MELHORIA DA QUALIDADE DA GUA TRATADA E AUMENTO DA CAPACIDADE DE ETAS ATRAVS DA ESCOLHA ADEQUADA DE COAGULANTES E AUXILIARES, EM GUAS COM ALCALINIDADE ALTA.

VI Seminrio Estadual Sobre Saneamento e Meio Ambiente SESMA

II-24 - CARACTERSTICAS DA GUA DA CHUVA NA REGIO METROPOLITANA DE VITRIA PARA O APROVEITAMENTO NO POTVEL EM EDIFICAESKarla Ponzo Vaccari

Engenheira Civil pela Universidade Federal do Esprito Santo - UFES (2003), Aluna de Mestrado do Programa de Ps Graduao em Engenharia Ambiental da UFES, Bolsista CNPq.

Thais Cardinali Rebouas

Biloga pela Faculdade de Sade e Meio Ambiente - FAESA (2004). Pesquisadora do Programa PROSAB 4, Tema 5, Bolsista de Apoio Tcnico de Nvel Superior CNPq.

Pricila Bolsoni

Graduanda de Engenharia civil pela Universidade Federal do Esprito Santo. Aluna de Iniciao Cientfica, Bolsita PIBIQ CNPQ.

Fernanda Bastos

Farmacutica pela UNIVIX (2003). Pesquisadora voluntria do Laboratrio de Saneamento da UFES.

Ricardo Franci Gonalves (1)Engenheiro Civil e Sanitarista - UERJ (1984), ps-graduado em Enga de Sade Pblica - ENSP/RJ (1985), DEA Cincias do Meio Ambiente - Universidade Paris XII, ENGREF, ENPC, Paris (1990), Doutor em Engenharia do Tratamento e Depurao de guas - INSA de Toulouse, Frana (1993), Prof. Adjunto do DEA e do Programa de Ps Graduao em Engenharia Ambiental - UFES

Endereo(1): Departamento de Engenharia Ambiental Universidade Federal do Esprito Santo Agncia FCAA Vitria ES CEP.: 29060-970 Brasil Tel.: +55-(027) 3335-2860 - Fax: +55- (027) 3335-2165 e-mail: franci@npd.ufes.brRESUMO

A gua um dos elementos mais importantes da natureza, sendo essencial tanto existncia e ao bem-estar do homem quanto manuteno dos ecossistemas, entretanto a mesma se distribui de forma bastante irregular pelo planeta ocasionando a falta deste recurso natural em diversos locais. A escassez da gua resultado do consumo cada vez maior, do mau uso que se faz dos recursos naturais, do desmatamento, da poluio, do desperdcio, da falta de polticas pblicas que estimulem o uso sustentvel. A crescente degradao dos recursos hdricos causada por aes antropognicas torna parte da gua imprpria para alguns usos mais nobres como o abastecimento de gua para a populao fazendo assim com que diversas cidades brasileiras tenham dificuldades em manter de forma estvel e com qualidade este servio. No sentido de solucionar este problema, o desenvolvimento de novos modelos de saneamento se impe estrategicamente na busca de uma sociedade auto-sustentvel. Solues que preservam a quantidade e a qualidade da gua passam necessariamente por uma reviso do uso da gua nas residncias, tendo como meta a reduo do consumo de gua potvel. Sendo assim, a busca por fontes alternativas de gua, como a gua da chuva, que visam solucionar o problema de escassez se faz extremamente necessria principalmente em reas urbanas onde a demanda aumenta a cada dia. Diante deste fato surge a dvida com relao qualidade da gua da chuva, pois a mesma influenciada por fatores como a localizao geogrfica e a presena de cargas poluidoras como a fumaa que sai das chamins das indstrias e dos automveis. Sendo assim, o presente trabalho tem como objetivo caracterizar a gua da chuva para utiliz-la como fonte de abastecimento para fins no potveis em reas urbanas, visando a reduo do consumo de gua potvel nos edifcios. Conforme destaca a literatura, observou-se que a gua da chuva apresenta valores de dureza relativamente baixos sendo assim uma gua mole. Na maioria dos parmetros os valores mdios encontrados nas amostras do telhado so maiores do que nas amostras da precipitao livre, e dentre os elementos qumicos o que apresentou maior valor foi o cloreto, o que pode ser explicado pela proximidade da regio de coleta do mar e de grandes indstrias. Constatou-se tambm que os primeiros milmetros de chuva so os mais poludos e que realizando o seu descarte, a gua a ser armazenada apresenta boa qualidade.

