Artigo original DOI: http://dx

Cincia e natura, Vol. 41(2019), e33

DOI: http://dx.doi.org/10.5902/2179460X34335

Received: 17/08/2018 Accepted: 23/05/2019

 

 


Section Geosciences

 

 

Reuso de guas cinzas: estudo de caso da eficincia de dois tipos de filtros intermitentes de areia no tratamento de gua cinza sinttica

 

Graywater reuse: case study of the efficiency of two types of intermittent sand filters in the treatment of synthetic gray water

 

Tas Carolina de Oliveira AlcntaraI,

Emerson Renato Maciel da SilvaII,

Caio Csar Barbosa de SiqueiraIII,

Laryssa Barbosa FernandesIV,

Philip T McCreanorV,

Ivan Carlos da Costa BarbosaVI

 

I Universidade Federal Rural da Amaznia, AM, Brasil - taisalcantara2@hotmail.com

II Mestrando em Cincias Ambientais pelo Programa de Ps-Graduao em Cincias Ambientais do Instituo de Geocincias. Universidade Federal do Par, PA, Brasil - emersonrvs255@gmail.com

III Bacharel em Engenharia Ambiental. Instituto Federal Fluminense ,RJ, Brasil - caio_cesar.barbosa@hotmail.com

IV Bacharel em Engenharia Ambiental. Universidade Federal do Cear, CE, Brasil - laryssa.bf@gmail.com

V Docente da Mercer University, Macon-GA, Gergia, Estados Unidos da Amria - mccreanor_pt@mercer.edu

VI Doutorando em Cincias Ambientais, Programa de Ps-Graduao em Cincias Ambientais, Universidade Federal do Par, PA, Brasil -

ivan.barbosa1212@gmail.com

 

 

Resumo

A gua um recurso renovvel e limitado, no entanto sua potabilidade constitui-se um fator imprescindvel, visto que devido ao aumento da populao de forma desordenada atrelado ao uso indiscriminado de tal recurso promoveu uma ameaa qualidade da mesma. Afim de buscar solues simples, sustentveis e com baixo custo, diversos pases, como Estados Unidos, Japo e alguns pases europeus tem estudado formas viveis para tratar os diferentes tipos de efluentes, principalmente o domstico, ganhando visibilidade a reutilizao de guas cinzas. Este trabalho foi realizado nos Estados Unidos, em Macon GA, e teve como objetivo criar dois grupos de filtros intermitentes de areia e analisar sua eficincia no tratamento de gua cinza sinttica, avaliando os parmetros qumicos de DBO e DQO, e partir dos resultados verificar a viabilidade para reuso urbano no potvel e incentivando, atravs dos resultados, um tipo de estudo promissor para realizao no Brasil. O estudo apresentou resultados satisfatrios quanto aos aspectos qumicos analisados, atuando na reduo da DBO e DQO com eficincia acima de 90% para o grupo 1 e acima de 80% para o grupo 2, alm de ter apresentado filtros de efluente com valores mdios de DBO aceitveis, segundo a legislao prevista pela USEPA.

Palavras-chave: Sustentabilidade; Filtrao intermitente; Tratamento de gua cinza; Parmetros qumicos

 

Abstract

Water is a renewable and limited resource, however its potability is an essential factor, since the increase of population in a disorderly way linked to the indiscriminate use of such a resource has posed a threat to the quality of it. In order to find simple, sustainable and low-cost solutions, several countries, such as the United States, Japan and some European countries, have been studying viable ways to treat different types of effluents, especially the domestic ones, gaining visibility for gray water reuse. This work was realized in the United States, Macon - GA, and aimed to create two groups of intermittent sand filters in order to analyze their efficiency in the treatment of synthetic gray water, evaluating the chemical parameters of BOD and COD, and from the results verify the feasibility for non-potable urban reuse and encouraging, through the results, a promising type of study to be carried out in Brazil. The study presented satisfactory results regarding the analyzed chemical aspects, acting in the reduction of BOD and COD with efficiency above 90% for group 1 and above 80% for group 2, besides having effluent filters with mean values ​​of BOD accordance with the legislation envisaged by the USEPA.

 

Keywords: Sustainability. Intermittent filtration. Treatment grey water. Chemical parameters.

 

 

1 Introduo

A gua um recurso renovvel e limitado, no entanto sua potabilidade constitui-se um fator imprescindvel nos dias de hoje, visto que devido ao aumento da populao de forma desordenada atrelado ao uso indiscriminado de tal recurso promoveu uma ameaa qualidade da mesma. Desta forma, o reuso de guas residuais atrelado ao tratamento adequado considerada uma tima alternativa para a problemtica vivida atualmente, contribuindo para a sustentabilidade do planeta, na reduo de insumos e na conscientizao da populao referente a da reutilizao de gua.

