O sistema de reuso modular AQUALOOP providencia uma diminuição real da conta de água e esgoto para residências e conjuntos comerciais. Imagem 1: Melhoria da qualidade da água em comparação com o efluente bruto Para garantir o tratamento e a desinfecção segura do efluente, usam se sistemas de pré-tratamento com biofilme e grades, além do tratamento terciário com membranas C-MEM de ultra-filtração que garantem a alta qualidade da água sem germes e outros contaminantes que podem causar doenças. Trata-se de membranas contendo tubos com paredes de porosidade igual a 0,2 microns que somente deixam passar componentes dissolvidos como sais, mas bloqueia vírus e bactérias com segurança. As amostragens da água confirmam a excelente qualidade da água. A água serve para ser usada em vasos sanitários, jardins, máquinas de lava-roupa e muitas outras aplicações comerciais. Ela atende a legislação de água de reuso para aplicações nos padrões de classe 2 e 3 da NBR 13969/1997 - Reuso urbano não potável: Lavagem de pisos, calçadas e irrigação dos jardins, manutenção dos lagos e canais para fins Paisagísticos (exceto chafarizes), e descarga de vasos sanitários. 1 P á g i n a
O Kit de instalação O sistema AQUALOOP é modular e pode ser montado de forma simples conforme a necessidade. Vazões de água reciclada A estação AQUALOOP de membrana pode ser equipada com até seis membranas de filtração e diversos tipos de sopradores, de acordo com a vazão necessária. Estações de membranas múltiplas podem ser usadas em paralelo para vazões maiores. A instalação de estações múltiplas de membrana garante a alta confiabilidade de abastecimento em sistemas comerciais. D B O Tabela I: Montagem de módulos de acordo com a característica e a vazão do efluente a ser tratado 2 P á g i n a
Qualidade do efluente bruto Dependendo da qualidade do efluente e seu uso posterior, o sistema otimizado AQUALOOP pode ser composto dos seus componentes modulares. Pré-Filtro e o material de preenchimento O pré-filtro e o material de preenchimento do sistema AQUALOOP providenciam o melhoramento da qualidade da água contaminada no tanque de coleta. O mesmo é alcançado através da degradação biológica do efluente e da retirada automática do lodo acumulado no tanque. O pré-filtro é necessário no caso de água com contaminação maior. Em aplicações de abastecimento de água de poço ou de nascentes com pouca contaminação, o pré-filtro não é necessário. 3 P á g i n a
Membranas As membranas de tecnologia patenteada AQUALOOP C-MEM compõem o coração do processo de tratamento. A especial fibra oca foi desenvolvida para reter bactérias e vírus com eficiência e eficácia. AQUALOOP melhora a qualidade da água sem a necessidade de aditivos químicos como o cloro, que comprovadamente é prejudicial à saúde humana. O projeto especial de AQUALOOP possibilita uma vida útil de até 10 anos com um mínimo de manutenção. Estação de membrana automatizada A estação de membrana AQUALOOP é montada também com o tanque de coleta. A estação inclua uma plataforma de montagem das membranas. A bomba de filtração e retro-lavagem, do tanque de retro-lavagem e a conexão do soprador, todos eles são integrados nesta plataforma. A estação AQUALOOP pode receber até seis membranas, de acordo com a quantidade de água à ser tratada. Múltiplas estações de membrana podem ser usadas em paralelo para um volume maior de água. Cada estação de membrana contém o controle e monitoramento automatizado da unidade. O soprador tanto garante a limpeza das membranas quanto cuida do abastecimento de oxigênio do reator biológico. Tanque O pré-filtro e a estação AQUALOOP pode ser integrado em quase todo tipo de tanque e cisternas existente em ambientes internos ou externos. Unidade de abastecimento de água A água filtrada é bombeada pelo sistema de instalação predial aos respectivos consumidores como vaso sanitário, máquina de lava-roupas ou irrigação usando o sistema RAINMASTER pressurizada e sem a necessidade de tanques ou torres de água. 4 P á g i n a
