ANDERSON FLORENCIO MARTENS MARIANA DE MORAIS LEANDRO SUSTENTABILIDADE HÍDRICA EM UMA INDÚSTRIA DE BORRACHA

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1 ANDERSON FLORENCIO MARTENS MARIANA DE MORAIS LEANDRO SUSTENTABILIDADE HÍDRICA EM UMA INDÚSTRIA DE BORRACHA SÃO PAULO 2015

2 2 ANDERSON FLORENCIO MARTENS MARIANA DE MORAIS LEANDRO SUSTENTABILIDADE HÍDRICA EM UMA INDÚSTRIA DE BORRACHA Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como exigência parcial para a obtenção do título de Graduação do Curso de Engenharia Civil da Universidade Anhembi Morumbi Orientador: Prof. Me. Maurício Costa Cabral da Silva SÃO PAULO 2015

3 3 ANDERSON FLORENCIO MARTENS MARIANA DE MORAIS LEANDRO SUSTENTABILIDADE HÍDRICA EM UMA INDÚSTRIA DE BORRACHA Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como exigência parcial para a obtenção do título de Graduação do Curso de Engenharia Civil da Universidade Anhembi Morumbi Trabalho em: de de Prof. Me. Maurício Costa Cabral da Silva Nome do professor da banca Comentários:

4 4 AGRADECIMENTOS Agradecemos ao mestre Maurício Costa Cabral da Silva por toda orientação prestada, de suma importância para o desenvolvimento deste trabalho. Agradecemos aos nossos professores da Universidade Anhembi Morumbi que nos acompanharam, incentivaram e nos inspiraram em todos os campos da Engenharia Civil.

5 5 RESUMO A indústria tem grande responsabilidade no processo de preservação do meio ambiente, e deve mobilizar-se no sentido de minimizar seus impactos negativos. A proposta deste trabalho é analisar a implementação de práticas de reúso de água através de sistemas eficientes de tratamento, com o objetivo de minimizar ou eliminar o impacto ambiental gerado pelo efluente de uma indústria de artigos de borracha e, desta forma, liberar as fontes de água de boa qualidade para usos prioritários. No estudo de caso foram avaliados os atuais sistemas de tratamento de água para tratar o efluente gerado por uma indústria de correias transportadoras de borracha, visando as possibilidades de reúso interno, e consequentemente a redução do abastecimento de água pela concessionária local e a diminuição do lançamento de seus efluentes. Palavras Chave: Reúso de Água, Efluente Industrial, Indústria de Artefatos de Borracha.

6 6 ABSTRACT The industry has a great responsibility on the environmental preservation process, and must mobilize itself in order to minimize its negative impacts. The purpose of this study is to analyze the implementation of water reuse practices through efficient treatment systems, in order to minimize or eliminate the environmental impact generated by the effluent of a rubber industry and, therefore, release good quality water sources for priority uses. On the case study, water treatment systems were assessed to treat the effluent generated by a rubber conveyor belt industry, aiming the possibilities of internal reuse, and consequently the reduction of the water supply by the local utility and the decrease of effluents discharge. Keywords: Water Reuse, Industrial Effluent, Rubber Artifacts Industry.

7 7 LISTA DE FIGURAS Figura 4.1- Distribuição da água doce superficial no mundo Figura Densidade demográfica (hab/km²) por região hidrográfica no Brasil Figura Vazões médias (1.000 m³/s) por região hidrográfica no Brasil Figura Disponibilidades hídricas específicas (m³/s) com garantia de 95% do tempo - por região hidrográfica no Brasil Figura Tratamento de efluentes sob vários níveis de depuração Figura Fábrica da Honda em Manaus Figura Complexo Ilha Pura Figura Fluxograma do esquema de reúso de água Figura Extração do látex da seringueira Figura Imagem em 3D da fábrica em Marabá Figura Fotografia antiga da produção de correias transportadoras Figura Fotografia antiga da produção de correias transportadoras Figura Detalhe da correia transportadora e suas camadas Figura Correia transportadora com carcaça têxtil Figura Correia transportadora com carcaça de aço Figura Exemplos de uso das correias transportadoras Figura Localização de Marabá dentro do Estado do Pará Figura Usos Consuntivos (2010) no estado do Pará Figura Mapa de Marabá/PA Figura Imagem de satélite da localização da fábrica Figura Implantação da fábrica Figura Setores de consumo doméstico Figura 5.14 Setores de consumo industrial Figura Fluxo do pré-tratamento do esgoto doméstico Figura Fluxo do pré-tratamento do esgoto industrial Figura Fluxo do tratamento avançado dos efluentes doméstico e industrial Figura Fluxo do tratamento de Águas Pluviais para uso em Caldeira Figura Fluxograma geral Figura 6.6 Gráfico do Método de Rippl aplicado para o estudo de caso... 95

8 Figura 6.7- Esquema geral do sistema

9 9 LISTA DE TABELAS Tabela Critérios de qualidade requeridos para torres de resfriamento Tabela Critérios de qualidade requeridos para água de caldeira Tabela Critérios de qualidade requeridos para água de lavagem de piso Tabela Características físicas, químicas e bacteriológicas da água pluvial Tabela Padrão microbiológico de potabilidade da água para consumo humano Tabela Parâmetros Inorgânicos Tabela Parâmetros para Desinfetantes e Produtos Secundários da Desenfecção Tabela Padrão de aceitação para consumo humano Tabela Resolução n o 357 do CONAMA - Classificação das Águas Parte I Tabela Resolução no 357 do CONAMA - Classificação das Águas Parte II Tabela Resolução no 357 do CONAMA - Classificação das Águas Parte III.. 47 Tabela Classes de água de reúso pela NBR e padrões de qualidade 48 Tabela Critérios da Califórnia para Tratamento e Reúso da Água Tabela Porcentagem de mercado das atividades produtoras de artefatos de borracha Tabela Resultado da análise do efluente de uma indústria de artefatos de borracha Tabela Composição típica de esgotos sanitários Tabela Principais tratamentos aplicados a alguns contaminantes Tabela Retenção em processos de membranas Tabela Taxas de aplicação superficial de membranas Tabela Consumo doméstico Tabela Consumo industrial Tabela Precipitação mensal (mm) Tabela 5.4 Qualidade requerida pelos setores de consumo e suas respectivas qualidades Tabela Resumo do consumo Tabela 6.2 Vazões de esgoto... 93

10 10 Tabela Cálculo do reservatório pelo Método de Rippl Tabela Análise de águas pluviais Tabela Valores de Água e Esgoto (COSANPA) Tabela Comparativo de custos... 98

11 11 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ABNT ANA CAERN CETESB CEPLAC CIESP CIRRA CNRH CONAMA COPASA COSANPA DBO DNA DQO EPAI ETA ETE ETI FIESP INMET MBR NBR OD OMS Associação Brasileira de Normas Técnicas Agência Nacional de Águas Companhia de Águas e Esgotos do Rio Grande do Norte Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental Comissão Executiva do Plano da Lavoura Cacaueira Centro das Indústrias do Estado de São Paulo Centro Internacional de Referência em Reúso de Água Conselho Nacional de Recursos Hídricos Conselho Nacional do Meio Ambiente Companhia de Saneamento de Minas Gerais Companhia de Saneamento do Pará Demanda Bioquímica de Oxigênio Ácido Desoxirribonucléico Demanda Química de Oxigênio Estação Produtora de Água Industrial Estação de Tratamento de Água Estação de Tratamento de Esgoto Estação de Tratamento de Efluente Industrial Federação das Indústrias do Estado de São Paulo Instituto Nacional de Meteorologia Membrane Bio-Reactor Norma Brasileira Oxigênio Dissolvido Organização Mundial da Saúde

12 12 ONU ph RBC SABESP SBR SDT SEMAE SST Organização das Nações Unidas Potencial Hidrogeniônico Rotating Biological Contactor Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo Reatores Seqüenciais Descontínuos Sólido Dissolvido Total Serviço Municipal de Águas e Esgotos Sólido Suspenso Total

13 13 SUMÁRIO p. 1 INTRODUÇÃO Objetivos Justificativas Abrangência MÉTODO DE TRABALHO MATERIAIS E FERRAMENTAS REVISÃO BIBLIOGRÁFICA A água no Brasil Situação atual de disponibilidade de água no Brasil Previsão oferta / demanda Soluções de contorno para o problema do déficit hídrico Parâmetros de qualidade da água Cor Turbidez Potencial Hidrogeniônico (ph) Dureza Coliformes Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) Demanda Química de Oxigênio (DQO) Amônia Metais Bactérias heterotróficas Bário Zinco Fenóis... 35

14 Parâmetros de qualidade da água aplicados à indústria Parâmetros de qualidade da água pluvial Legislação Leis aplicadas ao reúso Reúso de água Definição de reúso Tipos de reúso Escolha do tipo de tratamento Aplicações da água de reúso Exemplos de reúso de água Fábrica da Honda em Manaus Aquapolo Ambiental Bairro Ilha Pura Fábrica Pirelli Pneus A indústria de borracha A borracha A indústria de artefatos de borracha no Brasil O efluente industrial da indústria de borracha O processo industrial e a geração do efluente industrial Composição do efluente industrial Composição do efluente doméstico dentro da indústria Tipos de tratamento de água e esgoto Filtração Processos Físico-Químicos Lodos ativados Lagoas de Estabilização Radiação Ultravioleta e Ozonização Membranas ESTUDO DE CASO... 74

15 Apresentação da fábrica Empresa Produtos Localização Descrição do empreendimento Setorização do consumo Consumo Doméstico Consumo Industrial Análise Hídrica Água Pluvial Qualidade da água para consumo ANÁLISE DOS RESULTADOS Sistemas de Tratamento Pré-tratamento do esgoto doméstico Pré-tratamento do esgoto industrial Tratamento final dos efluentes doméstico e industrial Tratamento da água pluvial Balanço Hídrico CONCLUSÕES RECOMENDAÇÕES REFERÊNCIAS

16 16 1 INTRODUÇÃO A vazão de efluentes lançados em corpos hídricos aumentou nas últimas décadas em função do incentivo à industrialização e do crescimento acelerado das cidades, muitas vezes não acompanhado pela provisão da infraestrutura adequada. A capacidade da água de diluir e assimilar esgotos e resíduos através de processos físicos, químicos e biológicos é limitada em face da quantidade e qualidade de recursos hídricos existentes. Em consequência, a capacidade de autodepuração de muitos corpos d água foi superada pela carga poluidora dos efluentes ou esgotos. Um dos maiores desafios da gestão dos recursos hídricos é equilibrar a necessidade dos usuários e a disponibilidade de água. Assim, faz-se necessária a busca por soluções alternativas e a utilização e esforços para minimizar o impacto do homem nos recursos hídricos disponíveis. Uma opção é a implantação de sistemas de tratamento, que consiste em reduzir a descarga de poluentes em corpos receptores, conservando, assim, os recursos hídricos. Além disso, permite através do reúso a reciclagem interna específica não potável e a consequente economia de água, bem como a redução de custos operacionais e tarifários. Ao liberar as fontes de água de boa qualidade para abastecimento público e outros usos prioritários, o reúso contribui para a conservação dos recursos e acrescenta uma dimensão econômica ao planejamento dos recursos hídricos. O reúso também reduz a demanda sobre os mananciais de água devido à substituição da água potável por uma água de qualidade inferior. Essa prática, atualmente muito discutida, posta em evidência e já utilizada em alguns países, é baseada no conceito de substituição de mananciais. Tal substituição é possível em função da qualidade requerida para um uso específico (CETESB, 2014).

17 17 Com os processos e equipamentos atualmente disponíveis é possível atender os padrões legais de qualidade, que são cada vez mais restritivos, além dos padrões de reúso com finalidades potáveis. Existem à disposição no mercado inúmeras tecnologias de ponta abrangendo processos físicos, químicos e biológicos convencionais e avançados, que propiciam a um despejo industrial específico a adoção de sistemas de tratamentos eficientes tanto em bases técnicas como econômicas (CAVALCANTI, 2009). Processos físicos são caracterizados pelo predomínio de forças físicas, como no gradeamento, peneiramento, filtração, sedimentação e flotação. Já nos processos químicos, como floculação, adsorção e oxidação/redução, a remoção ou conversão de poluentes é realizada pela introdução de produtos químicos ou pela ocorrência de reações químicas. Processos biológicos são utilizados na remoção de nutrientes e poluentes devido à atividade biológica em que as substâncias orgânicas biodegradáveis (coloidal ou dissolvida) são convertidas em gases, desprendendo-se para a atmosfera ou então absorvidos pelos tecidos celulares dos microrganismos (CAVALCANTI, 2009). Grande parte dos processos industriais são intrinsecamente poluentes, contribuindo significativamente com a contaminação dos corpos d água. No que tange aos despejos industriais, é necessário estabelecer primeiramente o nível de remoção requerido em função de padrões de emissão ou de reúso e depois então selecionar o tipo de processo mais adequado com base na natureza dos contaminantes. Entre os diversos tipos de atividades industriais e seus respectivos rejeitos, a fabricação de artigos de borracha é um dos processos que apresenta alto grau de nocividade, e demanda um grande controle ambiental. A atividade artefatista utiliza tanto a borracha natural quanto a borracha sintética como matéria prima, e está envolvida com o abastecimento de toda e qualquer operação produtiva. Podem-se citar como exemplos os setores automobilísticos, de calçados, mineração e siderurgia, eletroeletrônicos e eletrodomésticos, materiais

18 18 para a área da saúde e outras atividades como a construção civil, e indústrias em geral. Dentro deste contexto, o emprego de uma política criteriosa de reúso na indústria de borracha transforma a problemática poluidora e agressiva de seus efluentes em um recurso economicamente viável, uma vez que diminui a demanda por água potável, e ambientalmente seguro, garantindo a manutenção dos corpos d água. 1.1 Objetivos Esse trabalho tem como objetivo o estudo avançado do tratamento do efluente industrial de uma indústria de artigos de borracha em Marabá (PA), buscando a sustentabilidade hídrica do sistema. Objetivos Gerais Esse trabalho propõe estudar técnicas para minimizar o impacto de efluentes industriais no meio ambiente, implementando práticas de reúso de água através de sistemas eficientes de tratamento. Serão levados em consideração os parâmetros de qualidade do efluente antes e depois do tratamento, assim como a eficiência dos métodos de tratamento. Objetivos Específicos Analisar a implementação de sistemas de tratamento de água e esgotos em uma indústria de borracha, proporcionando o reúso total de água e eliminando o impacto ambiental gerado pelo efluente industrial. 1.2 Justificativas Por definição, sustentável é aquele que tem condições para se manter ou conservar. A busca por uma sustentabilidade hídrica nada mais é do que o desenvolvimento de

19 19 estratégias que visam a autossuficiência hídrica de um sistema, ou seja, que não dependam completamente de uma fonte externa de água. A água é um dos fatores indispensáveis para a vida na Terra e através do ciclo hidrológico se constitui em um recurso renovável. Porém, sua disponibilidade potável é desigual em torno do globo, com escassez em algumas regiões ou de baixa qualidade em outros devido a sua má utilização. Devido a isso, a falta de água é um tema recorrente. As informações hidrológicas existentes indicam uma distribuição heterogênea dos recursos hídricos no Brasil, abundantes na região Norte (81%), onde vive cerca de 5% da população total brasileira, enquanto nas bacias junto ao Oceano Atlântico, onde há maior concentração populacional (45,5% da população total), estão disponíveis apenas 2,7% dos recursos hídricos do País (ANA, 2013). As captações de água potável em áreas urbanas estão cada vez mais limitadas devido ao alto crescimento populacional, expansão dos centros urbanos, mau gerenciamento dos despejos domésticos e grandes quantidades de efluentes líquidos e resíduos sólidos originados do processo industrial. Isso acarreta na redução da disponibilidade de água para abastecimento, no aumento do custo desse recurso e em diversos impactos nos recursos naturais. Com a escassez dos mananciais há uma tendência em recorrer a novas fontes de água sem antes buscar alternativas para sua manutenção e recuperação. Fica a cargo da sociedade cobrar políticas e soluções que busquem a sustentabilidade do recurso hídrico, visando diminuir o impacto que causa ao meio ambiente. De acordo com Cavalcanti (2009), a indústria tem imensa responsabilidade no processo de recuperação e preservação do meio ambiente. Por isso, o setor deve mobilizar-se de maneira intensa e dinâmica no sentido de prover produção limpa e desenvolver tecnologias capazes de propiciar produtos que utilizam matérias-primas renováveis, que consomem menos energia, poluem menos e têm degradação orgânica mais rápida.