O crescimento populacional no s influencia a demanda de gua pelo consumo individual como tambm afeta, de forma indireta, a expanso das atividades industriais e agrcolas (CHIN, RODDICK e HARRIS, 2009). importante ressaltar que o setor agrcola exerce o maior consumo de gua doce do planeta, correspondendo a 70%; seguido do consumo domstico apresentando 23% e aumentando cerca de 4% ao ano desde 1990 e finalizando com o setor industrial que atende a 7% (TERPSTRA, 1999).

Uma grande parcela da populao brasileira sofre com a escassez hdrica em regies urbanas, interferindo no crescimento econmico das mesmas, provocando o adiamento do seu progresso. Tal realidade vivenciada por diversas cidades brasileiras, onde o abastecimento de gua encontra-se ameaado em quantidade, com relao as ocorrncias do perodo de escassez de gua, e em qualidade, em decorrncia de modificaes ocorridas na qualidade da gua atravs da poluio (GONALVES, 2006).

O reuso de gua auxilia na reduo da demanda sobre os mananciais de gua, devido a substituio da gua potvel por uma gua apresentando qualidade inferior (RESOLUO N. 54 DE 28 DE NOVEMBRO DE 2005). Essa prtica vem sendo utilizada em diversos pases e se baseia no conceito da substituio de mananciais. Sendo assim, possvel poupar grandes volumes de gua potvel atravs do reuso quando se utiliza gua de qualidade inferior, efluentes ps tratados, afim de atender as necessidades de gua seguindo o padro de potabilidade (CARVALHO et al., 2014).

A reciclagem de guas residuais e guas cinzas surgem como partes integrantes da gesto da demanda hdrica, promovendo a preservao da alta qualidade de gua doce, bem como reduzindo poluentes no meio ambiente e os custos gerais de fornecimento. Este processo j realidade em pases como Estados Unidos, Japo e alguns pases da Europa, sendo que estes apresentam legislao especfica para o desenvolvimento da atividade alm de obrigaes de implantao de sistemas de tratamento e recirculao da gua utilizada (MORELLI, 2005).

De acordo com a NBR 15.527, algumas das estratgias existentes para reuso so: aproveitamento de gua pluvial, o reuso de guas cinzas e a instalao de componentes economizadores de gua. (ABNT, 2007).

Atualmente existem diversas tecnologias empregadas ao tratamento de guas cinzas, tais como tanques spticos, filtros de carvo ativado e filtros intermitentes de areia. De acordo com Allen, Christian-Smith e Palaniappan (2010), o filtro aerbico com a utilizao de areia considerado uma das tecnologias mais comuns para o tratamento de gua cinza, visto que tal metodologia fornece alta qualidade de efluentes com valores de DBO e slidos suspensos totais (TSS) inferiores a 20 mg L-1. No Reino Unido a filtrao em filtro de areia seguida por desinfeco a tcnica mais utilizada para tratamento de guas cinza residenciais (JEFFERSON et al., 1999). No Brasil, de acordo com a NBR 13.969, recomenda-se o filtro de areia quando se deseja um sistema de ps-tratamento simplificado (ABNT, 1997).

Desta forma, diante de toda essa conjuntura apresentada, o presente trabalho tem por objetivo o avaliar a eficincia de dois grupos de filtros intermitentes de areia empregados para o tratamento de gua cinza sinttica realizados no departamento de Engenharia, da Mercer University, Campus Macon Gergia (EUA), e desta forma apresentar o filtro que obteve resultados considerveis para o tratamento do efluente analisando os nveis de Demanda Bioqumica de Oxignio (DBO) e Demanda Qumica de Oxignio (DQO).

 

 

2 Material e Mtodos

2.1. Informaes preliminares

As anlises e testes realizados no presente estudo foram realizados no laboratrio de Engenharia Ambiental, localizado no departamento de Engenharia da Mercer University, campus Macon, GA, Estados Unidos. O experimento contou com o auxlio e superviso do Professor Dr. Philip T. McCreanor, (Departamento de Engenharia Ambiental da Mercer University).

A pesquisa teve como finalidade avaliar a eficincia de remoo de DBO e DQO de dois grupos de filtros intermitentes de areia, sendo o grupo 1 (um) formado por filtros de diferentes dimetros (3, 4 e 6 - l-se polegadas) e mesma taxa de carregamento hidrulico (40,8 lpd m- - l-se litros por dia por metros quadrados). Enquanto que, o grupo 2 (dois) era composto por filtros de mesmos dimetros (4) e taxas de carregamento hidrulico diferentes (24,5, 36,7 e 48,9 lpd m-). No geral o projeto ocorreu durante um perodo de aproximadamente 40 semanas, sendo que os filtros de mesmos dimetros iniciaram primeiro, visto que j haviam anlises sendo realizadas anteriormente a este trabalho.