PALAVRAS-CHAVE: gua de chuva, Caracterizao, Fonte Alternativa de gua.

INTRODUO

A gua um recurso natural de suma importncia que se distribui pelo planeta de forma extremamente desigual, sem contar que apenas uma pequena parcela da mesma constituda de gua doce e est facilmente disponvel para ser utilizada nas atividades humanas. Associado a esta realidade observa-se ainda a crescente degradao dos recursos hdricos causada por aes antropognicas tornando parte da gua imprpria para alguns usos mais nobres como o abastecimento de gua para a populao. Outro aspecto importante o aumento da demanda por este recurso, ocasionado pelo crescimento populacional e pelo crescimento das cidades que ocorre muitas vezes de forma desordenada, alm disso, o desenvolvimento industrial e agrcola tambm contribui para aumentar significativamente esta demanda. Diante deste panorama, cresce a necessidade de se encontrar meios e formas de preservar a gua potvel, reservando esta para ser utilizada apenas para os fins mais nobres, os tambm chamados usos potveis. As solues que preservam a quantidade e a qualidade da gua passam necessariamente por uma reviso do uso da gua nas residncias, tendo como meta a reduo do consumo de gua potvel.Cita-se como soluo para o problema de escassez da gua o uso de fontes alternativas como a dessalinizao da gua do mar, o reso de guas residurias e o aproveitamento da gua da chuva. Esta ltima se caracteriza por ser uma das solues mais baratas e simples para preservar a gua potvel, sendo tambm uma alternativa para o controle de enchentes, grave problema em regies com grandes reas pavimentadas.

A utilizao da gua da chuva nas edificaes uma prtica antiga que perdeu fora quando da implementao dos sistemas pblicos de abastecimento, entretanto atualmente a sua utilizao voltou a ser realidade fazendo parte da gesto moderna de grandes cidades e de pases desenvolvidos. Vrios pases europeus e asiticos utilizam amplamente a gua da chuva nas residncias, pois sabe-se que a mesma possui qualidade compatvel com usos importantes como a descarga de vasos sanitrio, a lavagem de roupas, caladas e carros e a rega de jardins.

A qualidade da gua da chuva influenciada por fatores como a localizao geogrfica (proximidade do oceano), presena de vegetao, condies meteorolgicas (regime dos ventos), estao do ano, presena de carga poluidora. Em regies prximas aos oceanos existe uma maior probabilidade de encontrar sdio, potssio, magnsio e cloro na gua da chuva, j em regies com grandes reas no pavimentadas, ou seja, grandes reas de terra provavelmente estaro presentes na gua da chuva partculas de origem terrestre como a slica, o alumnio e o ferro. Alm disso, alguns elementos podem aparecer em decorrncia de emisses biolgicas como o nitrognio, o carbono e o enxofre em virtude de degradao de matria orgnica por bactrias.

Regies agrcolas podem ter o inconveniente da gua da chuva carrear os aerossis de agrotxicos e pesticidas lanados nas plantaes. Em contrapartida, regies densamente urbanizadas e industrializadas apresentam em sua atmosfera compostos poluentes como os xidos de enxofre e de nitrognio, monxido de carbono, hidrocarbonetos, material particulado entre outros, os quais sofrem transformaes, so levados pelos ventos por quilmetros de distncia e so carreados quando da precipitao da chuva, podendo inclusive ocasionar o fenmeno da chuva cida.