20 20 Onde há a rede de esgoto pública, a concessionária impõe limitações ao lançamento de despejos industriais, fazendo com que a indústria efetue pré-tratamentos complementares. Nos casos onde o sistema de coleta de esgoto é inexistente, a Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental (CETESB) cobra da indústria soluções que evitem o lançamento dos efluentes industriais no meio ambiente. Assim, a solução passa a ser a utilização de um sistema interno de tratamento do efluente industrial, possibilitando posterior reúso da água dentro da própria indústria. Os custos elevados de água industrial associados às demandas crescentes têm levado as indústrias a avaliar as possibilidades internas de reúso e a considerar ofertas das companhias de saneamento para a compra de efluentes tratados, a preços inferiores aos da água potável dos sistemas públicos de abastecimento (HESPANHOL, 2002). A Agência Nacional de Águas (ANA) classifica a cobrança pelo uso de recursos hídricos como um dos instrumentos de gestão da Política Nacional de Recursos Hídricos, e que tem como objetivos dar ao usuário uma indicação do real valor da água, incentivar o uso racional da água e obter recursos financeiros ara recuperação das bacias hidrográficas do País (ANA, 2013). Em função deste panorama, justifica-se o incentivo à prática de reúso como fonte substituta de água nos processos internos das indústrias de artefatos de borracha, substituindo o abastecimento por mananciais e liberando-os para usos prioritários. 1.3 Abrangência Neste trabalho serão abordadas técnicas e processos utilizados no tratamento para reúso de água pluvial, esgoto negro e esgoto industrial de uma indústria de borracha. Serão levados em consideração os parâmetros de qualidade do efluente antes e depois do tratamento, assim como a eficiência dos métodos de tratamento.

21 21 Este trabalho não abrange o dimensionamento dos sistemas, o custo e a destinação final dos resíduos sólidos oriundos dos tratamentos.

22 22 2 MÉTODO DE TRABALHO A pesquisa concentrou-se inicialmente no levantamento de dados relacionados ao tema do trabalho, ou seja, nos métodos utilizados para minimizar o impacto de efluentes industriais no meio ambiente com a implementação de sistemas de tratamento de água. Para o estudo de caso foi analisado o projeto de uma indústria de borracha situada na cidade de Marabá, no estado do Pará, onde serão implementados sistemas de tratamento de esgoto doméstico, industrial e de águas pluviais, para posterior tratamento e reaproveitamento para consumo. Foi necessário primeiramente estabelecer o nível de remoção de poluentes requerido em função de padrões de reúso e depois selecionar o tipo de processo mais adequado com base nas características dos contaminantes. Assim, foram verificadas as diferenças entre os diversos tipos de tratamento de água a fim de se obter a melhor relação entre os parâmetros admitidos para reúso, tais como cor, turbidez, quantidade de substâncias orgânicas biodegradáveis e micropoluentes, e as diferentes eficiências dos sistemas de tratamento. Procurou-se compreender e verificar na prática a escolha e o funcionamento dos sistemas de reúso através do uso de plantas locais, projetos hidráulicos e relatórios de parâmetros químicos do efluente industrial.

23 23 3 MATERIAIS E FERRAMENTAS Este trabalho foi desenvolvido inicialmente através de pesquisas bibliográficas em livros, consultas a acervos e artigos técnicos, relatórios, sites na Internet, apostilas técnicas, normas da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), plantas, órgãos competentes e entrevistas com profissionais da área. Para o desenvolvimento deste material foram utilizados os programas do pacote Microsoft Office (Word e Excel) para a elaboração dos textos e planilhas; e o programa da AutoCAD (Autodesk, Inc.) para análise dos projetos. Foram realizadas visitas ao Centro Internacional de Referência em Reúso de Água (CIRRA) com o intuito de coletar informações sobre pesquisas desenvolvidas no âmbito do reúso de água. Também foram realizadas visitas à uma Estação de Tratamento de Esgoto (ETE), à uma Estação de Tratamento de Água (ETA) e à uma Estação de Tratamento de Efluentes Industriais (ETI), com a finalidade de se verificar na prática alguns métodos estudados. Por último, foi realizada uma visita a uma indústria de borracha na cidade de Campinas - SP, a fim de se observar o processo industrial por completo juntamente com o pré-tratamento do efluente.

24 24 4 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 4.1 A água no Brasil Situação atual de disponibilidade de água no Brasil O Brasil tem uma situação privilegiada no cenário mundial, contando com aproximadamente 12% das reservas globais de água doce, conforme Figura 4.1 apresentada abaixo. Entretanto, sua distribuição não é homogênea no território, apresentando grande variação espacial e temporal, o que exige diferentes abordagens para o seu aproveitamento (VIEIRA, 2011). Figura 4.1- Distribuição da água doce superficial no mundo Fonte: GEO Brasil, 2007 Em termos de distribuição per capita, a vazão média de água no Brasil é de aproximadamente 33 mil metros cúbicos por habitante por ano (m³/hab/ano); volume 19 vezes superior ao piso estabelecido pela Organização das Nações Unidas (ONU), de m³/hab/ano, abaixo do qual um país é considerado em situação de estresse hídrico. Como nem toda vazão média dos rios está efetivamente disponível ao longo de todo o ano, a estimativa de disponibilidade hídrica efetiva no Brasil é de cerca de 92 mil m³/s. Mesmo assim, tal volume de recursos hídricos é suficiente para atender cerca de 57 vezes a demanda atual do País, e poderia abastecer uma

25 25 população de até 32 bilhões de pessoas, quase cinco vezes a população mundial (GEO BRASIL, 2007). A distribuição da água por tipo de demanda indica que o maior consumo está na irrigação, que utiliza 46% do total de recursos hídricos retirados, seguido pelo consumo humano urbano, com 27%, ficando o uso industrial em terceiro, com 18% do total (GEO BRASIL, 2007). De acordo com a Agência Nacional de Águas (ANA, 2013), cerca de 80% da disponibilidade hídrica do país estão concentrados na região Amazônica, onde se encontra o menor contingente populacional, precariedade da infraestrutura existente e valores reduzidos de demandas consuntivas. Os menores valores ocorrem no Nordeste, na região hidrográfica do Atlântico Nordeste Oriental. Os baixos índices de precipitação e a irregularidade do seu regime nessas regiões do semiárido brasileiro, aliados ao contexto hidrogeológico, contribuem para a baixa disponibilidade hídrica. Através da análise das Figura 4.2, Figura 4.3 e Figura 4.4, é possível concluir que apesar da grande disponibilidade hídrica, a distribuição dos recursos hídricos no Brasil é bastante desigual em termos geográficos e populacionais. Figura Densidade demográfica (hab/km²) por região hidrográfica no Brasil Fonte: GEO BRASIL, 2007

26 26 Figura Vazões médias (1.000 m³/s) por região hidrográfica no Brasil Fonte: GEO BRASIL, 2007 Figura Disponibilidades hídricas específicas (m³/s) com garantia de 95% do tempo - por região hidrográfica no Brasil Fonte: GEO BRASIL, 2007 Nas regiões metropolitanas, onde há um maior dinamismo econômico e produtivo, o desafio do abastecimento está relacionado com a frequente utilização de fontes hídricas comuns, resultando em conflitos pelo uso da água de ordem quantitativa e qualitativa. O aproveitamento dos mananciais para o abastecimento dos grandes aglomerados urbanos se dá, usualmente, por meio de sistemas integrados, que atendem de forma simultânea e interliga várias sedes municipais e permitem o

27 27 aproveitamento das diferenças sazonais e geográficas, resultando em maior complexidade para o planejamento, execução e operação da infraestrutura hídrica e exigindo grande volume de investimentos (ATLAS BRASIL, 2010) Previsão oferta / demanda De acordo com a avaliação oferta / demanda realizada pelo Atlas Brasil (2010), os resultados indicam que dos municípios brasileiros, 45% possuem abastecimento satisfatório, o que equivale a dizer que 52 milhões de habitantes terão garantia de oferta de água para abastecimento urbano até o ano de Entretanto, 55% dos municípios poderão ter o abastecimento deficitário até esse ano, decorrente de problemas com a oferta de água do manancial (superficial ou subterrâneo), em quantidade e/ou qualidade. Observou-se que os maiores problemas de abastecimento de água decorrem da existência de sistemas produtores deficitários 46% das sedes urbanas necessitam de investimentos e 9% apresentam déficits decorrentes dos mananciais utilizados Soluções de contorno para o problema do déficit hídrico O Atlas Brasil (2010) indica que para se atingir o estágio de garantia hídrica, os seguintes aspectos críticos devem ser analisados: Oferta de água em quantidade insuficiente para o atendimento da demanda, devido às diferenças sazonais e geográficas dos recursos hídricos e falta de investimentos para o aproveitamento de novos mananciais; Abastecimento intermitente provocado pela produção de água em quantidades inferiores às demandas, devido à precariedade e deterioração dos sistemas de captação, adução e tratamento de água e elevados índices de perdas; Ocorrência de águas poluídas, devido à inexistência ou ineficiência dos sistemas de tratamento de esgotos sanitários e medidas para proteção de mananciais;

28 28 Conflitos existentes e potenciais pelo uso da água, em sistemas que abrangem transferências hídricas entre bacias hidrográficas e associados a sistemas que atendem mais de um município. 4.2 Parâmetros de qualidade da água A poluição das águas tem como origem diversas fontes e dentre elas se destacam os efluentes de residências, efluentes industriais e cargas difusas no solo que estão associadas ao tipo de ocupação e cada uma delas possui características próprias quanto aos poluentes que carregam (RICHTTER; NETTO, 2002). Os órgãos de controle, bem como a concessionária dos sistemas públicos de esgoto sanitário, impõem limitações ao lançamento de despejos industriais na rede, evitando a ocorrência de fenômenos de corrosão (altos índices de ph, sulfatos e sulfetos), assoreamento, entupimento e até mesmo risco de explosão (associado a solventes, óleos e graxas) (CAVALCANTI, 2009). Segundo Cavalcanti (2009) os poluentes contidos em despejos industriais que necessitam ser condicionados para lançamento em sistema público de esgotos sanitários são: ph, sólidos grosseiros, óleos e graxas, sólidos sedimentáveis, fluoreto, arsênio, cianeto, sulfeto, sulfato, metais pesados. Devido à grande variedade de poluentes existente são determinados indicadores (parâmetros) de qualidade de água. A CETESB (2014) faz uso de 50 parâmetros de qualidade sendo divididos em físicos, químicos, hidrobiológicos, microbiológicos e ecotoxicológicos, conforme segue: Parâmetros Físicos: transparência, coloração da água, resíduos sólidos, temperatura da água e do ar e turbidez; Parâmetros Químicos: alumínio, bário, cádmio, carbono orgânico dissolvido, absorbância de ultravioleta, chumbo, cloreto, cobre, condutividade, cromo, demanda bioquímica de oxigênio (DBO), demanda química de oxigênio (DQO), fenóis, ferro, fluoreto, fósforo total, manganês, mercúrio, níquel, óleos

29 29 e graxas, ortofosfato solúvel, oxigênio dissolvido, ph, potássio, potencial de formação de trihalometanos, série de nitrogênio, sódio, sulfato, surfactantes e zinco; Parâmetros Microbiológicos: coliformes termotolerantes, Cryptosporidium sp e Giardia sp; Parâmetros Hidrobiológicos: clorofila a, comunidades (fitoplanctonicas, zooplanctonicas e bentônicas) e feofitina a; Parâmetros Ecotoxicológicos: sistema Microtox, teste de Ames para a avaliação de mutagenicidade, teste de toxicidade crônica a Ceriodaphnia dubia e ensaios de genotoxicidade. Ainda sim, outros parâmetros podem ser levados em consideração. Conforme exigência do Decreto de 04 de Maio de 2005 (BRASIL, 2005) os parâmetros mais controlados seguem conforme abaixo Cor A cor é uma medida que indica a presença de substâncias dissolvidas na água ou finamente divididas (material em estado coloidal orgânico ou inorgânico) (SEMAE, 2014). Segundo a CETESB (2014) o maior problema da cor na água, em geral, é o estético, já que causa um efeito repulsivo aos consumidores. A cor é medida em u.c. (unidade de cor) e conforme padrões da Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo (SABESP) o máximo valor de cor é de 15 u.c (SABESP, 2010) Turbidez A turbidez é a medição da resistência da água à passagem da luz. É provocada pela presença de material fino insolúvel (partículas) em suspensão (flutuando/dispersas) na água (RICHTTER; NETTO, 2002). A turbidez é medida através do u.t (unidade de turbidez) e segundo a Portaria nº 2.914, de 12 de Dezembro de 2011 (MINISTÉRIO DA SAÚDE, 2011), o valor máximo de turbidez para água de abastecimento público é de 5 UT.