O trabalho procurou utilizar os filtros de forma anloga ao funcionamento de uma residncia, sendo includos na pesquisa: um momento de pausa em que o sistema no apresentaria uso denominado como teste de frias, e uma ocasio em que os filtros seriam carregados com volumes acima do seu valor usual, denominado teste de eficincia. Para cada uma dessas etapas utilizou-se um perodo de 9 dias.

 

2.2. Preparo da gua cinza sinttica

A produo da gua cinza sinttica, tambm denominada afluente neste estudo, foi utilizada com o intuito de avaliar a eficincia de remoo da DBO e DQO atravs da utilizao de filtros intermitentes de areia. Para a produo da gua foram empregues trs tipos de componentes: soluo concentrada, gua da torneira e efluente secundrio, sendo feita de acordo com Regulamentao NSF 350 para sistemas de tratamento de efluente (BRUURSEMA, 2011). A Tabela 1, a seguir, apresenta os itens utilizados para fabricao da soluo estoque.

 

Tabela 1 - Componentes da soluo concentrada

Componentes

NSF/ANSI

Quantidade/100L

Sabonete corporal

30g

Creme dental

3g

Desodorante

2g

Shampoo

19g

Condicionador

21g

cido ltico

3g

Limpador de banheiro

10g

Sabonete lquido

para mos

23g

Detergente lquido

para lavanderia

40 mL

Amaciante lquido

21 mL

Sulfato de sdio

4g

Bicarbonato de sdio

2g

Fosfato dissdico

4g

 

A fabricao da gua cinza sinttica ocorreu de forma diria, seguindo os componentes presentes na Tabela 2, perfazendo um total de 2,5 litros de gua cinza sinttica (afluente) ao dia, sendo a mesma mantida refrigerada durante o perodo de avaliao. Com relao ao efluente secundrio, este foi obtido da Lower Poplar Wastewater Treatment Plant localizada em Macon, Gergia.

 

Tabela 2 - Volumes de diluio

Volumes de diluio

Soluo concentrada

133 mL

gua da torneira

2317 mL

Efluente secundrio

50 mL

 

2.3. Confeco dos filtros

Com o intuito de proporcionar um mtodo de tratamento apresentando baixo custo, para a construo dos filtros intermitentes de areia foram utilizados materiais acessveis como tubos de PVC, areia e cascalho. Os filtros apresentavam trs tipos de dimetros, 3, 4 e 6 polegadas. A parte interna dos filtros era composta por 7,62 cm de cascalho, 76,2 cm de areia (nmero 20) e 5,08 cm de cascalho. Vale ressaltar que os dois grupos de filtros foram construdos utilizando o mesmo design como pode ser observado pelo desenho seccional e os filtros utilizados no estudo, como demonstrado na Figura 1 abaixo.

 

Figura 1 - Desenho seccional dos filtros(a), filtros do grupo 1(b) e filtros do grupo 2(c), respectivamente

 

 

2.4. Funcionamento dos filtros

Para o grupo 1, com dimetros diferentes, eram utilizados os seguintes volumes de gua cinza sinttica/afluente para carrega-los: 195, 335 e 760 mL para os filtros de 3, 4 e 6 polegadas de dimetro, respectivamente. O grupo 2, com dimetro de 4 polegadas, recebiam 205, 307 e 409 mL de gua cinza sinttica para os filtros de 24,5, 36,7 e 48,9 lpd m-, respectivamente. A Tabela 3 apresenta cada tipo de filtro mencionado acima.

 

Tabela 3 - Grupos de filtros intermitentes

 

Grupos

Dimetros (polegadas)

Taxas (lpd m-2)

Afluente (mL)

1

3

4

6

40,8 lpd m-

40,8 lpd m-

40,8 lpd m-

195

335

760

2

4

4

4

24,5 lpd m-

36,7 lpd m-

48,9 lpd m-

205

307

409

 

O desempenho dos filtros foi avaliado com base no monitoramento dos afluentes e efluentes da DQO e DBO. O teste de DQO, utilizado para medir a quantidade de produtos qumicos presentes na gua que podem ser oxidados, foi realizado a cada trs dias, afim de analisar o momento em que os filtros atingissem a estabilidade. J o teste da DBO foi utilizado para verificar a quantidade de matria orgnica disponvel para a oxidao bacteriana. Em outras palavras, uma medida da quantidade de alimento disponvel para as bactrias consumirem. O resultado da DQO ser maior que o resultado da DBO, na maioria das vezes, e utilizado como guia para a diluio da DBO.