A literatura mostra diferentes resultados de avaliao da qualidade da gua da chuva. Enquanto alguns autores concluram que a gua da chuva que cai na superfcie dos telhados poluda (ZILLICH, 1991; LESCHBER et al, 1991; GOOD, 1993), outros autores encontraram um baixo potencial de poluio associado mesma (SHINODA, 1990; KREJCI et al, 1990).As tcnicas para coleta da gua da chuva podem ser classificadas em trs categorias, sendo elas: coleta de telhado, coleta do solo e coleta de represa (LEE, 2000). O sistema de coleta da gua da chuva por telhado o mais simples, sendo constitudo basicamente por telhado, calhas e reservatrio. O telhado a rea de captao da chuva, as calhas e tubulao conduzem a gua da chuva para o reservatrio responsvel pelo armazenamento da mesma o qual pode ficar sobre o terreno ou enterrado.

O sistema de coleta atravs da superfcie do cho pode ser empregado em locais com grande rea superficial dotado de inclinao. Deve-se construir tambm rampas ou canais para direcionar a gua da chuva para dentro do reservatrio. A principal desvantagem desse sistema de coleta que a gua da chuva coletada se contamina mais facilmente, ou seja, ela acaba sendo uma gua mais suja. Alm disso, esse sistema restringe o tipo de reservatrio que pode ser apenas enterrado. O sistema de coleta da gua da chuva por represamento consiste em reter a gua da chuva por meio de barragens de concreto. Esse sistema composto, preferencialmente, por represas de pequena escala em crregos no contnuos (intermitentes), e/ou por barragens sub-superficiais construdas abaixo do nvel da superfcie para capturar o fluxo de um aqfero. Geralmente, a coleta da gua da chuva por meio de barragem no muito praticada por ser tratar de um sistema mais complexo e mais oneroso. Para realizar a coleta e o armazenamento da gua da chuva preciso ter ateno aos detalhes e tomar alguns cuidados como, por exemplo, evitar que folhas e materiais grosseiros cheguem ao reservatrio de armazenamento final. Isso pode ser realizado de maneira simples promovendo a remoo desses materiais atravs da reteno dos mesmos por meios de telhas ou grades com abertura de 0,2mm a 1,0mm (The Rainwater Technology Handbook, 2001 apud TOMAZ, 2003).

Outra etapa importante da coleta da gua da chuva e que garante a qualidade da gua armazenada no reservatrio a remoo da primeira chuva que a chuva mais poluda, responsvel pela lavagem da atmosfera e da superfcie de captao. importante que esta primeira gua seja eliminada, esse processo denominado de auto-limpeza da gua da chuva que consiste em descartar os primeiros milmetros de chuva, sendo este processo geralmente realizado utilizando-se um reservatrio de volume conhecido. Na Flrida para cada 100 m de superfcie de captao elimina-se 40 litros de chuva. Segundo Dacach (1990), o reservatrio de primeira chuva deve ter capacidade para armazenar de 0,8 a 1,5 L/m de rea de captao. Em Guarulhos elimina-se 1,0 L/m, ou seja, 1mm de chuva para cada 100m. Os reservatrios de remoo de primeira chuva tambm so conhecidos como reservatrios de auto-limpeza. Aps realizado o processo de auto-limpeza a gua da chuva direcionada ao reservatrio de armazenamento ou cisterna que pode ter em sua entrada uma tela fina para remoo de pequenas impurezas, esse reservatrio deve ser dotado ainda de um extravasor. Um processo de desinfeco final da gua da chuva s recomendado em casos extremos quando esta gua for utilizada para fins potveis, o que ocorre em regies onde a falta dgua castiga a populao, como em alguns pases da frica, levando pessoas a morte por desidratao. Outro cuidado importante na utilizao da gua da chuva nas edificaes proceder a identificao da tubulao de gua no-potvel e garantir que a gua desta tubulao no entre em contato com a gua potvel. Este trabalho tem como objetivo caracterizar a gua da chuva para utiliz-la como fonte de abastecimento para fins no potveis em reas urbanas, visando a reduo do consumo de gua potvel nos edifcios.MATERIAIS E MTODOS