30 30 A turbidez pode ser causada por uma variedade de materiais com partículas inorgânicas (argila, lodo, areia, silte) e descarga de esgoto doméstico ou industrial, assim como por detritos orgânicos, algas, bactérias e plâncton em geral, conforme informativo da SABESP (2010) Potencial Hidrogeniônico (ph) O ph representa a concentração de íons hidrogênio (H+) dando uma indicação das condições de acidez, neutralização e basicidade da água em função de um valor que varia de 0 a 14. Águas com ph menor que 7 são consideradas ácidas; águas com ph em torno de 7 são consideradas neutras e ph superior a 7, a água é considerada alcalina (SEMAE, 2014). O ph possui pouca importância em termos de saúde pública, a menos que em valores extremos, mas por influir sobre os ecossistemas aquáticos naturais, possui grande importância ambiental e restrições de faixas de ph que são estabelecidas para as diversas classes de águas naturais. Para a proteção à vida aquática os critérios de ph fixam-se entre 6 e 9 (PIVELI; KATO, 2006). No tratamento físico-químico de efluentes industriais muitos são os exemplos de reações dependentes do ph. Devido a isso, para a liberação de esgotos e de efluentes líquidos industriais no meio ambiente, no Estado de São Paulo, são delimitadas faixas de ph entre 5 e 9 para o lançamento direto nos corpos receptores e entre 6 e 10 para o lançamento na rede pública seguida de estação de tratamento de esgotos (CETESB, 1991, 2014) Dureza Dureza de uma água é a medida da sua capacidade de precipitar sabão, isto é, os sabões não formam espuma. Os quatro principais compostos que conferem dureza às águas são: bicarbonato de cálcio, bicarbonato de magnésio, sulfato de cálcio e sulfato de magnésio (PIVELI; KATO, 2006).

31 31 A principal fonte de dureza nas águas é a sua passagem pelo solo e desta forma é muito mais frequente encontrar-se águas subterrâneas com dureza elevada. A poluição das águas superficiais devido à atividade industrial é pouco significativa com relação à dureza (CAVALCANTI, 2009). Para o abastecimento público de água, o alto índice de dureza se refere ao consumo excessivo de sabão nas lavagens domésticas e também da possibilidade de um aumento na incidência de cálculo renal (SABESP, 2010). A Portaria n 2.914, de 12 de Dezembro de 2011 (MINISTÉRIO DA SAÚDE, 2011), limita a dureza em 500 mg/l CaCO3 como padrão de potabilidade. Para o abastecimento industrial, a grande dificuldade quanto à presença de dureza nas águas está em seu uso em sistemas de água quente como caldeiras, trocadores de calor, etc. Com o aumento da temperatura, o equilíbrio se desloca no sentido da formação de carbonatos que precipitam e se incrustam, o que pode levar as caldeiras à explosão (PIVELI; KATO, 2006) Coliformes O grupo coliforme são os indicadores de contaminação mais usados para monitorar a qualidade sanitária da água (BETTEGA et. al, 2006). Definem-se coliformes totais como bactérias capazes de fermentar a lactose com produção de gás, em 24 a 48 horas à temperatura de 35ºC, sendo encontradas no solo e vegetais, enquanto os coliformes termotolerantes são definidos como microrganismos do grupo coliforme capazes de fermentar a lactose a C (PIVELI; KATO, 2006). O uso das bactérias coliformes termotolerantes para indicar poluição sanitária mostra-se mais significativo que o uso da bactéria coliforme "total", porque as bactérias fecais estão restritas ao trato intestinal de animais de sangue quente. A presença de coliformes termotolerantes em água potável é o melhor indicador de que existe risco a saúde do consumidor (DIAS, 2008).

32 32 Não deve correr a presença de coliformes em recursos hídricos que sofreram desinfecção (REGO; BARROS; SANTOS, 2010). E segundo a SABESP (2010), os coliformes totais devem estar ausentes em 95% das amostras enquanto os coliformes fecais em 100% das amostras Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) A DBO de uma água é a quantidade de oxigênio necessária para oxidar a matéria orgânica para uma forma inorgânica estável. É normalmente considerada como a quantidade de oxigênio consumido durante um determinado período de tempo (CETESB, 2014). Os aumentos de DBO, num corpo d'água, são provocados por despejos de origem predominantemente orgânica. Um alto teor de matéria orgânica pode induzir à completa extinção do oxigênio na água, provocando o desaparecimento de peixes e outras formas de vida aquática, além de produzir sabores e odores desagradáveis (PIVELI; KATO, 2006). Na legislação do Estado de São Paulo, o Decreto Estadual n.º 8468, de 08 de Setembro de 1976 (SÃO PAULO, 1976), é exigida uma DBO máxima de 60 mg/l ou uma eficiência global mínima do processo de tratamento na remoção de DBO igual a 80%. Este último critério favorece aos efluentes industriais concentrados, que podem ser lançados com valores de DBO altos, mesmo removendo acima de 80% Demanda Química de Oxigênio (DQO) É a quantidade de oxigênio necessária para oxidação da matéria orgânica através de um agente químico. Os valores da DQO normalmente são maiores que os da DBO. O aumento da concentração de DQO num corpo d'água se deve principalmente a despejos de origem industrial (CETESB, 2014). A DQO tem se demonstrado um parâmetro bastante eficiente no controle de sistemas de tratamentos anaeróbios e observa-se o uso prioritário da DQO para o

33 33 controle das cargas aplicadas e das eficiências obtidas, porém a DQO não está inclusa na legislação federal ou na estadual de São Paulo (CETESB, 2014) Amônia Os esgotos sanitários constituem em geral a principal fonte, lançando nas águas nitrogênio orgânico devido à presença de proteínas e nitrogênio amoniacal, devido à hidrólise sofrida pela ureia na água. Alguns efluentes industriais também liberam nitrogênio orgânico nas águas, como algumas indústrias químicas, petroquímicas e siderúrgicas (PIVELI; KATO, 2006). A amônia é um tóxico bastante restritivo à vida dos peixes, sendo que muitas espécies não suportam concentrações acima de 5 mg/l, além disso a amônia provoca aumento na DBO. Por estes motivos, a concentração de nitrogênio amoniacal é importante parâmetro de classificação das águas naturais e normalmente utilizado na constituição de índices de qualidade das águas (CETESB, 2014) Metais Dentre os metais existentes na água, o ferro e o manganês são os principais objetos de estudo para a qualidade da água juntamente com os metais pesados. O ferro aparece principalmente em águas subterrâneas devido à dissolução do minério pelo gás carbônico da água e nas águas superficiais devido a efluentes industriais, uma vez que muitas indústrias metalúrgicas desenvolvem atividades de remoção da camada oxidada (ferrugem) das peças antes de seu uso (PIVELI; KATO, 2006). O ferro traz diversos problemas ao sistema, pois confere cor e sabor à água e provoca manchas em roupas e utensílios sanitários, assim como o desenvolvimento ferro-bactérias, contaminando a água na própria rede de distribuição (CETESB, 2014).

34 34 Por estes motivos, o ferro possui concentração limite de 0,3 mg/l na Portaria n 2.914, de 12 de Dezembro de 2011 (MINISTÉRIO DA SAÚDE, 2011), e no Estado de São Paulo o Decreto n 8468, de 08 de Setembro de 1976 estabelece-se o limite de 15 mg/l para concentração de ferro solúvel em efluentes descarregados na rede coletora de esgotos seguidos de tratamento (SÃO PAULO, 1976). O comportamento do manganês nas águas é muito semelhante ao do ferro, sendo que a sua ocorrência é mais rara e ele desenvolve coloração negra na água. Em concentrações menores que 0,05 mg/l, geralmente, é aceitável sua presença em mananciais, devido ao fato de não ocorrerem, manifestações de manchas negras ou depósitos de seu óxido nos sistemas de abastecimento de água (PIVELLI, 2006). A definição mais difundida sobre metais pesados é aquela relacionada com a saúde pública onde são aqueles que apresentam efeitos adversos à saúde humana mesmo que em pequenas concentrações (CETESB, 2014). Surgem nas águas naturais devido aos lançamentos de efluentes industriais tais como os gerados em indústrias extrativistas de metais, indústrias de tintas e pigmentos e, especialmente, as galvanoplastias. Podendo inviabilizar os sistemas públicos de água, uma vez que as estações de tratamento convencionais não os removem eficientemente e os tratamentos especiais necessários são muito caros (CETESB, 2014). Os metais pesados constituem-se em padrões de potabilidade estabelecidos pela Portaria n 2.914, de 12 de Dezembro de 2011 (MINISTÉRIO DA SAÚDE, 2011), assim como na legislação federal quanto na do Estado de São Paulo Bactérias heterotróficas Bactérias heterotróficas são definidas como microrganismos que requerem carbono orgânico como fonte de nutrientes para seu crescimento e para a síntese de material celular.

35 35 Este grupo de bactérias indica a ocorrência de poluição microbiológica. Apesar de não possui ação patogênica uma ocorrência excessiva indica infestações em geral. E ainda algumas bactérias heterotróficas podem exercer influência inibidora sobre alguns organismos, podendo impedir a detecção de coliformes (CETESB, 1978). A contagem padrão de bactérias heterotróficas não deve exceder a 500 Unidades Formadoras de Colônia por mililitro (UFC/mL) Bário Ocorre naturalmente na água, na forma de carbonatos em algumas fontes minerais, geralmente em concentrações entre 0,7 e 900 µg/l. Não é um elemento essencial ao homem e em elevadas concentrações causa efeitos no coração, no sistema nervoso, constrição dos vasos sanguíneos, elevando a pressão arterial. O valor máximo permitido de bário na água potável é de 0,7 µg/l (MINISTÉRIO DA SAÚDE, 2011) Zinco A presença de zinco é comum nas águas superficiais naturais, em concentrações geralmente abaixo de 10 µg/l; em águas subterrâneas ocorre entre µg/l. Na água de torneira, a concentração do metal pode ser elevada devido à dissolução do zinco das tubulações. O zinco é um elemento essencial ao corpo humano em pequenas quantidades. O valor máximo permitido de zinco na água potável (MINISTÉRIO DA SAÚDE, 2011) é de 5 mg/l. A água com elevada concentração de zinco tem aparência leitosa e produz um sabor metálico ou adstringente quando aquecida Fenóis Os fenóis são tóxicos ao homem, aos organismos aquáticos e microrganismos que tomam parte dos sistemas de tratamento de esgotos sanitários e de efluentes industriais. As indústrias devem fazer o tratamento na própria unidade industrial de modo a reduzir o índice de fenóis para abaixo de 5,0 mg/l. O índice de fenóis

36 36 constitui também padrão de emissão de esgotos diretamente no corpo receptor, sendo estipulado o limite de 0,5 mg/l tanto pela legislação do Estado de São Paulo (Artigo 18 do Decreto Estadual n.º 8.468/76) quanto pela Legislação Federal (Artigo 34 da Resolução n.º 357/05 do CONAMA). 4.3 Parâmetros de qualidade da água aplicados à indústria A indústria delimita alguns parâmetros de qualidade específicos para usos específicos dentro de seus processos. Neste trabalho serão abordados os parâmetros de qualidade para Torres de Resfriamento, Caldeiras, e Lavagem de Piso. As Tabelas Tabela 4.1, Tabela 4.2 e Tabela 4.3 a seguir indicam valores mínimos para cada parâmetro.

37 37 Tabela Critérios de qualidade requeridos para torres de resfriamento Parâmetro Sem Recirculação Com recirculação Água Doce Água Salobra Água Doce Água Salobra Sílica (mg/l) Alumínio (mg/l) (1) (1) 0,1 0,1 Ferro (mg/l) (1) (1) 0,5 0,5 Manganês (mg/l) (1) (1) 0,5 0,02 Cálcio (mg/l) Magnésio (mg/l) (1) (1) (1) (1) Amônia (mg/l) (1) (1) (1) (1) Bicarbonato (mg/l) Sulfato (mg/l) Cloreto (mg/l) Sólidos Dissolvidos (mg/l) Cobre (mg/l) (1) (1) (1) (1) Zinco (mg/l) (1) (1) (1) (1) Dureza (mg/l) Alcalinidade (mg/l) ph 5,0-8,3 6,0-8,3 (1) (1) Azul de metileno substância ativa (1) (1) 1 1 Tetracloreto de carbono (mg/l) (2) (2) 1 2 DBO (mg/l) Ácido sulfídrico (mg/l) - (1) (1) (1) Oxigênio dissolvido Presente Presente (1) (1) Temperatura (1) (1) (1) (1) Sólidos suspensos (mg/l) (1) Aceito como recebidos; em geral não há problemas com as concentrações ou valores usualmente encontrados. (2) Ausência de óleos flutuantes. Fonte: Florencio, Bastos e Aisse (2006)

38 38 Tabela Critérios de qualidade requeridos para água de caldeira Parâmetro Sem Recirculação Com recirculação Água Doce Água Salobra Água Doce Água Salobra Sílica (mg/l) ,7 0,01 Alumínio (mg/l) 5 0,1 0,01 0,01 Ferro (mg/l) 1 0,3 0,05 0,01 Manganês (mg/l) 0,3 0,1 0,01 0,01 Cálcio (mg/l) (1) 0,4 0,01 0,01 Magnésio (mg/l) (1) 0,25 0,01 0,01 Amônia (mg/l) 0,1 0,1 0,1 0,07 Bicarbonato (mg/l) ,5 Sulfato (mg/l) (1) (1) (1) (1) Cloreto (mg/l) (1) (1) (1) (1) (2) Sólidos Dissolvidos (mg/l) ,5 Cobre (mg/l) 0,5 0,05 0,05 0,01 Zinco (mg/l) (1) 0,01 0,01 0,01 Dureza (mg/l) 350 1,0 0,07 0,07 Alcalinidade (mg/l) ph 7,0-10,0 8,2-10,0 8,2-9,0 8,8-9,4 Azul de metileno 1 1 0,05 0,1 Tetracloreto de carbono (mg/l) 1 1 0,05 (1) (2) DBO (mg/l) 5 5 1,0 1,0 Ácido sulfídrico (mg/l) (1) (1) (1) (1) Oxigênio dissolvido 2,5 0,007 0,007 0,007 Temperatura (1) (1) (1) (1) Sólidos suspensos (mg/l) ,5 0,05 (1) Aceito como recebidos; em geral não há problemas com as concentrações ou valores usualmente encontrados. (2) Controlado pelo tratamento de outros constituintes. Fonte: Florencio, Bastos e Aisse (2006).