 

2.5. Determinao da DQO

A anlise de DQO foi realizada com o equipamento Hach modelo DR 2800, e efetuada a cada trs dias. Atravs dos resultados de tais analises, foi calculada a taxa de diluio necessria para a execuo da DBO5. Para o procedimento de DQO, foram utilizados 2 frascos de branco (contendo gua deionizada) e 2 frascos para anlise de afluentes com medio de grande alcance; e 6 frascos para efluentes dos filtros, com medio de alcance ultra-baixo. O frasco em branco foi carregado com 2 mL de gua deionizada. Posterior a preparao dos frascos, os mesmos eram dispostos no Hach digestor de DQO, onde permaneciam por 2 horas. Aps este perodo, os frascos eram limpos usando lenos Kim Wipe e aps a limpeza era realizada a leitura atravs do equipamento Hach DR 2800. Por fim, cada valor de DQO obtido era armazenado em uma planilha no Excel para determinar o novo volume de DBO5 necessrio para cada garrafa.

 

2.6. Determinao da DBO

Para este experimento foi medido DBO e DBO5 das amostras dos dois tipos de filtros. Durante um perodo de 5 dias as mesmas eram armazenadas 20 C. A diferena entre as concentraes de oxignio no incio e no fim do perodo de incubao corresponde a concentrao DBO, em mg L-1.

Para o experimento, foram preparadas 24 garrafas por dia, que consistiam em trs garrafas para o afluente, trs para amostra de branco e trs amostras de cada um dos seis filtros intermitentes de areia. A garrafa em branco consistia de uma mistura de gua destilada e BOD Nutrient Buffer Pillows, sendo este reagente utilizado para preparar a gua de diluio da DBO5. J a garrafa de afluente continha determinada quantidade de gua cinza sinttica, e seu volume restante era preenchido com gua de diluio.

As garrafas correspondentes s amostras continham uma certa quantidade de efluente de cada filtro, sendo o valor calculado atravs da anlise de DQO, e o volume restante tambm era preenchido com gua de diluio.

Para realizar a medio do OD inicial foi utilizado o equipamento Hach modelo HQ440d. Aps a medio os valores eram anotados e salvos em uma planilha do Excel, em seguida, os frascos eram rotulados e armazenados em uma incubadora por cinco dias a uma temperatura de 20 C.

O clculo para o volume utilizado em cada filtro foi baseado no pressuposto de guas residuais. Assim, para o clculo do volume de gua cinza sinttica utilizado para cada filtro, foi utilizada a equao 1, e para o clculo dos valores de DBO5, utilizou-se a equao 2.

(1)

 

(2)

 

Sendo que o ODinicial o oxignio dissolvido antes da incubao (mg L-1), e ODfinal o oxignio dissolvido aps incubao de cinco dias (mg L-1) e v o volume de amostra.

Os resultados obtidos nas anlises de DQO e DBO e as taxas de remoo de eficincia foram submetidos a anlise estatstica de Tukey a 5% de probabilidade, com auxlio do software Minitab Statistical Software.

 

3 Resultados e Discusses

3.1. Filtros intermitentes de dimetros diferentes

Para a anlise estatstica foram levadas em considerao os resultados de DBO e DQO e suas respectivas taxas de eficincia de remoo da DBO e DQO do grupo 1, de 3, 4 e 6 polegadas de dimetros e submetidas a mesma taxa de carregamento hidrulico (40,8 lpd m-), como mostra a Tabela 4, a seguir.

 

Tabela 4 - Teste de Tukey 5%, para leitura dos parmetros avaliados (DBO, DQO e taxa de eficincia de remoo da DBO e DQO), no tratamento de gua cinza sinttica com a utilizao de filtros intermitentes de areia

 

 

 

DBO

DQO

Taxa de eficincia de remoo da DBO

Taxa de eficincia de remoo da DQO

BRANCO

Mdia

Desvio padro

Mximo

Mnimo

0,35 C

0,77

5,12

-4,40

-

-

-

AFLUENTE

Mdia

Desvio padro

Mximo

Mnimo

152,71 A

61,12

157,48

147,95

307,5 A

99,9

327,4

287,7

-

-

3

Mdia

Desvio padro

Mximo

Mnimo

8,98 BC

13,83

13,74

4,22

32,23 B

38,0

52,06

12,41

93,23 A

11,22

95,56

90,90

87,08 A

16,53

93,32

80,83

4

Mdia

Desvio padro

Mximo

Mnimo

12,79 B

22,60

17,55

8,03

39,75 B

53,71

59,58

19,93

90,26 A

17,99

92,59

87,93

83,95 A

22,83

90,20

77,71

6

Mdia

Desvio padro

Mximo

Mnimo

12,46 B

19,00

17,22

7,69

39,49 B

47,12

59,31

19,66

90,37 A

15,56

92,70

88,04

83,99 A

20,71

90,23

77,75

 

Mdias seguidas pela mesma letra, em uma coluna, no apresentam diferena significativa entre si, segundo teste de Tukey 5%.

