de remoção em relação a 2009 dos parâmetros de DQO, DBO e COT, conforme a Tabela 2. O aumento percentual entre os anos para os referidos parâmetros ficou em 9,46%, 3,8% e 15,15%, respectivamente. Tabela 2. Tratamento estatístico de parâmetros de DQO, DBO e COT na água cinza bruta e tratada pelo filtro biológico em Parâmetros DQO (mgo 2 /L) DBO (mgo 2 /L) COT (mg/l) Eficiência de remoção (%) Afluente Efluente Afluente Efluente Afluente Efluente DQO DBO COT Maior valor ,8 99,7 99,2 Menor valor , ,2 No de dados Média ,2 47, ,0 Desvio padrão ,1 46, ,8 4

5 O melhor desempenho de eficiência de remoção de parâmetros analisados de acordo com a Tabela 2 em 2010, possivelmente, teve relação com a diminuição da TASfiltro. Infere-se que esteja relacionada com maior tempo de fluxo de água nas camadas do filtro biológico até chegar ao tanque de reuso, fundamental para atuação das minhocas e a filtragem física. Para DQO e DBO as eficiências de remoção verificadas neste estudo para o sistema Bioágua Familiar I foram comparáveis às típicas obtidas em Reator UASB (Tabela 3), seguido de escoamento superficial para esgoto doméstico, segundo apresentado por Oliveira et al. (2005 apud Dos Santos, 2007), que são: DQO: eficiência média de remoção de 70 a 85%; DBO: eficiência média de remoção de 77 a 90%; Tabela 3. Comparação da eficiência de remoção do Bioágua Familiar com o Reator UASB seguido de escoamento superficial para escoamento doméstico em 2009 e Parâmetro Bioágua Familiar Reator UASB DQO (%) DBO (%) A Tabela 4 apresenta o tratamento estatístico de parâmetros como Eschericha coli e ovos de helmintos verificados em Segundo Peters (2006), embora a água cinza não possua contribuição fecal da bacia sanitária, de onde provém a maioria dos microrganismos patogênicos, atividades como lavar as mãos, preparação de alimentos, lavagem de roupas contaminadas como fraldas, ou o próprio banho, constituem possíveis fontes de contaminação, conforme observação na Tabela 4. Ainda nesta tabela, é possível notar que a eficiência de remoção de Eschericha coli foi negativa para o menor valor encontrado, provavelmente influenciado por contaminação de agentes externos de poluição ao sistema de tratamento. Em 2009, quando o filtro biológico do sistema Bioágua Familiar I operava com uma TAS filtro média de 0,477 m³/m².d, observaram-se valores de E. coli entre 2,0x10 3 a 1,8x10 6 NMP/100mL no efluente, com valor médio de 1,5x10 5 NMP/100mL (Erro! A origem da 5

6 referência não foi encontrada.4). Considerando os valores médios do efluente e do afluente 5 (4,6x10 NMP/100mL), verificou-se uma remoção de E. coli menor que uma unidade logarítmica. Tabela 4. Tratamento estatístico de parâmetros de Eschericha coli e ovos de helmintos na água cinza bruta e tratada pelo filtro biológico em E. coli Eficiência de Ovos de helmintos Parâmetros (NMP/100mL) remoção de E. coli (ovos/l) Afluente Efluente (%) Afluente Efluente Maior valor , ,00 99, Menor valor , ,00-39,7 1 1 Número de dados 9,00 9, Média , ,18 48, Desvio padrão , ,78 56, Ainda em 2009, em relação aos ovos de helmintos o filtro não mostrou desempenho suficiente de remoção desses patógenos para atender a diretriz da Organização Mundial da Saúde (OMS), já que, no efluente, o número de ovos de helmintos/l foi maior que 1 quando o afluente também apresentou superior que 1 ovo/l. Para a comparação com o ano anterior, a Tabela 5 apresenta o tratamento estatístico de parâmetros de E. coli e ovos de helmintos observados em Tabela 5. Tratamento estatístico de parâmetros de Eschericha coli e ovos de helmintos na água cinza bruta e tratada pelo filtro biológico em E. coli Eficiência de Ovos de helmintos Parâmetros (NMP/100mL) remoção de E. coli (ovos/l) Afluente Efluente (%) Afluente Efluente Maior valor , ,00 99, Menor valor ,00 310,00 68,8 1 1 Número de dados Média , ,11 95, Desvio padrão , ,59 10, Quando o filtro passou a operar com uma TAS filtro menor em 2010, em torno de 0,187 m³/m².d, observou-se uma melhora em relação à redução de E. coli, com uma concentração média no efluente de 2,1 x 10 4 NMP/100 ml de E. coli, implicando em uma redução de 2 unidades logarítmicas (TABELA 5). 6