Esta pesquisa foi desenvolvida no Parque Experimental da Estao de Tratamento de Esgoto (ETE) onde construiu-se um prdio com rede dupla de gua, sendo uma destinada a receber gua potvel da concessionria atendendo os lavatrios e chuveiros e outra destinada a receber gua de reso alimentando os vasos sanitrios e mictrios. Para a captao da gua da chuva utilizou-se o telhado desse prdio com uma rea de projeo de, aproximadamente, 80m construdo com telha metlica dotado de duas guas com inclinao de 5%.

A gua da chuva foi coletada atravs de calhas e direcionada por meio de condutores verticais e horizontais a uma peneira auto-limpante responsvel pela remoo dos materiais grosseiros como folhas e galhos. Em seguida, a gua chegava ao reservatrio de primeira chuva, no qual os primeiros milmetros de chuva, ou seja, a chuva mais poluda era armazenada. Completado o volume do reservatrio de primeira chuva a gua seguia para o reservatrio final de 1000 L passando antes por uma tela de nylon fina para remoo de partculas menores, garantindo assim que a primeira chuva no entrasse em contato com a chuva de melhor qualidade a ser armazenada. A caracterizao qualitativa da chuva foi realizada em primeira etapa com amostras de dois pontos, sendo um da precipitao livre e outro do telhado sem que fosse retido qualquer material presente no mesmo. Ou seja, nesta etapa no eliminou-se nem as folhas e galhos e nem a primeira chuva responsvel por lavar o telhado. Com as amostras foram realizadas 21 anlises fsico-qumicas e microbiolgicas, os parmetros analisados foram SST, ST, DQO, DBO, OD, turbidez, pH, temperatura, condutividade, acidez, alcalinidade, dureza, cloretos, sulfatos, amnia, nitrato, nitrito, fsforo total, Escherichia coli, coliformes termotolerantes e coliformes totais. As anlises foram realizadas de acordo com as metodologias estabelecidas pelo Standard Methods for Examination of Water and Wastewater (1995).Para a coleta das amostras de chuva da precipitao livre, ou seja, antes de atingir o telhado, utilizou-se 2 caixas dgua de 150 L cada cobertas por uma tela de nylon, as quais eram abertas somente quando se iniciava a precipitao da chuva, permanecendo fechadas durante o perodo de estiagem.

Na segunda etapa de caracterizao foram coletadas amostras de chuva em trs pontos, sendo eles antes de atingir o telhado (precipitao livre), no reservatrio de primeira chuva e na cisterna aps passar por um filtro de tela.Tambm estudou-se o volume de chuva necessrio para promover a limpeza da atmosfera, outro fator importante na caracterizao da gua da chuva. Para a realizao desta etapa foram coletados separadamente o primeiro, o segundo, o terceiro milmetro de chuva e a chuva restante em reservatrios distintos. Nesta etapa os parmetros analisados foram: temperatura, pH, condutividade, acidez, cloretos, sulfatos, amnia, nitrito e nitrato.

RESULTADOS E DISCUSSO

Na primeira etapa de caracterizao da gua da chuva realizada entre os meses de julho a novembro de 2004, verificou-se a diferena de qualidade entre as amostras de precipitao livre e as amostras de gua do telhado (Tabela 1). As amostras da precipitao livre permitem caracterizar a deposio mida dos materiais presentes na atmosfera, que nada mais do que a remoo das substncias dispersas na atmosfera atravs da chuva. J a chuva coletada do telhado sofreu influncia tanto da deposio seca de materiais, que a remoo dos materiais presentes na atmosfera pelo efeito da gravidade que ocorre nos perodos de estiagem quanto da deposio mida dos mesmos promovida durante a chuva. Sendo assim, pode-se dizer que as amostras da precipitao livre possibilitam caracterizar os materiais e contaminantes presentes na atmosfera e as amostras do telhado caracterizam todo o material em deposio sobre o mesmo acrescido dos materiais presentes na atmosfera trazidos pela chuva.