 

Os dados apresentados na Tabela 5 demonstram que os trs filtros apresentaram reduo nos parmetros de DBO e DQO. Quanto a eficincia de remoo os resultados foram sempre superiores 80% tanto para DBO quanto DQO.

Quando submetidos os dados anlise estatstica de Tukey (p<0,05) (Tabela 5), possvel verificar que a eficincia de remoo da DBO e DQO, para os trs filtros, no apresentam diferenas significativas entre si, visto que compartilham a mesma letra. Entretanto, cabe salientar que o filtro com dimetro de 3 polegadas apresentou mdia semelhante amostra de branco na anlise de DBO. No obstante, levando em considerao que o afluente foi o que apresentou mdias de DBO e DQO significativamente maiores do que os filtros avaliados, independente do tipo de filtro utilizado, todos eles reduziram os valores de DBO e DQO, e apresentam-se como tima alternativa para sua finalidade. Todos valores de DBO do grupo 1 encontrados no experimento, aps a utilizao dos filtros intermitentes, se apresentam menores que 20 mg L-1, como comprovado por Dultra (2017) que em seu estudo com filtros intermitentes de areia para efluente obteve DBO abaixo de 20mg L-1.

As Figuras 2 e 3 demonstram o comportamento da eficincia de remoo da DBO e DQO apresentada pelos filtros no perodo avaliado.

 

Figura 2 - Grfico de eficincia de remoo da DBO para filtros com diferentes dimetros

Teste de eficincia

 

Teste de frias

 

 

Com base na Figura 2, observa-se que os filtros comeam a ganhar estabilidade aps 40 dias de experimento, demonstrando que as eficincias de remoo para os trs filtros evidenciam uma tendncia crescente. O grfico tambm demonstra que o filtro de 3 polegadas (linha azul) atinge nveis de eficincia mais altos num perodo de tempo menor quando comparado aos filtros de 4 e 6 polegadas (linhas laranja e cinza, respectivamente). Ao mesmo tempo, pode-se afirmar que aps o perodo de 60 dias, os trs filtros apresentaram eficincias acima de 90%. Sodamade, Longe e Sangodoyin (2015) relataram em seu estudo remoes de DBO de 90 a 95%, utilizando filtros de areia.

A fim de representar um sistema anlogo ao uso residencial, foram includas mais 2 etapas no perodo experimental, sendo o teste de frias e teste de eficincia. Estes executados por um perodo de 9 dias cada um. O primeiro representou a ausncia do uso do sistema, enquanto que o segundo representou uma utilizao do sistema acima do usual.

Relacionado ao teste de frias, possvel afirmar que aps esse perodo os filtros no apresentaram nenhuma mudana significativa no que diz respeito a eficincia de remoo da DBO. J para o teste de eficincia, os filtros apresentaram uma queda inicial quando comparado aos dias regulares de estudo, porm em seguida mantiveram a estabilidade atingida ao longo do estudo. Cabe destacar que o filtro de 3 polegadas foi o nico que demonstrou uma queda abaixo de 90% no teste de frias, quando comparado aos filtros de 4 e 6 polegadas.

 

Figura 3 - Grfico de eficincia de remoo de DQO para filtros com diferentes dimetros

 

 

De acordo com a Figura 3, observa-se que os filtros atingiram a estabilidade aps aproximadamente 90 dias de experimento para a eficincia de remoo da DQO. Demonstra ainda que as eficincias de remoo para os trs filtros evidenciaram uma tendncia crescente. Ao mesmo tempo, comprova-se ainda que aps esse perodo, os trs filtros apresentaram eficincias acima de 90%, corroborando com os resultados encontrados por Sabbah et al. (2003). Estes autores identificaram remoo consistente de 70-90% utilizando filtros intermitentes de areia para tratamento de efluentes.