Exemplos de instalação para unidade de reuso de 5 à 192 pessoas Instalação para 5 a 6 pessoas Instalação para 48 pessoas: 5 P á g i n a
Instalação para 192 pessoas Instalação para o tratamento de água de poço respectivamente rio com uma vazão de 8m 3 /dia 6 P á g i n a
Planejamento e Dimensionamento Definição dos componentes para a configuração do sistema de reuso de água cinza Parâmetros de entrada do cliente Produção de água cinza Produção/Pessoa dia Min. Max Ducha, Banheira, Lavabo 40 l 66 l Máquina Lava roupa 13 l 47 l TOTAL 53 l 113 l Consumo água reuso Consumo/pessoa dia Min. Máx. Toalete 25 l(média) 14,4 l Máquina de lava-roupa 13 l 47 l Limpeza 5 l - Irrigação 5 l 35 l Consumo 48 l 96,4 l Contaminação DQO - 250-430 mg/l DBO - 125-250 mg/l, média = 187,5 N - 0,7-48 mg/l (Água cinza da máquina de lava-roupa) Dimensionamento do sistema de leito fixo de Biofilme Enquanto para ao dimensionamento de sistemas de lodo ativado a relação DBO5/kg TS*d é da maior relevância, em leitos fixos é a carga da área máxima que é usada para a sua definição. Esta é calculada do total de contaminantes por dia no efluente bruto (= g DBO ou DQO/dia) é a área total de corpos de crescimento de Biofilme (DBO ou DQO/m2 dia). Em estações de pequeno porte deve haver um fator de segurança de <0,004kg DBO5/m2*d/ Em geral o valor do DQO é o dobro do DBO, o fator de segurança é definido como 0,008 kg DQO/m2*dia. Em paralelo com a metabolização do DBO deve ser considerado a nitrificação de Amônio NH4 para Nitrato NO para a definição da demanda de ar do sistema (água cinza com 10 mgn/l demanda o 7 P á g i n a
triplo de oxigênio 30 mg/l). A carga orgânica na água cinza não é homogêneo durante o dia, o leito fixo deve ter tempo suficiente para metabolizar os contaminantes (tempo de retenção >2horas). Durante este tempo não deve haver a retirada de água para evitar o aumento do valor de DBO. Volume corpos de crescimento de Biofilme Definição da carga orgânica diária Concentração no efluente bruto: 187,5 mg/l DBO Volume de água diária: =>Carga orgânica diária: 210 l 187,5 mg/l * 210 l = 39.375 mg = 39 g/d = 0,039 kg DBO/d Definição de área do Biofilme Carga máxima da área: < 0,004 kg DBO/m2*d => Área necessária: 0,039 kg DBO/d / 0,004 kg DBO/m2*d = 9,75 m² Definição do volume dos corpos de crescimento de Biofilme Superfície específica dos corpos de crescimento de Biolfilme: 320m²/m³ =>Volume total corpos de crescimento de Biofilme: 30 Litro 9,75 m²/320m²/m³ Definição da demanda de oxigênio Valor escolhido de DBO para o cálculo da demanda de oxigênio: = 188 mg/l (do DBO) + 10 mg/l x 3 (demanda para nitrificação) = 218 mg/l Outros parâmetros a considerar para o dimensionamento da demanda de oxigênio: Temperatura Dados analíticos do efluente bruto Profundidade do tanque Área das membranas 8 P á g i n a
Demanda de ar para a estação de água cinza (Exemplo planilha): Densidade ar 1.293 kg/m² Volume água cinza/ pessoa dia 53 l/pes.*d Parte O2 23% % Massa Carga DBO 187,5 mgdbo/l Parte O2 no ar 0,29739 kg O2/m² O2-Bedarf 1,2 kg O2/ kg DBO Água cinza Carga DBO Demanda de O2 Com eficiência de 1% Demanda de ar por dia Quantidade pessoas l/d kgdbo/d mgdbo/min mgo2/min m³ ar/ min l ar/min l ar/min l ar/min m³ ar/ dia 4 212 0,03975 27,6 33,1 0,00011 0,111 11,1 12 17,3 8 424 0,0795 55,2 66,3 0,00022 0,223 22,3 23 33,1 9 P á g i n a