39 39 Tabela Critérios de qualidade requeridos para água de lavagem de piso Parâmetro Concentrações Coliformes fecais 1 Não detectáveis ph Entre 6,0 e 9,0 Cor (UH) <= 10 UH Turbidez (UT) <= 2 UT Odor e aparência Não desagradáveis Óleos e graxas (mg/l) <= 1 mg/l DBO 2 <= 10 mg/l Compostos orgânicos voláteis 3 Ausentes Nitrato (mg/l) < 10 mg/l Nitrogênio amoniacal (mg/l) <= 20 mg/l Nitrito (mg/l) <= 1 mg/l Fósforo total 4 (mg/l) <= 0,1 mg/l Sólido suspenso total (SST) (mg/l) <=5 mg/l Sólido dissolvido total 5 (SDT) (mg/l) <= 500 mg/l (1) Esse parâmetro é prioritário para os usos considerados. (2) O controle da carga orgânica biodegradável evita a proliferação de microrganismos e cheiro desagradável, em função do processo de decomposição, que podem ocorrer em linhas e reservatórios de decomposição. (3) O controle deste composto visa evitar odores desagradáveis, principalmente em aplicações externas em dias quentes. (4) O controle de formas de nitrogênio e fósforo visa evitar a proliferação de algas e filmes biológicos, que podem formar depósitos em tubulações, peças sanitárias, reservatórios, tanques etc. (5) Valor recomendado para lavagem de roupas e veículos. Fonte: ANA, Parâmetros de qualidade da água pluvial Na Tabela 4.4 a seguir são demonstrados os valores das principais características físicas, químicas e bacteriológicas da água pluvial.

40 40 Tabela Características físicas, químicas e bacteriológicas da água pluvial Parâmetro Água Coletada na Tubulação Reservatório Mínimo Médio Máximo Médio Cor (uh) 20 52, ,0 Turbidez (UNT) 0,6 1,6 7,1 0,8 Alcalinidade (mg/l) 4 30, ,8 ph 5,8 7,0 7,6 6,7 Condutividade (µs/cm) 7,0 63,4 126,2 25,7 Dureza (mg/l) 4,0 39,4 68,0 19,6 Cálcio (mg/l) ND 15,0 24,3 4,7 Magnésio (mg/l) ND 1,1 2,2 0,5 Ferro (mg/l) 0,01 0,14 1,65 0,06 Cloretos (mg/l) 2,0 8,8 14,0 12,2 Sulfatos (mg/l) 2,0 8,3 21,0 5,1 Sólidos Totais (mg/l) Sólidos Suspensos Totais (mg/l) Sólidos Suspensos Voláteis (mg/l) Sólidos Dissolvidos Totais (mg/l) Sólidos Dissolvidos Voláteis (mg/l) OD (mg/l) 1, ,6 DBO (mg/l) 0,4 2,5 5,2 1,5 Nitrato (mg/l) 0,5 4,7 20 3,1 Nitrito (mg/l) 0,1 0,8 3,8 0,1 Coliformes totais¹ em 100mL <1 >70 >80 >65 NE = Não Especificados. 1= Presente em 89% das amostras. Coliformes fecais em 100 ml, aparecem em média em 50% das amostras coletadas e em 30% no reservatório. Fonte: FIESP/CIESP (2005) 4.5 Legislação A água de abastecimento para consumo deve apresentar quantidades limites para diversos parâmetros físico-químicos e microbiológicos que são definidos pelas legislações descritas abaixo: Decreto Federal nº , de 09 de Março de Dispõe sobre normas e o padrão de potabilidade de água e estabelece como competência do Ministério da

41 41 Saúde a definição do padrão de potabilidade da água para consumo humano (BRASIL, 1977). Portaria nº 1469, de 29 de Dezembro de Estabelece os procedimentos e responsabilidades relativos ao controle e vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade, e dá outras providências. As Tabelas Tabela 4.5, Tabela 4.6 e Tabela 4.7 a seguir apresentam os principais parâmetros estabelecidos pela Portaria nº Tabela Padrão microbiológico de potabilidade da água para consumo humano Parâmetro VMP (1) Água para consumo humano (2) Escherichia coli ou coliformes termotolerantes (3) Ausência em 100ml Água na saída do tratamento Coliformes totais Ausência em 100ml Água tratada no sistema de distribuição (reservatórios e rede) Escherichia coli ou coliformes termotolerantes (3) Ausência em 100ml Coliformes totais Sistemas que analisam 40 ou mais amostras por mês: Ausência em 100ml em 95% das amostras examinadas no mês; Sistemas que analisam menos de 40 amostras por mês: Apenas uma amostra poderá apresentar mensalmente resultado positivo em 100ml Notas: (1) Valor Máximo Permitido. (2) Água para consumo humano em toda e qualquer situação, incluindo fontes individuais como poços, minas, nascentes, dentre outras. (3) A detecção de Escherichia coli deve ser preferencialmente adotada. Fonte: Ministério da Saúde (2000)

42 42 Tabela Parâmetros Inorgânicos Parâmetro Unidade VMP (1) Antimônio mg/l 0,005 Arsênio mg/l 0,01 Bário mg/l 0,7 Cádmio mg/l 0,005 Cianeto mg/l 0,07 Chumbo mg/l 0,01 Cobre mg/l 2 Cromo mg/l 0,05 Fluoreto (2) mg/l 1,5 Mercúrio mg/l 0,001 Nitrato (como N) mg/l 10 Nitrito (como N) mg/l 1 Selênio mg/l 0,001 Notas: (1) Valor Máximo Permitido. (2) Os valores recomendados para a concentração de íon fluoreto devem observar à legislação específica vigente relativa à fluoretação da água, em qualquer caso devendo ser respeitado o VMP desta Tabela. Fonte: Ministério da Saúde (2000) Tabela Parâmetros para Desinfetantes e Produtos Secundários da Desenfecção Parâmetro Unidade VMP (1) Bromato mg/l 0,025 Clorito mg/l 0,2 Cloro Livre mg/l 5 Monocloramina mg/l 3 2, 4, 6 Triclorofenol mg/l 0,2 Trihalometanos Total mg/l 0,1 Notas: (1) Valor Máximo Permitido. Fonte: Ministério da Saúde (2000)

43 43 Tabela Padrão de aceitação para consumo humano Parâmetro Unidade VMP (1) Alumínio mg/l 0,2 Amônia (como NH3) mg/l 1,5 Cloreto mg/l 250 Cor Aparente UH (2) 15 Dureza mg/l 500 Etilbenzeno mg/l 0,2 Ferro mg/l 0,3 Manganês mg/l 0,1 Monoclorobenzeno mg/l 0,12 Odor - Não objetável (3) Gosto - Não objetável (3) Sódio mg/l 200 Sólidos dissolvidos totais mg/l Sulfato mg/l 250 Sulfeto de Hidrogênio mg/l 0,05 Surfactantes mg/l 0,5 Tolueno mg/l 0,17 Turbidez UT (4) 5 Zinco mg/l 5 Xileno mg/l 0,3 Notas: (1) Valor Máximo Permitido. (2) Unidade Hazen (mg Pt-Co/L). (3) Critério de referência. (4) Unidade de turbidez. Fonte: Ministério da Saúde (2000) Lei nº 9.433, de 8 de janeiro de Institui a Política Nacional de Recursos Hídricos, cria o Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos (BRASIL, 1997). Esta lei também estabelece os seguintes instrumentos de gerenciamento: Outorga pelo direito de uso de recursos hídricos; Cobrança pelo uso da água; Enquadramento dos corpos d água em classes de uso; Sistema de Informações sobre Recursos Hídricos; Planos de Recursos Hídricos.

44 44 Portaria nº 2.914, de 12 de Dezembro de 2011 do Ministério da Saúde - Dispõe sobre os procedimentos de controle e de vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade (MINISTÉRIO DA SAÚDE, 2011). Decreto Federal nº 5.440, de 4 de maio de Estabelece definições e procedimentos sobre o controle de qualidade da água de sistemas de abastecimento e institui mecanismos e instrumentos para divulgação de informação ao consumidor sobre a qualidade da água para consumo humano (BRASIL, 2005). Decreto Estadual n.º 8.468, de 08 de Setembro de Dispõe sobre a prevenção e o controle da poluição do meio ambiente (SÃO PAULO, 1976). Decreto Estadual nº , de 26 de Junho de Altera a redação e inclui dispositivos e anexos no Regulamento da Lei nº 997, de 31 de maio de 1976, aprovado pelo Decreto nº (SÃO PAULO, 2009). Resolução CONAMA nº 357, de 17 de Março de Dispõe sobre a classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes, e dá outras providências (BRASIL, 2005). Foi alterada pela Resolução 410/2009 e pela 430/2011. Resolução CONAMA Nº 410/2009 de 05 de Maio de Prorroga o prazo para complementação das condições e padrões de lançamento de efluentes, previsto no art. 44 da Resolução nº 357, de 17 de março de 2005, e no Art. 3o da Resolução nº 397, de 3 de abril de 2008 (BRASIL, 2009). Resolução CONAMA Nº 430/2011 de 16 de Maio de Dispõe sobre condições e padrões de lançamento de efluentes, complementa e altera a Resolução no 357, de 17 de março de 2005, do Conselho Nacional do Meio Ambiente CONAMA (BRASIL, 2011). De acordo com a Resolução CONAMA nº 357 (BRASIL, 2005), as águas estão separadas em três categorias distintas: doces, salinas e salobras, as quais se

45 45 dividem em treze classes, como mostra as Tabelas Tabela 4.9, Tabela 4.10 e Tabela 4.11 a seguir. Tabela Resolução n o 357 do CONAMA - Classificação das Águas Parte I Águas Doces 1 Classe Especial Águas destinadas: a) ao abastecimento para consumo humano, com desinfecção; b) à preservação do equilíbrio natural das comunidades aquáticas; e, c) à preservação dos ambientes aquáticos em unidades de conservação de proteção integral. Classe 1 Águas que podem ser destinadas: a) ao abastecimento para consumo humano, após tratamento simplificado; b) à proteção das comunidades aquáticas; c) à recreação de contato primário, tais como natação, esqui aquático e mergulho, conforme Resolução CONAMA n o 274, de 2000; d) à irrigação de hortaliças que são consumidas cruas e de frutas que se desenvolvam rentes ao solo e que sejam ingeridas cruas sem remoção de película; e e) à proteção das comunidades aquáticas em Terras Indígenas. Classe 2 Águas que podem ser destinadas: a) ao abastecimento para consumo humano, após tratamento convencional; b) à proteção das comunidades aquáticas; c) à recreação de contato primário, tais como natação, esqui aquático e mergulho, conforme Resolução CONAMA n o 274, de 2000; d) à irrigação de hortaliças, plantas frutíferas e de parques, jardins, campos de esporte e lazer, com os quais o público possa vir a ter contato direto; e e) à aquicultura e à atividade de pesca. Classe 3 Águas que podem ser destinadas: a) ao abastecimento para consumo humano, após tratamento convencional ou avançado; b) à irrigação de culturas arbóreas, cerealíferas e forrageiras; c) à pesca amadora; d) à recreação de contato secundário; e e) à dessedentação de animais. Classe 4 a) à navegação; e b) à harmonia paisagística. (1) Seção I, Art. 4 o. Fonte: CONAMA nº 357, de 17 de Março de 2005 (BRASIL, 2005)

46 46 Tabela Resolução no 357 do CONAMA - Classificação das Águas Parte II Águas Salinas 1 Classe Especial Águas destinadas: a) à preservação dos ambientes aquáticos em unidades de conservação de proteção integral; e b) à preservação do equilíbrio natural das comunidades aquáticas. Classe 1 Águas que podem ser destinadas: a) à recreação de contato primário, conforme Resolução CONAMA n o 274, de 2000; b) à proteção das comunidades aquáticas; e c) à aquicultura e à atividade de pesca. Classe 2 Águas que podem ser destinadas: a) à pesca amadora; e b) à recreação de contato secundário. Classe 3 Águas que podem ser destinadas: a) à navegação; e b) à harmonia paisagística. (1) Seção II, Art. 5 o. Fonte: CONAMA nº 357, de 17 de Março de 2005 (BRASIL, 2005)

47 47 Tabela Resolução no 357 do CONAMA - Classificação das Águas Parte III Águas Salobras 1 Classe Especial Águas destinadas: a) à preservação dos ambientes aquáticos em unidades de conservação de proteção integral; e, b) à preservação do equilíbrio natural das comunidades aquáticas. Classe 1 Águas que podem ser destinadas: a) à recreação de contato primário, conforme Resolução CONAMA n o 274, de 2000; b) à proteção das comunidades aquáticas; c) à aquicultura e à atividade de pesca; d) ao abastecimento para consumo humano após tratamento convencional ou avançado; e e) à irrigação de hortaliças que são consumidas cruas e de frutas que se desenvolvam rentes ao solo e que sejam ingeridas cruas sem remoção de película, e à irrigação de parques, jardins, campos de esporte e lazer, com os quais o público possa vir a ter contato direto. Classe 2 Águas que podem ser destinadas: a) à pesca amadora; e b) à recreação de contato secundário. Classe 3 Águas que podem ser destinadas: a) à navegação; e b) à harmonia paisagística. (1) Seção II, Art. 6 o. Fonte: CONAMA nº 357, de 17 de Março de 2005 (BRASIL, 2005) Leis aplicadas ao reúso Para os sistemas de reúso o Brasil carece de normas técnicas ou regulamentos estabelecendo critérios mínimos a serem atendidos conforme o destino do sistema. Existem basicamente duas normas que tratam de reúso de água no Brasil: a Resolução do Conselho Nacional de Recursos Hídricos CNRH nº 54/2005 e a Norma NBR 13969/1997. Resolução CNRH nº 54, de 28 de Novembro de Estabelecer modalidades, diretrizes e critérios gerais que regulamentem e estimulem a prática de reúso direto

48 48 não potável de água em todo o território nacional. Porém, sem apresentar parâmetros de qualidade ou índices mínimos (BRASIL, 2006). Norma NBR , de Setembro de Tanques sépticos - Unidades de tratamento complementar e disposição final dos efluentes líquidos - Projeto, construção e operação (ABNT, 1997). Decorre com definições de classes de água de reúso e indicação de padrões de qualidade, como mostra a Tabela 4.12 a seguir. Tabela Classes de água de reúso pela NBR e padrões de qualidade Água de Reúso Aplicações Padrões de Qualidade Classe 1 Lavagem de carros e outros usos com contato direto com o usuário. Turbidez < 5 ut Coliformes Termotolerantes < 200 NMP/100 ml Sólidos Dissolvidos Totais < 200 mg/l ph entre 6 e 8 Cloro residual entre 0,5 mg/l a 1,5 mg/l Classe 2 Lavagem de pisos, calçadas e irrigação de jardins, manutenção de lagos e canais paisagísticos, exceto chafarizes. Turbidez < 5 ut Coliformes Termotolerantes < 500 NMP/100 ml Cloro residual superior a 0,5 mg/l Classe 3 Descargas em vasos sanitários. Turbidez < 10 ut Coliformes Termotolerantes < 500 NMP/100 ml Classe 3 Irrigação de pomares, cereais, forragens, pastagem para gados e outros cultivos através de escoamento superficial ou por sistema de irrigação pontual. Coliformes Termotolerantes < 5000 NMP/100 ml Oxigênio dissolvido > 2,0 mg/l Fonte: FIRJAN (2006) Segundo o pesquisador James Crook (1993), os Estados Unidos da América também não possuem diretrizes federais para a qualidade e parâmetros de sistemas de reúso, apenas em âmbito estadual. Para o estado da Califórnia, que possui longa

49 49 tradição de reúso, a regulamentação dos parâmetros de reúso existe desde 1918 e vem sendo atualizadas ao longo dos anos. Os critérios de qualidade para reúso da água devem ser baseados em requisitos de usos específicos (irrigação, bacias sanitárias, torre de resfriamento industrial, etc), em considerações estéticas e ambientais, e principalmente na saúde pública (CROOK, 1993). James Crook (1993) afirma que o grau de tratamento requerido e a qualidade microbiológica aumentam na medida em que seja mais provável o contado humano com a água. A Tabela 4.13 é utilizada no estado da Califórnia apresentando os destinos de utilização da água e os sistemas de tratamento exigidos. O padrão de qualidade a ser seguido deve garantir a ausência de níveis mensuráveis de enterovirus, levando em consideração que um número muito pequeno de vírus pode iniciar processos infecciosos.