Para a eficincia de remoo da DQO (Figura 3), o teste de frias mostrou que aps esse perodo, os filtros demonstraram uma reduo inicial com relao eficincia. Sendo que o filtro de 6 polegadas (linha cinza) apresentou eficincia abaixo de 90% quando comparado aos filtros de 3 e 4 polegadas (linha azul e laranja, respectivamente). J com relao ao teste de eficincia, os filtros demonstraram eficincias maiores neste perodo quando comparado aos dias regulares de estudo. Todavia, aps este momento, os resultados prosseguiram com mdias elevadas de eficincia.

 

3.2. Filtros intermitentes de dimetros iguais

A anlise estatstica dos resultados de DBO e DQO, bem como suas respectivas taxas de eficincia de remoo da DBO e DQO, tambm foram realizadas para o grupo 2 de filtros de mesmo dimetro e taxas de carregamento hidrulico diferentes (24,5, 36,7 e 48,9 lpd/m). A Tabela 5 a seguir apresenta os valores encontrados.

 

Tabela 5 - Teste de Tukey 5%, para leitura dos parmetros avaliados (DBO, DQO e taxa de eficincia de remoo da DBO e DQO), no tratamento de gua cinza sinttica com a utilizao de filtros intermitentes de areia

 

 

 

DBO

DQO

Taxa de eficincia de remoo DBO

Taxa de eficincia de remoo DQO

Branco

Mdia

Desvio padro

Mximo

Mnimo

0,37 C

0,67

3,66

-2,90

-

-

-

Afluente

Mdia

Desvio padro

Mximo

Mnimo

146,33 A

52,78

149,62

143,04

286,05 A

85,9

298,0

274,9

-

-

24,5 lpd m-2

Mdia

Desvio padro

Mximo

Mnimo

4,96 BC

11,64

8,26

1,67

18,05 B

20,02

29,06

6,51

96,42 A

10,03

97,71

95,13

92,98 A

8,25

95,22

90,74

36,7 lpd m-2

Mdia

Desvio padro

Mximo

Mnimo

5,54 BC

13,33

8,82

2,25

20,35 B

21,70

31,85

8,76

96,14 A

10,34

97,43

94,86

92,08 A

9,10

94,32

89,84

48,9 lpd m-2

Mdia

Desvio padro

Mximo

Mnimo

7,50 B

19,81

10,79

4,21

24,74 B

22,85

36,38

13,10

95,12 A

10,67

96,41

93,83

90,34 A

9,82

92,59

88,08

Mdias seguidas pela mesma letra, em uma coluna, no apresentam diferena significativa entre si, segundo teste de Tukey 5%.

 

Analisando os valores da Tabela 5 possvel inferir que a utilizao de filtros intermitentes com taxas de carregamento hidrulico distintas tambm obteve reduo da DBO. Logo, o tratamento se mostra eficiente visto que apresentou resultados considerveis de reduo do parmetro avaliado.

Aps submeter os dados anlise estatstica de Tukey (p<0,05), mencionados na Tabela 5, possvel afirmar que para o parmetro de DBO, o filtro com taxa de 48,9 lpd m-2 apresentou resultados significativamente diferentes quando comparados aos filtros de 24,5 e 36,7 lpd m-2. Alm disso, os filtros com taxas de 24,5 e 36,7 lpd m-2 demonstraram ainda semelhanas amostra de branco.

No tocante anlise de DQO, os trs filtros apresentam-se semelhantes entre si, no demonstrando nenhuma diferena significativa.

Com referncia a anlise de DBO os trs filtros apresentaram mdias menores que 10 mg L-1, o que de acordo com os padres da USEPA (2012) indicam a viabilidade de reuso para o parmetro analisado.

Com relao s anlises de eficincia de remoo da DBO, os trs filtros apresentaram comportamento semelhante, exibindo eficincia de remoo mdia acima de 95%. Do mesmo modo, para a anlise de eficincia de remoo de DQO, os trs filtros apresentaram eficincia semelhante entre si, com remoo mdia acima 90%. Segundo Boller (1993), filtros de areia apresentam melhor eficincia quando apresentam menores taxas de carregamento hidrulica, porque as taxas menores so cruciais para reter partculas que so gravitacionalmente depositadas na superfcie do meio.

As Figuras 4 e 5 demonstram o comportamento da eficincia de remoo da DBO e DQO apresentada pelos filtros no perodo avaliado.

 

Figura 4 - Grfico de eficincia de remoo de DBO para filtros com mesmos dimetros e taxas de carregamento hidrulico diferentes

 

 

A Figura 4 demonstra que, aps quase 70 dias do experimento, possvel afirmar que os trs filtros demonstram uma tendncia de aumento em sua eficincia, manifestando um ciclo estvel. Tambm possvel concluir que o filtro de 24,5 lpd m-2 (linha cinza) apresentou percentuais de remoo maiores num curto perodo de tempo quando comparado aos filtros de 36,7 e 48,9 lpd m-2 (linha laranja e azul, respectivamente). No obstante, todos os filtros demonstraram expressiva eficincia de remoo da DBO e maiores que 90%, depois de alcanada a estabilidade.

