Proposição e avaliação de tecnologias para sistemas de aproveitamento de água da chuva

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2011No contexto da crescente pressão exercida sobre os recursos hídricos, que traz conseqüências tanto em relação aos aspectos quantitativos quanto qualitativos, o desenvolvimento de tecnologias apropriadas para sistemas de aproveitamento de água da chuva surge como uma alternativa promissora. Este trabalho tem como principal objetivo propor e avaliar tecnologias inovadoras para sistemas de aproveitamento de água da chuva, com enfoque no reservatório de armazenamento e nos dispositivos de descarte de sólidos e desvio dos primeiros escoamentos. No desenvolvimento das tecnologias aqui propostas, são apresentados três reservatórios com placas de ardósia, de 50, 80 e 250 m3, e um reservatório de chapas de aço galvanizado de 200 m3. Os dois primeiros foram executados em escolas públicas (sistemas piloto S1 e S2) e armazenam água da chuva para fins não-potáveis. Os outros dois foram construídos em instalações suinícolas e armazenam água da chuva para dessedentação animal e higienização das instalações (sistemas piloto S3 e S4). Após a execução dos sistemas piloto, foi calculada a eficiência dos mesmos. Paralelamente, foram feitas análises físico-químicas e bacteriológicas da água da chuva em diversos pontos dos sistemas piloto a fim de verificar sua qualidade ao longo do percurso no sistema, com enfoque na qualidade da água armazenada nos reservatórios. Nessa perspectiva, realizou-se um ensaio de potabilidade com o objetivo de verificar se os materiais utilizados em contato com a água armazenada nos reservatórios comprometem a potabilidade da água. Com os resultados de qualidade de água de chuva, foi possível calcular a eficiência dos conjuntos de dispositivos desenvolvidos e utilizados neste trabalho para tratamento físico da água da chuva. Por fim, foi realizada uma análise comparativa de custos entre os reservatórios de ardósia, os reservatórios de chapas de aço galvanizado e outros tipos de reservatórios comumente encontrados na região de estudo. Também foram verificados os custos dos dispositivos de descarte de sólidos e desvio dos primeiros escoamentos aqui desenvolvidos e propostos. Observando os resultados obtidos no cálculo da eficiência dos sistemas piloto, constatou-se que os sistemas piloto S1 e S2 atendem a 100% das demandas de água da chuva, respectivamente. Já os sistemas piloto S3 e S4 atendem a 41 e 40% das demandas, respectivamente. Na etapa de monitoramento da qualidade da água da chuva, pode-se concluir que a água armazenada nos reservatórios é de excelente qualidade. A grande maioria dos parâmetros estava de acordo com os padrões de potabilidade da Portaria no 518 do MS e observaram as condições ou padrões para as águas de classe 3 da Resolução CONAMA 357. Em alguns casos, somente o pH e/ou o teor de coliformes totais estavam fora dos padrões. A água da chuva, após passar pelo processo de desinfecção, se apresentou com melhor qualidade que as águas superficiais também fornecidas aos animais. Os resultados também comprovam que a água armazenada nos reservatórios, sem desinfecção, também se apresentou com melhor qualidade que as águas superficiais, para praticamente todos os parâmetros. O ensaio de potabilidade mostrou que a grande maioria dos elementos verificados se apresentou bem abaixo dos valores máximos permitidos pela Portaria no 518, do MS. Dois parâmetros, o ferro e o alumínio, apresentaram valores superiores ao máximo permitido pela Portaria. Porém, seus respectivos brancos também ficaram acima do máximo permitido, com exceção de dois dias de coleta, para o ferro. Isso significa que o problema pode não estar relacionado com os materiais imersos na água, e sim com o próprio branco. Apesar dos valores mais elevados destes dois elementos, verificou-se que a ardósia e a chapa metálica, em contato com a água, não comprometem sua qualidade. Os conjuntos de dispositivos de tratamento físico instalados neste trabalho apresentaram boa eficiência de remoção, todos acima de 50%. O método construtivo do reservatório de ardósia possibilitou a execução do mesmo com facilidade e rapidez, bom desempenho estrutural, e baixo custo de execução. O reservatório de aço é também uma boa opção devido à disponibilidade de empresas capacitadas, que trabalham com materiais similares, na execução de silos metálicos na região. Este reservatório apresentou maior facilidade e rapidez na execução, embora tenha apresentado um custo mais elevado em comparação ao reservatório de ardósia. Os dispositivos de descarte de sólidos e dispositivos de desvio dos