50 50 Tabela Critérios da Califórnia para Tratamento e Reúso da Água Tipo de Uso Cultivo de forrageiras, plantas fibrosas e grãos, irrigação superficial de árvores frutíferas e parreiras Limite para Coliformes Totais Sem exigência Tratamento Requerido Primário Pasto para animais leiteiros, represamentos paisagísticos, irrigação paisagística (campos de golf, cemitérios, etc) Irrigação superficial de culturas alimentícias, represamentos recreacionais restritos 23/100 ml Oxidação e desinfecção 2,2/100 ml Oxidação e desinfecção Irrigação (aspersão) de culturas alimentícias, irrigação paisagística (parques, playgrounds, etc) 2,2/100 ml Oxidação, coagulação, clarificação, filtração e desinfecção Represamentos recreacionais não restritos Sem exigência Não constam limites Fonte: Crook (1993) 4.6 Reúso de água Definição de reúso Reúso de água é o processo no qual a água, depois de ser utilizada para uma finalidade, passa por um processo de reciclagem e é reutilizada. O processo de reciclagem nem sempre depende de técnicas complexas, como por exemplo, a própria natureza, que recicla e reutiliza a água por meio do ciclo hidrológico. O reúso de água deve ser considerado como parte de uma atividade mais abrangente que é o uso racional ou eficiente da água, o qual compreende também o controle de perdas e desperdícios, e a minimização da produção de efluentes e do consumo de água (CUNHA et. al, 2011).

51 51 O Manual de Conservação e Reúso de Água (FIESP/CIESP, 2004) cita alguns benefícios da adoção da prática de reúso como passo importante e estratégico para alavancar o desenvolvimento sustentável: Benefícios ambientais Redução do lançamento de efluentes em cursos d água, melhorando a qualidade das águas; Redução da captação de águas superficiais e subterrâneas, diminuindo a demanda de água para consumo; Aumento da disponibilidade de água para usos mais exigentes, como o abastecimento público; Preservação dos recursos subterrâneos. Benefícios econômicos Conformidade ambiental em relação a padrões e normas ambientais estabelecidas mundialmente, possibilitando a alavancagem de produtos brasileiros nos mercados internacionais; Mudanças nos padrões de produção e consumo; Redução nos custos de produção; Aumento da competitividade do setor; Habilitação para receber incentivos e coeficiente redutores dos fatores da cobrança pelo uso da água. Benefícios sociais Ampliação da oportunidade de negócios para as empresas fornecedoras de serviços e equipamentos, e em toda cadeira produtiva; Ampliação na geração de empregos diretos e indiretos; Melhoria da imagem do setor produtivo junto à sociedade, com reconhecimento de empresas socialmente responsáveis; Estimula o uso racional de águas de boa qualidade;

52 Tipos de reúso Cavalcanti (2009) classifica o reúso como direto ou indireto. O reúso direto é caracterizado quando o despejo, após sofrer um processo de tratamento, é utilizado na própria fonte que o gerou (reúso in plant ) ou em outras fontes geradoras, (reúso off plant ). Já o reúso indireto se caracteriza pelo aproveitamento a jusante do efluente tratado, porém diluído previamente nas águas do corpo receptor onde foi lançado. Para reúsos diretos não potáveis, os padrões serão estabelecidos pelo eventual usuário interno (ou externo) com base na qualidade da água almejada para processo, utilidades ou para usos menos nobres Escolha do tipo de tratamento Os tipos de tratamento mais apropriados à depuração de um determinado despejo depender fundamentalmente dos seguintes fatores, destacados por Cavalcanti (2009): Características do despejo, associada a seus aspectos quantitativos (vazão, periodicidade e frequência) e qualitativos (características físicas, químicas e biológicas); Natureza do corpo receptor (hídrico ou rede pública de esgotos) e grau de tratamento necessário para lançamento, associado aos padrões legais atribuídos ao corpo receptor do despejo ou aos padrões de reúso; Possibilidades de reúso. A Figura 4.5 demonstra o fluxograma do processo de tratamento de efluentes sob vários níveis de depuração.

53 53 Figura Tratamento de efluentes sob vários níveis de depuração Fonte Geradora Tratamento visando atendimento aos padrões legais Tratamento visando reúso Pré-Tratamento Tratamento Completo Atendimento à diversidade de padrões de reúso Rede Pública Corpo receptor Processos produtivos ou utilidades específicas in plant ou out plant Estação de tratamento de esgotos Fonte: CAVALCANTI, Aplicações da água de reúso A água de reúso pode ser utilizada em vários processos, conforme itens descritos a seguir, de acordo com a CETESB (2014): Irrigação: parques, locais com gramíneas como cemitérios, canteiros de rodovias e gramados residenciais. No setor agrícola é possível citar a irrigação de campos para cultivos: plantio de forrageiras, plantas fibrosas e de grãos, plantas alimentícias e viveiros de plantas ornamentais; Indústrias: refrigeração, alimentação de caldeiras, água de processamento; Aquíferos: recarga de aquíferos potáveis, controle de intrusão marinha, controle de recalques de subsolo;

54 54 Usos urbanos não potáveis: irrigação paisagística, combate ao fogo, descarga de vasos sanitários, sistemas de ar condicionado, lavagem de veículos, lavagem de ruas e pontos de ônibus; Finalidades ambientais: aumento de vazão em cursos de água, aplicação em pântanos, terras alagadas, indústrias de pesca; Usos diversos: aquicultura, construções, controle de poeira, dessedentação de animais. 4.7 Exemplos de reúso de água Os sistemas de reutilização e aproveitamento de águas estão se tornando cada vez mais frequentes e fazendo parte de nosso dia a dia, seja por questões financeiras (redução de custos) ou para fins ambientais. Como exemplo, é possível citar um condomínio residencial na região central de São Paulo, baixou de R$ 30 mil para R$ 7 mil a conta de água depois que começou a tratar a água do chuveiro e lavatórios, e fazer o reúso nas caixas acopladas de descarga dos apartamentos e na limpeza do condomínio (LEITE, 2014). A seguir, alguns outros exemplos de casos onde o reúso é utilizado de forma eficaz Fábrica da Honda em Manaus De acordo com a Revista TAE (2012), a Honda instalou em sua fábrica em Manaus um sistema de tratamento à base de membranas de ultrafiltração, e investiu mais de US$ 2,5 milhões (aproximadamente R$ 5 milhões) na construção da Estação de Tratamento de Efluentes. A ETE tem capacidade para tratar 2,2 mil metros cúbicos de efluentes biológicos e industriais por dia, com o objetivo de reutilizar a água. Com essa estrutura, a empresa adquiriu um sistema MBR, pois a ETE já faz o tratamento convencional do efluente doméstico e a MBR, por sua parte, elimina as etapas de filtração.

55 55 O uso do sistema MBR justificou-se por apresentar uma menor dimensão de instalação e por eliminar processos de pós-tratamento, uma vez que será feito o reúso do efluente tratado. Figura Fábrica da Honda em Manaus Fonte: HONDA (2014) Aquapolo Ambiental A Aquapolo Ambiental foi criada pela SABESP e pela Odebrecht Ambiental, e consiste numa Estação Produtora de Água Industrial (EPAI) em uma área de 15 mil m², dentro da ETE ABC e com capacidade de produção de litros de água de reúso por segundo. Tanques de armazenamento de água de reúso com capacidade para 70 milhões de litros também foram construídos de forma a evitar interrupções no fornecimento (AQUAPOLO, 2014). O efluente passa por um tratamento que inclui membranas de ultrafiltração e osmose reversa (TUON, 2014). Para levar a água de reúso da EPAI até o Polo Petroquímico, localizado nos municípios de Mauá e Santo André, foi construída uma adutora de aço com 17 km de extensão, que passa pelos municípios de São Paulo, São Caetano do Sul e Santo André. No Polo foi construída uma Torre de Equilíbrio e mais 3,6 quilômetros de rede de distribuição. O Polo Petroquímico, composto por 14 indústrias, é um dos centros da economia do ABC paulista. Os produtos petroquímicos elaborados nas fábricas como etileno, propileno, polietileno, entre outros são matérias-primas

56 56 para a fabricação de resinas, borrachas, tintas e plásticos em indústrias de todo o país (AQUAPOLO, 2014). A água de reúso é utilizada apenas para consumo industrial, em processos como geração de energia, resfriamento de equipamentos, limpeza de ruas e praças, entre outros Bairro Ilha Pura O novo bairro planejado na região da Barra da Tijuca, o Ilha Pura, em construção pelas incorporadoras Carvalho Hosken e Odebrecht Realizações Imobiliárias, terá como principal pilar de desenvolvimento a sustentabilidade, implantada desde a instalação do canteiro de obras. O projeto do novo bairro, que abrigará os atletas olímpicos e paraolímpicos em 2016, foi concebido para atender aos mais altos padrões de sustentabilidade. Figura Complexo Ilha Pura Fonte: ILHA PURA (2014)

57 57 O empreendimento possuirá diversos itens de sustentabilidade e entre eles estão a certificação AQUA. Esta leva em consideração as especificidades do Brasil para a elaboração dos critérios de desempenho da qualidade ambiental do edifício e dos requisitos para o sistema de gestão do empreendimento. O projeto foi avaliado em relação ao cumprimento de 17 objetivos de desempenho ambiental, divididos em três grandes temas: integração e coerência do bairro; recursos naturais, qualidade ambiental e sanitária do bairro e vida social e dinâmicas econômicas (ODEBRECHT, 2014). Uma das iniciativas para o bairro é o sistema de tratamento de águas cinzas. Água cinza é a água residual, ou seja, não-industrial, a partir de processos domésticos como lavar as mãos e tomar banho. A Ilha Pura contará com uma estação de reúso de águas cinzas para tratar e reutilizar a água dos chuveiros e lavatórios nas bacias sanitárias, irrigação do parque e reposição da água dos lagos (ODEBRECHT, 2014) Fábrica Pirelli Pneus A unidade da Pirelli Pneus Campinas conta com duas Estações de Tratamento de Efluentes (ETE) e uma Estação de Tratamento de Água (ETA), que tratam em média 300m³ de água por mês, retornando ao ciclo produtivo, sem descarte para o rio, ou seja, em um sistema fechado (FIESP, 2012). O objetivo do projeto foi implantar um sistema para reutilização de 100% do efluente tratado internamente, reduzindo em 35% o volume de captação do Capivari, com um investimento de R$ 540 mil. Essa unidade trabalha 24h/dia com volume de produção de peças/dia (FIESP, 2012).

58 58 Figura Fluxograma do esquema de reúso de água Fonte: PIRELLI (2012) 4.8 A indústria de borracha A borracha A borracha é um polímero que pode ser natural ou artificial. A borracha natural é obtida por meio do látex, que é produzido em algumas espécies vegetais tropicais. Grande parte produção brasileira de borracha natural vem da extração de látex da seringueira (Hevea brasiliensis). A borracha natural possui algumas propriedades que dificultam a sua utilização, e por isso precisa passar por um processo chamado vulcanização. Trata-se da adição de enxofre, que diminui a histerese da borracha. Assim, a borracha pode ser usada para a fabricação de inúmeros produtos (BRASIL ESCOLA, 2014).

59 59 Figura Extração do látex da seringueira Fonte: Revista Dinheiro Rural (2012) As borrachas sintéticas são produzidas a partir do petróleo, através de reações de polimerização de adição de compostos diênicos, e suas propriedades diferem conforme o tipo de monômero usado para produzir o polímero. A borracha beneficiada no Brasil é direcionada para o mercado de granulados industrializados e látex concentrado. Nas 16 usinas brasileiras de processamento da borracha exige-se hoje melhor qualidade, pontualidade na entrega e baixo custo operacional, além da necessidade de tratar adequadamente os efluentes, visando evitar a contaminação dos recursos naturais, exigindo elevados investimentos destas empresas para cumprir a legislação pertinente (CEPLAC, 2014) A indústria de artefatos de borracha no Brasil As indústrias de artefatos de borracha no Brasil estão distribuídas nos estados de São Paulo (65%), Rio Grande do Sul (10%), Minas Gerais (9%) Rio e Janeiro (6%) e em outros estados (10%). O setor é representado por empresas. O segmento é composto de 1200 micro empresas (90% do total tem até 99 empregados), 70 pequenas empresas (100 a 249 empregados), 56 médias empresas (250 até 499

60 60 empregados) e 14 grandes empresas (acima de 500 empregados). Ao todo são gerados mais de empregos diretos no Brasil e, indiretamente, mais de mais de 100 mil profissionais (CEPLAC, 2014). De acordo com a Comissão Executiva do Plano da Lavoura Cacaueira (CEPLAC, 2014), a indústria de pneumáticos consome cerca de 70% da borracha natural do mercado. Já a indústria de artefatos de borracha no Brasil é responsável pelo consumo interno de 20 a 25% da borracha natural e de 27 a 30% das borrachas sintéticas. A produção anual dos acabados, em peso, é estimada em toneladas. A Tabela 4.14 a seguir discrimina as porcentagens de mercado das atividades produtoras de artefatos de borracha no Brasil. Tabela Porcentagem de mercado das atividades produtoras de artefatos de borracha Atividade Porcentagem de mercado (%) Montadoras de automóveis 14 Sistemistas 29 Reposição na indústria de automóveis (câmaras de ar, batedores, coxins, guarnições, retentores, camel back para recauchutagem) Calçados e vestuários (tecidos emborrachados, meias, elásticos, calçados: solados e adesivos) 15 5 Mineração e siderurgia 8 Eletroeletrônicos / eletrodomésticos 6 Saúde (luvas cirúrgicas, preservativos, cateteres, próteses, tubos cirúrgicos, bicos de mamadeira) 4 Entretenimento (balões, máscaras, bonecos e outros) 4 Outras atividades usuárias (petrolífera, saneamento, construção civil, indústrias em geral) Fonte: CEPLAC (2014) 15

61 O efluente industrial da indústria de borracha O processo industrial e a geração do efluente industrial As indústrias de artefatos de borracha possuem uma gama de processos em seus sistemas produtivos, onde a matéria-prima borracha é trabalhada até ser transformada no produto final. Os processos onde a água é utilizada podem estar diretamente em contato com a borracha, ou podem ser indiretos. Pode-se citar como exemplos de processos: mistura, preparação, vulcanização, calandragem, recauchutagem, acabamento, o uso de prensas, injetoras, extrusoras, extratores, carregadores, caldeiras, torres de resfriamento, etc. O descarte dos efluentes líquidos da uma indústria de borracha representa um grande impacto ambiental, pois apresentam grandes quantidades de material orgânico solúvel e sólidos em suspensão, caracterizando-os como efluentes de difícil degradação (REIS, 1999) Composição do efluente industrial A CETESB, órgão responsável pelo cumprimento da legislação ambiental para que os padrões de qualidade das águas sejam atendidos no estado de São Paulo, classifica a fabricação de artigos de borracha com um fator de complexidade (W) de 3,0, em uma escala de 1 a 5, fator este relacionado ao tempo da licença de operação, ou seja, quanto menor o fator de complexidade, maior será o prazo da licença. A CETESB (2014) classifica algumas variáveis químicas presentes no efluente da indústria de borracha como bário, zinco e fenóis.