No que tange o teste de frias, para a eficincia de remoo da DBO, aps o perodo de descanso apenas o filtro de 48,9 lpd m-2 (linha azul) apresentou uma reduo. No entanto, esse valor no chega a ser significativo visto que o filtro apresenta remoo de 95% aps esse perodo. J para o teste de eficincia, os trs filtros apresentaram uma reduo na eficincia nos primeiros dias de anlise. Contudo, observa-se que o filtro de taxa 24,5 lpd m-2 (linha cinza) foi nico a apresentar percentual menor que 90% nesse perodo. Ainda assim, ao final desta etapa os trs filtros apresentaram mdias com percentual acima de 90%.

 

Figura 5 - Grfico de eficincia de remoo de DQO para filtros com mesmos dimetros e taxas de carregamento hidrulico diferentes

 

A anlise da Figura 5 permite afirmar que para a eficincia de remoo da DQO, para os trs filtros apresentaram certa estabilidade aps aproximadamente 100 dias de experimento, demonstrando uma tendncia crescente quanto aos percentuais de remoo.

valido observar que, mais uma vez o filtro de 24,5 lpd m-2 (linha cinza) atinge o momento estvel num perodo de tempo menor quando comparado aos filtros de 36,7 e 48,9 lpd m-2 (linha laranja e cinza, respectivamente). Contudo, aps a estabilidade os trs filtros apresentam algumas variaes, porm expressivas eficincias de remoo, acima de 90% at o fim do estudo.

A respeito do teste de frias, possvel afirmar que o filtro de 48,9 lpd m-2 (linha azul) foi o nico que denotou uma reduo menor que 90% aps esse perodo de descanso. No entanto, nos dias posteriores os trs filtros apresentaram funcionamento estvel e eficincia de remoo com percentuais acima de 90%. J para o teste de eficincia, ambos os filtros demonstraram eficincias mais elevadas que os dias regulares, e ao final do teste os trs filtros sofreram reduo em sua eficincia, porm no relevante, visto que aprestaram percentuais maiores que 90%.

 

3.3. Anlise estatstica entre os dois tipos de filtros

A Tabela 6 abaixo apresenta comparativamente as mdias encontradas para os dois grupos de filtros intermitentes de areia, levando em considerao as variveis de DBO, DQO e taxa de eficincia de remoo da DBO e DQO.

Para a anlise de DBO percebe-se que os filtros de 4 e 6 polegadas demostraram ser significativamente diferentes quando comparados aos filtros de 3 polegadas e aos filtros do grupo 2. Entretanto, os filtros do grupo 2 e o de 3 polegadas (do grupo 1) demonstraram semelhana em relao amostra de branco.

Ao avaliar o parmetro DQO os resultados indicam que todos os grupos de filtros obtiveram resultados semelhantes, sem nenhuma diferena significativa entre si.

 

Tabela 6 - Teste de Tukey 5%, analisando as variveis DBO, DQO e taxa de eficincia de remoo da DBO e DQO entre os dois tipos de filtros intermitentes de areia

 

 

DBO

DQO

Taxa de eficincia de remoo da DBO

Taxa de eficincia de remoo da DQO

Branco

C

-

-

-

Afluente

A

A

-

-

3

BC

B

AB

AB

4

B

B

B

B

6

B

B

B

B

24,5 lpd m-2

BC

B

A

A

36,7 lpd m-2

BC

B

A

AB

48,9 lpd m-2

BC

B

A

AB

Mdias seguidas pela mesma letra, em uma coluna, no apresentam diferena significativa entre si, segundo teste de Tukey 5%.

 

A respeito da taxa de eficincia de remoo da DBO, a Tabela 6 indica que o filtro de 3 polegadas o nico que possui semelhanas com os filtros do grupo 1 e 2. Demonstra ainda que os filtros com dimetros de 4 e 6 polegadas so significativamente diferentes quando comparados aos filtros do grupo 2 e o de 3 polegadas. J o grupo 2 so significativamente diferentes quando comparados aos filtros de 4 e 6 polegadas.

Com referncia taxa de eficincia de remoo da DQO possvel verificar que novamente o filtro de 3 polegadas apresenta semelhana estatstica quando comparado aos filtros de 4 e 6 polegadas, apresentando ainda semelhanas com o grupo 2. J os filtros de 4 e 6 polegadas apresentam diferenas significativas em relao ao filtro de 3 polegadas e ao grupo 2. Os filtros de 3 polegadas, 36,7 e 48,9 lpd m-2 so semelhantes entre si, enquanto que o filtro de 24,5 lpd m-2 significativamente diferente do grupo 2 e dos filtros de 4 e 6 polegadas.