primeiros escoamentos, desenvolvidos neste trabalho, e portanto, inovadores, também apresentaram baixo custo de execução, viabilidade técnica e ambientalIn the context of the increasing pressure on water resources, bringing consequences both in relation to qualitative and quantitative aspects, the development of appropriate technologies for rainwater harvesting systems emerges as a promising alternative. This work aims to propose and evaluate innovative technologies to rainwater harvesting systems, focusing on storage tank and on devices for solid disposal and first flush diverter. In the development of the technologies proposed, three slate tanks of 50, 80 and 250 m3 and one galvanized steel tank of 200 m3 are presented here. The first two were executed in public schools and they store rainwater to non-potable purposes (pilot systems S1 and S2). The other two were built in pig installations and they store rainwater to livestock drinking and sanitation farms (pilot systems S3 and S4). After the execution of the pilot systems, the efficiency of them was calculated. Parallel, physical-chemical and bacteriological analysis were made of rainwater at various points of pilot systems in order to verify the water quality along the system, with a focus on the quality of stored water in tanks. From this perspective, a potability test was realized in order to ascertain whether the materials used in contact with stored rainwater in tanks commit the drinking water. The efficiency of the sets of devices developed and used in this work to physical treatment of rainwater was evaluated. With the results of rainwater quality, it was possible to calculate the efficiency of the sets of devices developed and used in this work for rainwater physical treatment. Ultimately, a comparative analysis of costs between slate tanks, galvanized steel tanks and other types of tanks commonly found in the area of study was realized. The costs of devices for solid disposal and first flush diverter here proposed and developed were also verified. Observing the results obtained in calculating the efficiency of pilot systems, it was found that the pilot systems S1 and S2 meet 100% of rainwater demands, respectively. Already the pilot systems S3 and S4 meet 41 and 40% of demand, respectively. In the step of monitoring the rainwater quality, it can be concluded that the stored water in tanks has excellent quality. Most of parameters was in accordance with the standards of potability of Ordinance 518 of of Ministry of Health and observed the conditions or standards for Class 3 waters of CONAMA Resolution 357. In some cases, only the pH and / or the content of total coliforms were not in accordance with the standard. The rainwater, after passing through the disinfection process, performed with better quality than surface water also supplied to the animals. The results also prove that the stored water in reservoirs, without disinfection, also performed with better quality than surface water, for almost all parameters. The potability test showed that the vast majority of items checked performed below the maximum allowed by Ordinance 518. Two parameters, iron and aluminum, had values above the maximum allowed by Ordinance. However, in these days its respective whites had also been above of the allowed maximum, with exception of two days of collection, for the iron. This means that the problem may not be related to the materials immersed in water, but with the control sample. Despite the higher values of these two elements, it was found that slate and metal plate in contact with water, do not compromise quality. The sets of physical treatment devices installed in this work showed good removal efficiency, all above 50%. The constructive method of slate tank allowed the execution with ease and speed, good structural performance, and low cost of implementation. The steel tank is also a good option due to the availability of qualified companies who work with similar materials, in the performance of metal silos in the region. This reservoir has greater ease and speed of execution, although he has presented a higher cost in comparison to slate tank. Alternative devices were also developed for solid disposal and diversion devices of the first flush, which have provided low cost of implementation. The steel tank is also a good option because of the wide range of material in the region, to the ease and speed of execution, even showing a higher cost in comparison to slate tank. The devices for solid disposal and first flush diverter developed in this work, innovative, also had low cost of implementation, technical and environmental feasibilit