62 62 Em um estudo sobre o balanço hídrico de uma indústria de artefatos de borracha, Martinez et. al (2006) descreve os parâmetros do efluente desta indústria, conforme Tabela 4.15 a seguir. Tabela Resultado da análise do efluente de uma indústria de artefatos de borracha Parâmetros Unidade 17/06/ /07/ /08/2003 ph Adimensional 8,86 8,70 8,78 Cloreto mg/l 248,50 245,20 230,90 DQO mg/l Fosfato mg/l 5,24 3,12 3,97 Potássio mg/l 321,03 300,12 331,18 Sódio mg/l 335,78 320,50 346,02 Sulfato mg/l 28,30 27,20 21,83 Nitrato mg/l Nitrito mg/l Resíduos Sedimentáveis ml/l < 0,1 < 0,1 < 0,1 Fonte: Martinez et. al (2006) Composição do efluente doméstico dentro da indústria Para nosso estudo, será importante caracterizar o efluente doméstico, uma vez que ele também poderá ser tratado dentro da indústria. Sua composição típica pode ser descrita conforme Tabela 4.16 a seguir.

63 63 Tabela Composição típica de esgotos sanitários Constituintes Concentrações (em mg/l, onde não indicados) Forte Médio Fraco 1 Sólidos Totais Dissolvidos totais Fixos Voláteis Suspensos totais Fixos Voláteis Sólidos sedimentáveis (ml/l) DBO5, 20 o C Carbono Total (TOC) DQO Nitrogênio Total (como N) Orgânico Amônia livre Nitritos Nitratos Fósforo total Orgânico Inorgânicos Cloretos Alcalinidade (como CaCO3) Graxa Fonte: Gonçalves e Souza (1997) 4.10 Tipos de tratamento de água e esgoto De acordo com a SABESP (2014), os tratamentos de águas e esgotos consistem na remoção dos poluentes. O método a ser utilizado depende das características físicas, químicas e biológicas dos efluentes e são classificados como: Processos físicos: dependem das propriedades físicas do contaminante tais como, tamanho, peso específico, viscosidade, etc. Exemplos: gradeamento, sedimentação, filtração, flotação, regularização/equalização, etc;

64 64 Processos químicos: dependem das propriedades químicas dos contaminantes ou de suas propriedades químicas. Exemplos: coagulação, precipitação, troca iônica, oxidação, neutralização, osmose reversa, ultrafiltração; Processos biológicos: utilizam reações bioquímicas para a eliminação dos contaminantes solúveis ou coloidais, podendo ser anaeróbios ou aeróbios. Exemplo: lodos ativados, lagoas aeradas, biodiscos (RBC), filtro percolador, valas de oxidação, reatores sequenciais descontínuos (SBR). De acordo com o Portal CIMM (2014), o tratamento físico-químico é a opção mais indicada nas indústrias que geram resíduos líquidos tóxicos, inorgânicos ou orgânicos não biodegradáveis, apesar de apresentar maiores custos, em razão da necessidade de aquisição, transporte, armazenamento e aplicação dos produtos químicos. A COPASA (2014) divide os sistemas de tratamento nas seguintes etapas: tratamento preliminar, tratamento primário, tratamento secundário e terciário. Tratamento Preliminar: objetiva principalmente a remoção de sólidos grosseiros e de areia através de sistemas como o gradeamento (composto por grades grossas, grades finas e peneiras rotativas ou trituradores), pelo desarenamento nas caixas de areia e o desengorduramento nas caixas de gordura ou em pré-decantadores. Tratamento Primário: destina-se à remoção de sólidos flutuantes (graxas e óleos) e à remoção de sólidos em suspensão sedimentáveis, em decorrência da matéria orgânica. É comum a utilização de decantador primário, tanque imhoff ou fossa séptica nesta etapa. Após o tratamento, a matéria poluente que permanece na água é de dimensão reduzida, normalmente constituída por coloides, não sendo passível

65 65 de ser removida por processos exclusivamente físico-químicos. Assim, faz-se necessária a inclusão de uma etapa biológica (CAERN, 2014). Tratamento Secundário: predominam os mecanismos biológicos, onde o objetivo é, principalmente, a remoção da matéria orgânica por reações bioquímicas realizadas pelos microrganismos, e eventualmente a remoção dos nutrientes (nitrogênio e fósforo). Geralmente consiste de reatores do tipo lagoas de estabilização, lodo ativado, filtro biológico ou variantes. A eficiência de um tratamento secundário pode chegar a 95% ou mais, dependendo da operação da ETE (CAERN, 2014). Tratamento Terciário: objetiva a remoção de poluentes específicos, ou ainda remoção complementar de poluentes não suficientemente removidos no tratamento secundário. É importante destacar que o tratamento dos efluentes pode variar muito dependendo do tipo de efluente tratado e da classificação do corpo de água que irá receber esse efluente (CETESB, 2014). A Tabela 4.17 a seguir lista as operações usualmente empregadas para os diferentes tipos de contaminantes existentes nos efluentes industriais:

66 66 Tabela Principais tratamentos aplicados a alguns contaminantes Contaminantes Óleos e Graxas Sólidos em suspensão Orgânicos Biodegradáveis Orgânicos Voláteis Patógenos Nitrogênio Fósforo Orgânicos Refratários Metais Pesados Sólidos dissolvidos Orgânicos Fonte: CAVALCANTI (2009) Método de Tratamento Separação por gravidade diferencial Flotação Filtração por membrana Gradeamento Remoção de areia Sedimentação Filtração Flotação Coagulação/Sedimentação Lodos ativados e suas modalidades Filtros Biológicos Reatores biológicos rotativos Lagoas aeradas e de estabilização e suas associações Sistemas anaeróbios Stripping Adsorção em carvão ativado Cloração Hipocloração Ozonização UV Tratamentos biológicos Stripping de amônia Troca iônica Cloração Coagulação Tratamento biológico Adsorção com carvão ativado Precipitação química Tratamentos oxidativos avançados Incineração Precipitação química Troca Iônica Troca Iônica Osmose reversa Eletrodiálise reversa Eletrodeionização

67 67 Segue a seguir um descritivo dos tipos de tratamento mais utilizados Filtração A filtração é um dos processos físicos de separação sólido-líquido, usualmente utilizada quando se requer a remoção de sólidos em suspensão, cor, ferro trivalente e até DBO, necessários para o polimento de um efluente oriundo de um tratamento físico-químico ou biológico, ou ainda para permitir a utilização de processos de separação mais avançados (filtração por membranas) instalados a jusante (CAVALCANTI, 2009). O meio filtrante do tipo granular pode incorporar uma ou mais camadas, como areia, antracito, com diferentes pesos específicos. O tamanho e a configuração do meio filtrante são função da carga, tipo de filtro e da concentração dos sólidos a serem removidos (CAVALCANTI, 2009). De acordo com Cavalcanti (2009), os materiais filtrantes mais aplicados são: Seixos (como camada suporte); Areia lavada de diversas granulometrias; Carvão ativado em pó ou granulado; Antracito e zeólitos Processos Físico-Químicos Os processos convencionais de tratamentos físico-químicos objetivam aglutinar partículas em suspensão (1 a 100µm) mediante adição de coagulantes e floculantes, de modo a promover a redução de sólidos em suspensão e coloidais, carga orgânica e de alguns tipos de poluentes, transferindo-os da fase líquida para a fase sólida formada (CAVALCANTI, 2009). Segundo Cavalcanti (2009), para que o processos por métodos físico-químicos se iniciem são necessárias quatro fases sequenciais:

68 68 1. Neutralização: eliminação de cargas eletrostáticas superficiais responsáveis pela repulsão entre partículas carregadas eletricamente devido à adsorção de íons, principalmente hidroxilas, presentes na água. 2. Coagulação: aglomeração das partículas em suspensão finamente divididas, ou em estado coloidal, pela adição de um coagulante adequado. O mecanismo da coagulação consiste na formação de partículas floculantes (flocos) em um líquido pela ação de um coagulante químico que, em solução, fornece carga iônica oposta à das partículas coloidais. 3. Floculação: é induzida através da neutralização das forças eletrostáticas repulsivas que impedem a aglomeração de partículas e a precipitação. 4. Sedimentação / Flotação: a suspensão formada no processo de coagulação/floculação poderá ter tendência a decantar ou flotar, ou mesmo a incorrer em ambas as situações ao mesmo tempo. Os flocos formados possuem uma grande área superficial por unidade de volume, capaz de adsorver partículas causadoras de turbidez, matéria orgânica e bactérias. O tratamento físico-químico pode ser utilizado como pré ou pós-tratamento de efluentes industriais, objetivando, segundo Cavalcanti (2009): Clarificação de despejos contendo sólidos em suspensão ou material coloidal. Desbaste parcial de carga orgânica (DBO) antes de um tratamento biológico. Eliminação de poluentes recalcitrantes ou persistentes. Remoção de óleo solúvel ou emulsificado. Remoção de metais pesados, cianeto, arsênico, fluoretos, boro, fósforo etc. Polimento de efluente de tratamento biológico com relação a sólidos em suspensão e turbidez visando tratamentos avançados (filtração simples, micro e ultrafiltração, osmose reversa e outros) com finalidade de reúso.

69 Lodos ativados O processo consiste em um sistema onde a massa biológica cresce, forma flocos e mistura o esgoto bruto e o lodo ativo, sempre na presença de oxigênio (sistema aeróbio), em unidades conhecidas como tanques de aeração. Após este procedimento, o lodo é enviado para o decantador secundário, onde a parte sólida é separada do esgoto tratado. O lodo sedimentado retorna ao tanque de aeração ou é retirado para tratamento específico (COPASA, 2014). De acordo com Cavalcanti (2009), existem diversas modalidades de lodos ativados, entre elas a convencional, a mistura completa, a de aeração prolongada, a de fluxo orbital e valo de oxidação, a de oxigênio puro, a deep shaft, o reator sequencial em batelada, entre outros. Segundo a SABESP (2014), é o processo de lodo ativado método mais utilizado na Região Metropolitana de São Paulo e é amplamente utilizado para tratamento de esgotos domésticos e industriais Lagoas de Estabilização A lagoa de estabilização é um sistema de tratamento biológico realizado pela oxidação bacteriológica (oxidação aeróbia ou fermentação anaeróbia) e redução fotossintética das algas. De acordo com a forma predominante pela qual se dá a estabilização da matéria orgânica, as lagoas costumam ser classificadas em: facultativas, anaeróbias, aeradas e de maturação (COPASA, 2014). As lagoas de estabilização podem ser implantadas em associações sendo comum a modalidade de lagoas na qual a primeira é estritamente anaeróbia e a última lagoa quase que inteiramente aeróbia (lagoa de maturação ou polimento) (CAVALCANTI, 2009). Em geral despejos industriais com alta carga orgânica como os oriundos de matadouros, abatedouros de aves, usinas de álcool, indústrias alimentícias, laticínios

70 70 e outros podem ser tratados ou pré-tratados em lagoas de estabilização (CAVALCANTI, 2009) Radiação Ultravioleta e Ozonização Estes processos objetivam a remoção de organismos patogênicos. Radiação Ultravioleta: O esgoto tratado entra em uma das extremidades do reator, passa por um conjunto de lâmpadas ultravioleta e sai pela extremidade oposta. A energia ultravioleta é absorvida pelos microrganismos causando alterações estruturais no DNA que impedem a reprodução. A baixa concentração de sólidos é de grande importância para a eficiência do tratamento (COPASA, 2014). Ozonização: O esgoto tratado recebe a aplicação do ozônio que age diretamente na parede celular, causando sua ruptura desta forma demandando menor tempo de contato e tornando impossível sua reativação. Dependendo do tipo de microorganismo, o ozônio pode ser até vezes mais rápido que o cloro na inativação celular (SNATURAL, 2014) Membranas Fundamentalmente, as tecnologias de filtração e separação sólido-líquido por membranas porosas utilizadas comercialmente permitem remover substâncias que variam desde sólidos em suspensão até elementos iônicos. Baseiam-se na aplicação de uma força motriz utilizando-se pressão hidráulica para promover a separação de fases (CAVALCANTI, 2009). No setor de saneamento as aplicações mais comuns do uso de membranas são o tratamento de água para fins industriais, produção de água potável, polimento de efluentes, tratamento de efluentes e pré-tratamento de sistemas de dessalinização de água do mar.