Na maioria dos parmetros os valores mdios encontrados nas amostras do telhado so maiores do que nas amostras da precipitao livre, mostrando com isso que a gua da chuva piora sua qualidade ao passar pelo telhado, carreando o material decorrente da deposio seca ali situado. Dentre os elementos qumicos o que apresentou maior valor foi o cloreto, o que pode ser explicado tanto pela proximidade do mar quanto pelas emisses atmosfricas, j que a regio tambm fica prxima a grandes indstrias. As amostras apresentaram valores de dureza relativamente baixos conforme descreve a literatura, sendo esta uma importante caracterstica da chuva, pois viabiliza a sua utilizao inclusive em indstrias que muitas vezes precisam que este parmetro seja prximo a zero. Observa-se tambm um aumento do pH, da alcalinidade e da dureza quando a chuva passa pelo telhado. Com relao aos resultados das anlises microbiolgicas da 1 etapa, as amostras da precipitao livre apresentaram ausncia de E. coli, Coliformes Termotolerantes e Coliformes Totais para todas as anlises. Para as amostras do telhado, de 06 amostras coletadas apenas 01 apresentou resultado positivo para E. coli com valor de 2,0x100 NMP/100 ml. J para a anlise de Coliformes Termotolerantes, das 18 coletas, apenas 08 apresentaram resultados positivos com valor mximo de 5x101 NMP/100 ml e para Coliformes Totais as 06 amostras apresentaram resutado positivo variando de 3x100 a 1,5 x102 NMP/100 ml. Os resultados microbiolgico apresentados esto abaixo do limite mximo estabelecido na Resoluo CONAMA n575/05 para corpos dgua classe 2.

Tabela 1 Resultado das anlises da 1 etapa de caracterizao da gua da chuva.

Os resultados da 2 etapa de caracterizao da gua da chuva realizada entre os meses de dezembro de 2004 a maio de 2005 esto ilustrados nos grficos 1a, 1b e 1c abaixo, onde comprova-se o descrito na literatura, que a primeira chuva realmente mais poluda pois a mesma responsvel por lavar tanto a atmosfera quanto a superfcie de captao da mesma.

Assim como na 1 etapa, observa-se que a chuva ao passar pelo telhado se torna mais alcalina e tambm contm maior dureza. Mas a partir do momento que se remove a primeira chuva as caractersticas da gua da chuva no reservatrio voltam a ser satisfatrias adquirindo qualidade compatvel para ser utilizada para fins no potveis, apresentando valor mdio de turbidez de 0,5 UNT, valor esse que na 1 etapa, sem a remoo da primeira chuva era de 12,3 UNT.

A chuva em regies no contaminadas por emisses antropognicas apresenta pH de, aproximadamente, 5,6, sendo portanto levemente cida devido a dissoluo do CO2 atmosfrico (ANDRADE et al, 1990). Na 2 etapa o pH mdio da precipitao livre foi de 5,4. Portanto, no pode dizer que a chuva nesta regio seja cida pois considera-se chuva cida aquela com pH igual ou inferior a 5,0. Entretanto, com os valores de pH apresentados, tanto para a precipitao livre quanto para a primeira chuva e para a chuva armazenada, percebe-se claramente que a mesma apresenta contaminao, pois quando o pH da chuva apresenta valores acima ou abaixo de 5,6 caracteriza que a regio apresenta compostos de origem antropognica na atmosfera que alteram as caractersticas naturais da mesma.

Conclui-se que, removendo a primeira chuva, garante-se gua no reservatrio final de boa qualidade para ser utilizada nos usos no potveis. Para finalizar a caracterizao da gua da chuva faz-se necessrio realizar uma srie de anlises de metais pesados para identificar melhor o grau de contaminao da mesma.