Exemplo demanda de ar: residência com 4 pessoas =>Demanda de ar conforme exemplo página anterior: 12 l/min Soprador A injeção de ar é feita por sopradores, que tem as seguintes funções: Limpeza da membrana (>30 Litro/min / Membrana) Limpeza dos corpos de crescimento de Biofilme no leito (>30 Litros / min/30 Litros corpos de crescimento de Biofilme) Abastecimento com oxigênio (vê definições da demanda de oxigênio) Exemplo: Residência com 4 pessoas =>Demanda de ar: 12 l/min x 60 min x 24 h = 17,3 m³ 1 Membrana 30 L corpos de crescimento de Biofilme Soprador 45 Litros/Minuto, 47 W Dimensionamento ciclo aeração: 5 min areação, 10 min Pausa 20 min/h x 24 horas = 8 h / dia = 480 min/dia 480 min / dia x 45 l/min =14.400 l = 21,6 m³ 17,3 m³ 8 h / dia x 47 W = 0,376 kwh/d Energia/m³ água cinza: 0,376 kwh/0,212 m³ água cinza = 1,774 kwh/ m³ água cinza Objetivo 2 kwh/m³ (!) Demanda de energia O consumo de energia para o tratamento resulta de toda a energia necessária dos componentes elétricos. Estes são: Sopradores Bombas Outros componentes para o pós-tratamento (UV, O3 ) Para o tratamento de água cinza, dependendo do processo usado, o consumo de energia pode chegar a 5 kwh/m³. O processos de membranas não deve passar de 3kWh/m³. 10 P á g i n a
Área de membrana Com a vazão específica para água cinza em membranas e o tempo diário de filtração, o dimensionamento da área de filtração da membrana pode ser feita. Volume de água diária: 200 l/dia Tempo de filtração: 4 h/dia Pressão de filtração da bomba de sucção: 0,2 bar Vazão específica de filtração da membrana para água cinza: 50 l/m2hbar Vazão por hora = 200 l/dia / 4 h /dia = 50 l/h Área mínima de membrana = 50 l/m2hbar / 50 l/h / 0,2 bar = 5 m² Ademais deve ser incluso um fator de segurança por módulo, 50l/m²hbar 0,25 bar x 6m²x1/60h = 1,25 l/min 6 min x (2 à 5) x 4 volume de retro lavagem = l/dia Volume do tanque Em sistemas com efluentes brutos abaixo de 25mgDBO/l não precisa dimensionar o tanque para o tratamento biológico somente para acomodar as membranas. Reuso de água cinza definição volume do reator e tanque de água de reuso: Em sistemas com tratamento biológico da água cinza (25 mg/l < DBO < 200 mg/l), cada tanque deve obrigar o volume de água esperada de um dia. O cálculo da demanda de água de reuso diário depende do prédio, das fontes de água cinza (duchas, lavabo ) e a quantidade de usuários máxima. O volume diário de água cinza (AC) pode ser calculado pelos volumes parciais dos diversos fontes de água cinza. Q AC = Q ACi + Q ACj + Q ACn QACn = Volume Água Cinza x Usuários (L/d) Cálculo referencial produção água cinza: Prédio: Residência com 4 pessoas (P) Fontes de água cinza: Ducha, Banheira, lavabo, máquina de lava-roupa Q AC = [200 P x 25 L/P*d] Ducha + [200 P x 12 L/P*d] Banheira + (200 P x 3 L/P*d) lavabo + [200 P x 13 L/P*d] máquina de lava-roupa Q AC = 53 l/d/p *200 = 10.600 l/dia =>Volume Reator: > 11.000 L =>Volume tanque água de reuso: > 11.000 L 11 P á g i n a
Eficiência O grau máximo de eficiência da estação de água de reuso está na relação de produção de água cinza / Demanda de água de reuso. Cálculo referencial de produção de água de reuso (AR): Objeto: Prédio com 200 pessoas Consumidores: Vaso sanitário, máquina de lava-roupa, irrigação QAR = (200P x 25 L/P*d)Vaso + (200P x 13 L/P*d)máquina l.roupa + (200P x 10 L/P*d)limpeza e irrigação QAR = 9.600 l/d Eficiência QAC / QAR = 10.600 L/d / 9.600L/d = 1,1 Comparação produção / demanda de água cinza anual: QAC,360d = 360 d x 10.600 L/d = 3.816.000 L QAR,360d =360 d x 9.600 L/d = 3.456.000 L A eficiência de uso anual para um prédio de 200 habitantes é na média 1,1. Se o grau é muito acima de 1, fonte mais sujos de água cinza não serão usados. Isto diminui os intervalos de manutenção e aumenta a vida útil da estação. Se a eficiência é abaixo de 1 devem ser retirados alguns consumidores ou inclusos o reuso de água de chuva para equilibrar a relação. Variações temporárias podem ser supridos com água da rede A produção diária de água cinza não é regular durante o dia, mas está sujeito à variações grandes. Segue a tabela com a distribuição: Intervalo Percentual do volume diário % 6 à 9h 30 9 à 12h 15 12 à 18h 0 18 à 20h 40 20 à 23h 15 23 à 6h 0 12 P á g i n a