71 71 Dentre os tipos de membrana se destacam as membranas de ultrafiltração, microfiltração, nanofiltração e de osmose reversa. Essas membranas se diferem entre si pela porosidade, ou seja, a capacidade de deter sólidos. Tuon (2014) descreve os tipos de membrana conforme segue. Microfiltração (0,1 a 3µm): É usada para a separação de sólidos suspensos na água e também pode ser utilizada como proteção das membranas de nanofiltração ou de osmose reversa. É uma barreira física segura de retenção de microrganismo, bactérias e materiais em suspensão, mas permitindo a passagem da água e dos componentes solúveis presentes. A água é filtrada através das paredes de fibras, enquanto os particulados do fluxo de alimentação são retidos na parte externa. É aplicado na utilização de biorreatores com membranas (MBR) para tratamento de esgoto sanitário e efluentes industriais visando reúso da água tratada. Ultrafiltração (0,025µm a 0,1µm): No processo de ultrafiltração a pressão osmótica é desprezível, uma vez que são retidas moléculas de alto peso molecular. O fluxo do permeado é função do diâmetro do poro da membrana, da viscosidade do fluido, assim como da porosidade da superfície e de tortuosidade da membrana. Um dos usos mais recorrentes é o tratamento de água para reúso. Com essas membranas é possível chegar a padrões de alta qualidade, superiores até aos da água potável. É aplicado na utilização em biorreatores com membranas (MBR) para tratamento de esgoto sanitário e de efluentes industriais visando o reúso da água tratada. Nanofiltração (0,001µm): Processo de separação situado na interface entre ultrafiltração e osmose reversa, classificado como de retenção de moléculas, além de reter íons tri e bivalentes com mais do que uma carga negativa. Atualmente é comum a utilização desta tecnologia em purificação de águas, processo de abrandamento de água, descoloração e eliminação de micropoluentes. Nos processos industriais a nanofiltração é utilizada para separar componentes específicos desejáveis ou indesejáveis do processo. Esta tecnologia permite separar as moléculas de acordo com seus tamanhos específicos, a separação é obtida através da membrana e aplicação de um

72 72 gradiente de pressão. É aplicada na indústria alimentícia, farmacêutica e tratamento de efluentes. Osmose Reversa (< 0,001µm): Processo no qual procura-se obter uma água isenta de sais, através de uma pressão sobre a solução mais concentrada a fim de que ela seja forçada a atravessar a membrana semipermeável em direção à solução menos concentrada. É aplicada para purificação de água principalmente na dessalinização de água do mar e de água salobra. A Tabela 4.18 a seguir apresenta algumas das substâncias e contaminantes passíveis de remoção através dos diferentes tipos de membranas. Tabela Retenção em processos de membranas Microfiltração Ultrafiltração Nanofiltração Osmose Reversa Bactérias Proteínas Amidos Íons monovalentes Vírus Amidos Açúcares Açúcares Sólidos suspensos Antibióticos Pesticidas Sais aquosos Emulsões oleosas Vírus Herbicidas Corantes sintéticos Crystosporidium Sílica coloidal Pirógenos Orgânicos Íons divalentes Bactérias Orgânicos Óleo solúvel Metais pesados Biomassa de lodo ativado Detergentes Fonte: Cavalcanti (2009) De acordo com Cavalcanti (2009), o dimensionamento de um sistema de separação por membranas leva em conta os seguintes fatores: Características do fluido de alimentação Padrões de qualidade desejados Vazão de permeado produzido Taxa de recuperação de água Tipo de associação e arranjos de membranas Material das membranas Taxa de aplicação superficial ou taxa de fluxo

73 73 Alguns valores referenciais para as taxas de fluxo são apresentadas na Tabela 4.19 a seguir. Quanto maior a retenção, menor a taxa de aplicação. Tabela Taxas de aplicação superficial de membranas Membranas Taxas de aplicação superficial (l/m 2.h) Microfiltração 50 a 70 Ultrafiltração 25 a 50 Nanofiltração 20 a 30 Osmose Reversa 15 a 25 Fonte: Cavalcanti (2009) Sistema MBR O sistema conhecido como MBR (Membrane Bio Reactor) difere de uma ultrafiltração direta, sendo mais próximo de um sistema biológico completo onde as membranas de ultrafiltração ou microfiltração fazem parte do processo de digestão de matéria orgânica. O sistema MBR funciona como um filtro que deixa passar através dela somente água, íons e moléculas de baixo peso molecular, barrando os sólidos e bactérias, desta forma substituindo a clarificação no tratamento de esgoto convencional. Mas para a água estar completamente tratada, ela depende do tratamento feito antes da ultrafiltração das membranas, sendo geralmente empregada junto a um reator biológico aeróbio. As principais diferenças entre o sistema MBR e o convencional são os volumes dos tanques de aeração, pois no sistema de MBR são muito menores, com a inexistência de decantadores, e a existência de tanques de membranas de ultrafiltração (DIAS, 2009).

74 74 5 ESTUDO DE CASO 5.1 Apresentação da fábrica A fábrica estudada fica localizada no município de Marabá PA/Brasil. A partir de 2016, desenvolverá e fabricará exclusivamente correias transportadoras. A Figura 5.1 abaixo exibe a maquete 3D da fábrica. A capacidade de produção será de aproximadamente toneladas de correias/ano. Figura Imagem em 3D da fábrica em Marabá Empresa Fundada em 1945, é a maior fabricante de correias transportadoras do Brasil. Sua matriz em Jundiaí, SP/Brasil conta com um quadro de mais de 500 funcionários e opera em mais de 40 segmentos, tais como: Extração e Transformação: mineração e siderurgia; mármores e granitos; carboníferas; cimento e indústria de agregados; alumínio e gusa; Agronegócio: açúcar, álcool e destilarias; adubos e fertilizantes; armazéns gerais e cerealistas; cítricos; óleos e rações;

75 75 Indústria: montadoras e fabricantes de equipamentos; papel, papelão, e celulose; metalúrgicas e fundição; cerâmicas; madeireiras, móveis e aglomerados; portos. A empresa é certificada pela norma ISO 9001:2008 desde Nas Figura 5.2 e Figura 5.3, é possível observar fotografias antigas da produção de correias transportadoras. Figura Fotografia antiga da produção de correias transportadoras Fonte: Correias Mercúrio (2015) Figura Fotografia antiga da produção de correias transportadoras Fonte: Correias Mercúrio (2015)

76 Produtos Os produtos principais da indústria estudada são as correias transportadoras, que fazem parte de um conjunto de componentes mecânicos e elétricos de uma esteira transportadora. Uma esteira transportadora consiste em duas ou mais polias (tambores e roletes) que movimentam uma correia, na qual determinados materiais ou objetos são transportados em sua superfície. É um artifício essencial no que tange ao deslocamento de cargas O tipo de correia transportadora a ser utilizado em um determinado trabalho é escolhido de acordo com o material transportado, podendo variar o tipo do material da correia, o número de lonas, e as diferentes resistências e espessuras dos revestimentos. De acordo com Cruz (2006), a correia transportadora é formada de três camadas. Conforme Figura 5.4, a cobertura superior é uma camada geralmente constituída apenas de borracha ou sua combinação com outros materiais. Sua função é revestir a carcaça protegê-la, existindo um tipo de cobertura específico para cada condição de trabalho. A carcaça é feita de materiais que resistem à tensão exigida pelo transportador, e podem ser têxteis, de fibras sintéticas, ou fibras naturais como o algodão, com poliéster e nylon em sua composição, ou de aço. A cobertura inferior normalmente contém as mesmas características da cobertura superior, e protege a carcaça da ação de atrito e abrasão dos tambores e roletes.

77 77 Figura Detalhe da correia transportadora e suas camadas Fonte: Cruz (2006) Para este estudo serão consideradas correias transportadoras com carcaças têxteis, como modelo na Figura 5.5, e correias transportadoras com carcaça de aço, como modelo na Figura 5.6. Figura Correia transportadora com carcaça têxtil Fonte: Borpac (2015) Figura Correia transportadora com carcaça de aço Fonte: Borpac (2015) Podemos ilustrar como exemplos para os diversos tipos de uso das correias o transporte de minérios e solo, como mostra a Figura 5.7.

78 78 Figura Exemplos de uso das correias transportadoras Fonte: Correias Mercúrio (2015) Localização A fábrica analisada encontra-se na cidade de Marabá/PA, no norte Brasil, na mesorregião do sudeste paranaense e a aproximadamente 500 km da capital Belém, ilustrado na Figura 5.8. De acordo com a ANA (2013), o estado do Pará contava com uma população de aproximadamente 7,5 milhões de habitantes em 2010, sendo 68% urbana e 32% rural. A precipitação média (total anual) é de mm, maior do que a média brasileira, que é de 1.761mm.

79 79 Figura Localização de Marabá dentro do Estado do Pará Fonte: Google Maps (2015) Entre os usos consuntivos no estado do Pará, a demanda principal é a urbana, com 42%, seguida pela animal, com 31% e industrial, com 17%, como mostra a Figura 5.9 (ANA, 2013). Figura Usos Consuntivos (2010) no estado do Pará Fonte: ANA (2013)

80 80 A cidade de Marabá/PA tem por referência o ponto de encontro entre dois grandes rios, o Tocantins e o Itacaiunas, ilustrados na Figura 5.10 a seguir. Sua população, segundo o IBGE (2014) é de aproximadamente 257 mil habitantes. Figura Mapa de Marabá/PA Fonte: Google Maps (2015) A fábrica estudada está localizada no distrito industrial de Marabá/PA, conforme indicado na Figura Figura Imagem de satélite da localização da fábrica Fonte: Google Maps (2015)

81 Descrição do empreendimento O complexo será instalado em um terreno com área aproximada de m² e contará com m² de área de implantação e m² de área construída inicialmente. A empresa é dividida em oito edificações, conforme descrito a seguir e ilustrado na implantação da Figura I. Produção: Edificação destinada á linha de produção da indústria e estoque de borracha. II. Administração: Edificação destinada às áreas administrativas do empreendimento, e constitui dos seguintes compartimentos: Térreo destinado ao acesso e áreas de segurança; Pavimento superior com espaço de administração. III. Refeitório e Vestiário: Edificação destinada ao refeitório do empreendimento, contando com uma cozinha industrial e área de vestiário dos funcionários. IV. Utilidades: Edificações destinadas a atender as necessidades do empreendimento e constitui dos seguintes compartimentos: Sala de Solda; Estoques; Sala de Baterias; Tanque de Tolueno; Casa de bombas de Incêndio; Casa de Compressores e Ar comprimido; Torre de resfriamento; Geradores; Subestação;

82 82 Laboratório; Caldeira. V. Portaria: Edificação para controle de acesso ao empreendimento VI. Reservatórios: Compreende o castelo d água para alimentação de água potável e reserva de incêndio do empreendimento, assim como o reservatório inferior. VII. Casa Motorista: Edificação para auxílio dos motoristas de carga que atenderão o empreendimento. VIII. Entrada de Energia: Edificação destinada para instalações de entrada de energia do empreendimento. Figura Implantação da fábrica

83 Setorização do consumo No empreendimento apresentado têm-se inúmeros pontos de consumo de água e geradores de efluentes domésticos e industriais. Para a determinação dos sistemas de tratamento destes efluentes, faz-se necessária a determinação das vazões de consumo e descarte. Dessa forma, será feita a setorização conforme a finalidade, separando-se o consumo conforme a qualidade da água solicitada e os efluentes de acordo com o tratamento necessário Consumo Doméstico Todo consumo direcionado para o uso doméstico do empreendimento se dará pela utilização de água potável vinda da concessionária local, conforme esquema da Figura Figura Setores de consumo doméstico Consumo Humano Segundo informações da empresa, a fábrica irá operar em três turnos. Destes, dois turnos contarão com 50 funcionários e o último com 30 funcionários na produção, além dos 40 funcionários na área administrativa distribuídos em todos os turnos. O

84 84 consumo diário a ser considerado para os funcionários da produção é de 100 litros/dia e para a área administrativa de 50 litros/dia. Desta forma temos: Vazão de Consumo = (( ) x 100) + (40 x 50) = litros/dia Vazão de Esgoto = 0,80 x Vazão de Consumo = litros/dia Refeitório O empreendimento contará com um refeitório para atender a todos os funcionários. Com consumo de 50 litros/refeição, o consumo para o refeitório será de: Vazão de Consumo = ( ) x 50 = litros/dia Vazão de Esgoto = 0,80 x Consumo = litros/dia Laboratório A fábrica conta com um laboratório para testes e verificação da qualidade dos produtos, localizado próximo à área de estoque, e possuirá um funcionamento de 12 horas diárias. A empresa informou que o consumo de água potável para o laboratório será de litros/dia, e consequentemente, litros/dia de esgoto. O esgoto do laboratório será classificado como efluente industrial e será encaminhado junto ao esgoto da produção. Resumo do Consumo Doméstico Tabela Consumo doméstico Tipo de Consumo Demanda de Água Esgoto Doméstico m³/dia m³/mês m³/dia m³/mês População 15,00 450,00 12,00 360,00 Refeitório 8,50 255,00 6,80 204,00 Laboratório 15,00 450,00 - -

85 Consumo Industrial O consumo de água no processo industrial se dará através das caldeiras, torres de resfriamento, central de água gelada e lavagem dos pátios de produção, como é possível observar na Figura 5.14 a seguir. Figura 5.14 Setores de consumo industrial Caldeiras As caldeiras são utilizadas para a geração de vapor através do aquecimento da água. O vapor gerado segue para os equipamentos da produção no galpão principal. As caldeiras alimentarão 6 prensas, 1 extrusora e 1 calandra. O consumo estimado para este processo é de 110 m³/dia, e deste, apenas 10% é encaminhado para o esgoto, através de perdas na conversão de água para o vapor. Torre de Resfriamento e Central de Água Gelada No processamento da borracha os equipamentos envolvidos atingem altas temperaturas, sendo necessário o seu resfriamento. O sistema de resfriamento será composto por uma central de água gelada e uma torre de resfriamento, e os sistemas funcionarão com 100% da vazão durante dois turnos e 50% da vazão no terceiro turno.