7 Com relação à concentração de ovos de helmintos todos os resultados referentes ao efluente à unidade filtrante foram < 1 ovo/l (Tabela 5), o que atende a diretriz da OMS para irrigação restrita ou irrestrita. A diretriz da OMS para irrigação irrestrita, a partir de tratamento de água cinza, de culturas a serem ingeridas cruas (WHO, 2006) consiste em <1ovo/L e <10 3 E.coli/100mL ou 10 4 E.coli/100Ml para espécies vegetais que se desenvolvem distantes do nível do solo ou irrigação por gotejamento. Os monitoramentos realizados em 2009 e 2010 mostraram que as concentrações médias de E. coli (1,5x10 5 e 2,1x10 4, respectivamente ) nos efluentes ao filtro do sistema Bioágua Familiar I não atenderam à diretriz da OMS para irrigação irrestrita (<10 3 NMP/100 ml, podendo ser flexibilizado para <10 4 NMP/100 ml: WHO, 2006). Para irrigação restrita, o valor médio verificado no efluente em 2010 atendeu à diretriz da OMS (<10 5 NMP/100 ml, podendo ser flexibilizado para <10 6 NMP/100 ml: WHO, 2006). Conclusão A melhor eficiência do filtro biológico está relacionada com a diminuição da TAS filtro, de modo que em 2010 os parâmetros microbiológicos atenderam aos padrões da OMS para irrigação restrita. Para tanto, recomenda-se que a TAS filtro seja menor que 0,187 m³/m².d. A melhoria da eficiência de remoção de parâmetros como DBO, DQO e COT contribuirá para irrigação por gotejamento, evitando problemas de entupimento dos emissores. Referências AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION (APHA); AMERICAN WATER WORKS ASSOCIATION (AWWA); WATER ENVIRONMENT FEDERATION (WEF). Standard methods for the examination of water and wastewater. 20ed. Washington: APHA-WEF,

8 DOS SANTOS, A. B.; DA SILVA, M. E. R. Tecnologias de tratamento de esgoto. In: Reúso de águas em irrigação e piscicultura. Fortaleza: Universidade Federal do Ceará Centro de Tecnologia, cap. 2. HESPANHOL, I. Potencial de Reuso de Água no Brasil: agricultura, indústria, municípios, recarga de aqüíferos. Revista Brasileira de Recursos Hídricos, São Paulo, v. 7, n. 4, out./nov., OLIVEIRA, S. M. A.; VON SPERLING, M. Avaliação comparativa de seis tecnologias de tratamento de esgoto, em termos de atendimento a padrões de lançamento. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL, 2005, Campo Grande. Anais eletrônico. Rio de Janeiro: ABES, p. 1-7 PETERS, M. R. Potencialidade de uso de fontes alternativas de água para fins não potáveis em uma unidade residencial. 109 f. Dissertação (Mestrado). Centro Tecnológico. Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, POLLICE, A.; LOPEZ, A.; LAERA, G.; RUBIDO, P.; LONIGRO, A. Tertiary filtered municipal wastewater as alternative water source in agriculture: a field investigation in Southern Italy. Science of the total environment, Elsevier, WORLD HEALTH ORGANIZATION (WHO). Guidelines for the safe use of wastewater, excreta and graywater. Excreta and greywater use in agriculture. v. IV. Geneva: World Health Organization,