O grupo 1 apresentou valores de eficincia de remoo para DBO acima de 90%, j para eficincia de remoo da DQO os filtros apresentaram eficincia mdia acima de 80%. Tais anlises demonstram que o dimetro dos filtros no considerado um fator significativo para a questo do tratamento, visto que os trs filtros apresentaram eficincias semelhantes. No entanto, cabe ressaltar que para o parmetro de DBO o filtro de 3 polegadas apresentou semelhanas com amostra de branco. Alm disso, a partir da mdia de DBO tambm se pode inferir que o mesmo filtro se apresenta de acordo com os padres de reutilizao, j que apresenta mdia de aproximadamente 9 mg L-1. Segundo o padro estabelecido pela USEPA (2012), o limite mximo de 10 mg L-1. J os filtros de 4 e 6 polegadas, apresentaram mdias de aproximadamente 13 mg L-1, sendo inviveis para reutilizao segundo o padro de reuso para DBO.

O grupo 2 apresentou menores mdias e melhores resultados de eficincia quando comparados com o grupo 1 de filtros. As anlises demonstraram que os filtros de 24,5 e 36,7 lpd m-2 apresentaram semelhana com a amostra de branco, o que indica que os filtros apresentam tratamento melhor quando comparados ao filtro de 48,9 lpd m-2. Os dados tambm permitem inferir que as diferentes taxas de carregamento foram fatores determinante na eficincia de remoo dos parmetros de DBO e DQO. Cabe ainda ressaltar que para o grupo 2 de filtros, tanto a eficincia de remoo da DBO quanto DQO obtiveram percentuais mdios acima de 90%. Segundo a mdia de DBO tambm se pode concluir que os filtros de 24,5, 36,7 e 48,9 lpd m-2 apresentam-se de acordo com os padres de reutilizao, pois possuem mdias de aproximadamente 5,5 e 8 mg L-1 de DBO5 em conformidade com o padro USEPA (2012).

Fica evidente diante dos dados apresentados que o grupo 2, apesar de apresentar eficincia semelhante ao grupo 1, possui eficincias de remoo mais altas para os parmetros de DBO e DQO.

 

 

4 Concluses

Este estudo visou avaliao de duas propriedades dos filtros intermitentes de areia no tratamento de águas cinzas sintticas: remoo de DBO e DQO. A partir do levantado, pde-se constatar que:

(I) A reduo da concentrao de DBO e DQO ocorreu de forma considervel;

(II) Os dimetros dos filtros de areia no se apresentam significativos na eficincia de remoo;

(III) A taxa de carregamento hidrulica demonstrou ser um fator determinante para este trabalho, pois comprova remoo de eficincia da DBO e DQO acima de 90% para os trs filtros do grupo 2;

(IV) No foram identificados problemas com relao entupimento para nenhum dos grupos de filtros analisados;

(V) Apenas o grupo 2 de filtros obteve resultados de acordo com o padro de reuso USEPA (2012) para o parmetro de DBO. No grupo 1, apenas o filtro de 3 polegadas se apresentou em conformidade com tal padro.

 

 

5 Consideraes Finais

Os filtros de areia se apresentaram uma tima alternativa para reutilizao de guas cinzas sintticas, pois alm de promover alta eficincia de remoo da DBO e DQO, auxiliam na diminuio do uso da gua potvel por meio da reutilizao de uma gua com qualidade inferior e tornam atrativos os investimentos do sistema por apresentar procedimentos simples e baixo custo de implantao. Demonstram-se uma maneira vlida para testes e aprimorao de trabalhos desenvolvidos no Brasil, para o tratamento de efluentes domsticos. No entanto, cabe frisar que imprescindvel e ideal a criao de leis especficas para guas residurias como a gua cinza, no Brasil.

Para os parmetros analisados, DBO e DQO, os dois grupos de filtros se apresentaram eficientes para o tratamento da gua cinza sinttica, apresentando eficincia de remoo acima de 80%, o que os tornam um tratamento vivel. No entanto, para indicar seu uso propriamente dito so necessrias anlises adicionais como os parmetros de turbidez, slidos dissolvidos, pH, etc. com o intuito de validar a reutilizao dos filtros para o reuso.

Recomenda-se a realizao de estudos mais aprofundados para a avaliao de outras propriedades destes equipamentos no tratamento de águas cinzas.

 

 

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