86 86 O sistema de água gelada alimentará o bambury (misturador) e a calandra com uma vazão de 50 m³/h, enquanto a torre de resfriamento alimentará um moinho, uma extrusora, uma calandra e 6 prensas, com uma vazão de 200 m³/h. A torre de resfriamento possuirá sistema do tipo fechado contando com perdas de água em torno de 1,0% da vazão do sistema devido à evaporação e vazamento do reservatório e conexões. O consumo totaliza em 40 m³/dia (200 m³/h x 1,0% x 20h = 40 m³/dia) e a vazão de esgoto do sistema equivale a 50% da perda total, sendo 20 m³/dia. A central de água gelada possui um reservatório de resfriamento do tipo fechado, que limita a perda de água devido à evaporação em 1,0%, e contará com um ponto de consumo na borracharia que consumirá 40 m³/dia. Desta forma o consumo total da central da água gelada é de 40 m³/h (50 m³/h x 1,0% x 20h + 30 m³/h = 40 m³/h). Borracharia A borracharia é o local onde a borracha passa pelo processo de vulcanização, que consiste no aquecimento e adição de enxofre na borracha para melhorar sua maleabilidade. Após o aquecimento a borracha deve ser resfriada para o empacotamento. O resfriamento é realizado através da lavagem da borracha com uma rede vinda da central de água gelada, e será a principal fonte geradora de efluente industrial com uma vazão, conforme descrito anteriormente, de 30 m³/dia. Lavagem de Pátio Produção A fim de atender ao comprometimento da saúde e segurança dos funcionários e atendendo a ISO 9.001, será realizada uma lavagem, na média de duas vezes por semana, em todo o pátio da produção. A produção possui uma área de m², e para sua lavagem a empresa utiliza uma média de 5 l/m² de água devido à dificuldade da limpeza, resultando em: Volume diário = 5 l/m² x m² = 35m³/dia

87 87 Com 2 lavagens por semana, e 4 semanas no mês, obtém-se: Volume mensal = 35 m³/dia x 2 dias x 4 semanas = 280 m³/mês Resumo do Consumo Industrial Tipo de Consumo Tabela Consumo industrial Demanda de Água Esgoto Industrial m³/dia m³/mês m³/dia m³/mês Caldeira 110, ,00 11,00 330,00 Torre de Resfriamento Central de Água Gelada 40, ,00 600,00 40, , Borracharia ,00 900,00 Laboratório ,00 360,00 Lavagem de Pátio 35,00 280,00 35,00 280, Análise Hídrica Água Pluvial Para a viabilização da sustentabilidade hídrica, faz-se necessária a utilização das águas pluviais como fonte de água. Assim, serão captadas todas as águas das coberturas da fábrica, que serão encaminhadas para tratamento e, na sequência, para um reservatório de águas pluviais. A área de captação é de m². Para a determinação do volume de água de águas pluviais, foram utilizados dados da estação de monitoramento meteorológico do INMET e retirada a média de chuva. A estação utilizada foi a Estação Marabá PA, localizada em Latitude: -5,36 / Longitude: -49,13 / Altura: 95 metros, que teve início de sua operação em 01/01/1952. Os dados retirados da estação foram as precipitações mensais ocorridas nos últimos 10 anos (2003 a 2013), e estão apresentados na Tabela 5.3 a seguir.

88 88 Tabela Precipitação mensal (mm) Mês/Ano Média Janeiro 262,6 358,3 182,6 136,2 171,5 332,3 142,5 281,3 393,7 213,7 191,3 242 Fevereiro 283,1 449,3 306,5 386,0 455,6 237,6 325,2 238,3 270,8 289,8 185,6 312 Março 326,3 396,5 231,5 396,8 233,8 445,6 281,7 238,3 410,5 226,6 363,6 323 Abril 255,8 299,1 220,1 248,8 242,4 278,9 347,6 271,9 353,6 148,2 291,9 269 Maio 103,0 212,4 108,5 251,1 17,2 184,2 452,0 127,2 151,8 56,3 80,6 159 Junho 28,5 3,8 6,7 9,8 6,9 42,2 56,3 28,3 41,8 68,2 26,0 29 Julho 0 74,5 0,6 0,2 12,8 0 30,6 0 19,8 10,0 36,2 17 Agosto 15,9 54,0 0 10,5 3,2 3,1 0,7 19,0 27,8 0 14,3 14 Setembro 13,2 19,5 76,1 29,7 3,8 0 6,2 8,9 4,4 15,8 104,2 26 Outubro 55,7 118,1 21,6 99,3 44,6 113,6 171,3 148,7 98,5 21,7 102,2 90 Novembro 146,5 92,2 153,7 142,8 48,2 208,6 75,4 49,7 319,5 144,4 124,4 137 Dezembro 177,7 162,7 255,7 79,6 95,0 354,3 203,3 251,3 80,1 204,0 121,5 180 Fonte: BDMEP - INMET (2015) Qualidade da água para consumo No que tange á qualidade da água, os setores de consumo humano demandam água potável, que será atendida pela concessionária. Já para os setores de consumo industrial, cada setor demanda um tipo de qualidade, que serão analisados conforme Tabela 5.4 a seguir. Tabela 5.4 Qualidade requerida pelos setores de consumo e suas respectivas qualidades Tipo de Água Setor de Consumo Qualidade Requerida Água Potável População Concessionária Refeitório Laboratório (conforme MS, Portaria 1.469, pg. 41) Água Industrial Caldeira Tabela 4.2 (pg. 38) Torre de Resfriamento Tabela 4.1 (pg. 37) Central de Água Gelada Tabela 4.1 (pg. 37) Borracharia Tabela 4.1 (pg. 37) Lavagem de Piso Tabela 4.3 (pg. 39)

89 89 6 ANÁLISE DOS RESULTADOS 6.1 Sistemas de Tratamento Conforme análise dos consumos será definido um sistema de tratamento para o efluente doméstico, um para o efluente industrial um sistema final para tratar o efluente destes dois sistemas. Será definido também um sistema para o tratamento das águas pluviais Pré-tratamento do esgoto doméstico Analisando a Tabela Composição típica de esgotos sanitários, na página 63, verifica-se a necessidade de tratar o esgoto doméstico com um sistema de prétratamento, para que o efluente passe posteriormente por um processo mais avançado, juntamente com o efluente do tratamento primário de esgoto industrial. Como pré-tratamento do esgoto doméstico, optou-se pelo sistema MBR, com a utilização da microfiltração agregada a sistemas biológicos por lodos ativados no processo de separação do liquor. Este processo, analisado na página 73, permite uma alta atividade biológica com altas remoções de materiais biodegradáveis solúveis e particulados. Conta-se também com o fato de que os reatores anaeróbios são menores que os do processo convencional. A Figura 6.1 a seguir representa o fluxo do tratamento do esgoto doméstico proposto acima. Figura Fluxo do pré-tratamento do esgoto doméstico

90 Pré-tratamento do esgoto industrial Para o tratamento do esgoto industrial, caracterizado pela Tabela 4.15 (pg. 62), optou-se por processos convencionais de tratamentos físico-químicos como prétratamentos, e posteriormente por um processo mais avançado, juntamente com o efluente do tratamento do esgoto doméstico. Processos físico-químicos foram analisados no item Tipos de tratamento de água e esgoto (pg. 63), e serão necessárias cinco fases sequenciais: neutralização, coagulação, floculação e com a ajuda de ensaios em laboratório será possível definir as unidades de separação entre decantação ou flotação, além da filtração. Como visto anteriormente neste mesmo capítulo, os processos físico-químicos podem ser utilizados como pré-tratamento de efluentes, e tem boa funcionalidade em remover parcialmente a carga orgânica (DBO), metais pesados entre outros compostos. Para o estudo de caso o esgoto industrial a ser tratado contém teoricamente características próximas às dadas no exemplo da Tabela Resultado da análise do efluente de uma indústria de artefatos de borracha (pg. 62). A seguir, o fluxo do pré-tratamento do esgoto industrial, com as quatro fases do processo físico-químico. Figura Fluxo do pré-tratamento do esgoto industrial Tratamento final dos efluentes doméstico e industrial Como tratamento final e avançado dos efluentes doméstico e industrial optou-se pelo uso de membranas de ultrafiltração, citadas no item Tipos de tratamento de água e esgoto (pg.63).

91 91 Colóides, sólidos em suspensão, óleos e graxas, silicatos e proteínas, bem como microrganismos (algas, bactérias, coliformes, vírus) e outras macromoléculas de peso molecular maior que 5.000m (tamanho de soluto entre 0,1 a 0,02 µm) estão entre as substâncias que podem ser separadas pela técnica de ultrafiltração. Busca-se através desse tratamento atingir os padrões de qualidade de água requeridos pelos equipamentos que utilizarão água de reúso, conforme dados da Torre de Resfriamento, Central de Água Gelada, Borracharia e Lavagem de Piso, na Tabela 5.4, página 88. A Figura 6.3 a seguir mostra o fluxo do tratamento avançado dos efluentes. Figura Fluxo do tratamento avançado dos efluentes doméstico e industrial Tratamento da água pluvial O uso da água pluvial se dará exclusivamente para uso na Caldeira. A qualidade necessária da água da Caldeira encontra-se na Tabela 4.2 (pg. 38), e os parâmetros de qualidade de um reservatório de água pluvial podem ser vistos na Tabela 4.4 (pg. 40). Como sistema de tratamento de água pluvial optou-se pela utilização de um tratamento preliminar e a utilização de membranas de osmose reversa. O uso de membranas de nanofiltração foi descartado pelos altos valores de condutividade apresentados em reservatórios de água pluvial, e que podem prejudicar o funcionamento das caldeiras a longo prazo.

92 92 Figura Fluxo do tratamento de Águas Pluviais para uso em Caldeira 6.2 Balanço Hídrico O balanço hídrico é o resultado da quantidade de água que entra e sai do sistema. Na análise do balanço, todo consumo de água é interpretado como um valor negativo, enquanto o esgoto gerado e as águas pluviais são interpretados como valores positivos. Será utilizado como base o esquema da Figura 6.5 para a análise do balanço hídrico. Figura Fluxograma geral

93 93 Todo consumo humano do empreendimento será atendido através de água potável fornecida pela concessionária, uma vez que seus parâmetros de qualidade são elevados. Assim, o objetivo é atender todo o consumo industrial com água de reúso provinda do esgoto doméstico e industrial, assim como das águas pluviais. Com os dados apresentados na Tabela 5.2, haverá um consumo de água conforme Tabela 6.1 a seguir: Tabela Resumo do consumo Tipo de Consumo Demanda de Água m³/dia m³/mês Consumo Humano -38, ,00 Consumo Industrial -225, ,00 As vazões de esgoto serão separadas conforme a qualidade do efluente e o tipo de tratamento que receberão. O empreendimento será dividido em dois sistemas, um para tratamento do esgoto doméstico e outro para o tratamento do esgoto industrial. Com os dados apresentados, obtemos as vazões apresentadas na Tabela 6.2 a seguir: Tabela 6.2 Vazões de esgoto Tipo de Consumo Esgoto m³/dia m³/mês Consumo Humano 18,80 564,00 Consumo Industrial 108, ,00 O esgoto doméstico será encaminhado para uma estação de tratamento por sistema MBR, enquanto o esgoto industrial para um tratamento Físico-Químico. Como todo o esgoto tratado será encaminhado para um tratamento secundário, não haverá perdas nestes sistemas, obtendo assim uma vazão total de 126,80 m³/dia ou m³/mês. Após estes tratamentos, todo o esgoto será encaminhado para um tratamento secundário, por membrana de ultrafiltração, para atingir os parâmetros de qualidade solicitados pelos equipamentos da produção. Este processo possuirá uma perda de

94 94 aproximadamente 20% da vazão de entrada, a qual será encaminhada à rede de esgoto da concessionária, enquanto o restante será encaminhado para um reservatório de reúso. Desta forma obtém-se uma vazão de descarte de 25,36 m³/dia ou 606,80 m³/mês e uma vazão de alimentação de 101,44 m³/h ou 2.427,20 m³/mês. Conforme Figura 6.5, a água tratada se destina ao uso industrial, e neste caso, para a lavagem de pátio, a central de água gelada, a torre de resfriamento e a caldeira, com vazões especificadas na Tabela 5.2. Devido à vazão obtida, o sistema de reúso será utilizado para alimentar os sistemas a seguir: Lavagem de Pátio: 35 m³/dia ou 280 m³/mês Central de Água Gelada: 40 m³/dia ou m³/mês Torre de Resfriamento: 40 m³/dia ou m³/mês Desta forma a vazão necessária para seu atendimento é de 115 m³/dia ou m³/mês. Como pode-se observar apenas o sistema de reúso será insuficiente para atender a demanda de água (101,44m³/h ou 2.427,20 m³/mês), sendo necessária uma complementação através de água vindo da concessionária. A vazão vinda da concessionária será de 13,56 m³/dia ou 252,80 m³/mês. Já a alimentação da Caldeira será atendida pelas águas pluviais. A determinação da quantidade de água provinda da chuva se dará através da média de precipitação mensal, demonstrada na Tabela 5.3 e da área de captação. Para máxima eficiência dos sistemas de aproveitamento de águas pluviais, faz-se necessário determinar o volume de um reservatório de retenção. Para este cálculo será utilizado primeiramente o Método de Rippl. O Método de Rippl supõe que o reservatório está cheio no início, e que a retirada de água é constante. O volume do reservatório é o maior volume do diferencial acumulado, quando este volta a ser zero. Com os dados apresentados, obtemos a Tabela 6.3 e Figura 6.6 a seguir.

95 95 Mês Média 1 (mm) Tabela Cálculo do reservatório pelo Método de Rippl Consumo mensal 2 (m 3 ) Vol. de Chuva 3 (90%) (m 3 ) Consumo mensal acumulado (m 3 ) Vol. de Chuva Acumulada (m 3 ) Dif. Consumo - Vol. Chuva (m 3 ) Dif. Acumulada Janeiro Fevereiro Março Abril Maio Junho Julho Agosto Setembro Outubro Novembro Dezembro (1) Média de chuva apresentada na Tabela 5.3. (2) Consumo mensal da Caldeira. (3) Área de captação x média de chuva mensal. (m 3 ) Figura 6.6 Gráfico do Método de Rippl aplicado para o estudo de caso Como pode-se observar, o diferencial acumulado é crescente e não retorna a zero devido à demanda de consumo ser maior que a quantidade de chuva e da área de coleta disponível no reservatório.

96 96 Para uma melhor visualização do atendimento das águas pluviais desenvolveu-se um método prático de dimensionamento onde o saldo do reservatório, quando negativo, será atendido pela concessionária e quando positivo armazenado para o mês seguinte. O volume do reservatório é encontrado a partir de tentativas e da observação do aproveitamento do sistema, sendo que normalmente apresenta melhores resultados para reservatórios com volumes iguais ao consumo ou ao maior volume de chuva. Portanto, para este empreendimento o volume do reservatório será igual ao volume de chuva máximo e sua eficiência calculada conforme Tabela 6.4 abaixo: Mês Chuva Média (mm) Área de Captação (m²) Tabela Análise de águas pluviais Volume de Chuva 90% (m³) Volume Reservatório (m³) Consumo (m³) Saldo de Água no Reservatório. (m³) Consumo Adicional (m³) Janeiro 242, , , , ,00-901,00 901,00 Fevereiro 311, , , , ,00-215,00 215,00 Março 322, , , , ,00-104,00 104,00 Abril 268, , , , ,00-638,00 638,00 Maio 158, , , , , , ,00 Junho 28, ,00 287, , , , ,00 Julho 16, ,00 166, , , , ,00 Agosto 13, ,00 134, , , , ,00 Setembro 25, ,00 254, , , , ,00 Outubro 90, ,00 896, , , , ,00 Novembro 136, , , , , , ,00 Dezembro 180, , , , , , ,00 Totais , , ,00 Como já constado anteriormente, em nenhum mês tem-se o atendimento de 100% da vazão pelas águas pluviais. No entanto, aproveitando toda a disponibilidade de água obtém-se uma economia no consumo de m³/ano, ou seja, uma parcela de aproximadamente 45% do consumo. O diagrama a seguir ilustra todos os dados apresentados anteriormente, assim como todas as vazões e sistemas adotados:

97 Figura 6.7- Esquema geral do sistema 97