Grficos 1a, b, c Resultado das anlises da 2 etapa de caracterizao da gua da chuva.

A tabela 2 mostra resultado de estudos realizados em outros locais, sendo que para os trs primeiros as amostras foram coletadas da precipitao livre e apenas o quarto utilizou um telhado para captao da chuva. Comparando-se os valores de pH da chuva de Vitria com as outras cidades do Brasil observa-se que os valores de Vitria apresentaram pH superior indicando provavelmente um menor grau de contaminao.

Tabela 2 Comparao com os resultados de outros autores.

AutorLocal de EstudoPonto de ColetaParmetros (valores mdios)

pHCloretosSulfatoAmniaNitrato

MELLO, W. Z. (2001)Rio de JaneiroAtmosfera5,183,8052,9-18,90

FORTI, M. C. et al (1990)So PauloAtmosfera5,00,942,48-2,77

LUCA, S. J. et al (2000)Porto AlegreAtmosfera6,33,073,340,400,33

HANDIA, L. et al (2003)ZambiaTelhado7,36,001,69-5,11

Nosso trabalhoVitriaAtmosfera6,75,75,80,670,32

Telhado6,914,513,30,480,34

O resultado do estudo realizado para identificar o volume de chuva necessrio para promover a limpeza da atmosfera encontra-se na tabela 3 abaixo. Observa-se que removendo o primeiro milmetro de chuva, o segundo milmetro j apresenta grandes redues na maioria dos parmetros, exceto para amnia onde a reduo observada a partir da remoo do 3 milmetro de chuva. Tal fato pode explicar o valor elevado do pH (6,1) se comparado com o valor de pH da chuva em equilbrio com o CO2 (5,6), visto que a amnia tem caracterstica bsica.

Observa-se tambm uma grande reduo nos valores de condutividade, de cloretos, de sulfato e de nitrato mostrando assim que os primeiros milmetros de chuva lavam a atmosfera fazendo com que a chuva restante tenha melhor qualidade.

Tabela 3 Resultado das anlises da precipitao livre.

CONCLUSES

A qualidade da gua da chuva influenciada por diversos fatores sendo o principal deles a localizao geogrfica do ponto de coleta, reas extremamente industrializadas contaminam a chuva com seus lanamentos para a atmosfera.

Na primeira etapa de caracterizao da gua da chuva realizada entre os meses de julho a novembro de 2004, verificou-se que as amostras da precipitao livre permitem caracterizar a deposio mida dos materiais presentes na atmosfera, que nada mais do que a remoo das substncias dispersas na atmosfera atravs da chuva. J a chuva coletada do telhado sofreu influncia tanto da deposio seca de materiais, que a remoo dos materiais presentes na atmosfera pelo efeito da gravidade que ocorre nos perodos de estiagem quanto da deposio mida dos mesmos promovida durante a chuva. Constatou-se assim a piora da qualidade da gua da chuva aps passar pela superfcie de captao.O reservatrio de primeira chuva promove a reteno de grande parte das impurezas presentes no telhado, melhorando assim a qualidade da chuva a ser armazenada.

A chuva na regio de Vitria, em mdia, no apresentou caractersticas cidas. Entretanto observa-se que compostos de origem antropognica presentes na atmosfera alteraram as caractersticas naturais da gua da chuva.

Observou-se uma grande reduo nos valores de condutividade, de cloretos, de sulfato e de nitrato do primeiro para o segundo milmetro de chuva, concluindo assim que este apresenta qualidade superior ao primeiro milmetros de chuva.

A chuva uma fonte de gua gratuita que no pode ser negligenciada nos dias de hoje, entretanto o seu uso deve ocorrer de forma controlada e para fins no potveis, na Regio Metropolitana de Vitria. Alm disso, preciso desenvolver normas e critrios de uso e conservao da mesma como identificar a tubulao com cor diferente e garantir a integridade da cisterna, tudo isso visando a garantia da qualidade e minimizando problemas de contaminao.REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

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16. ZILLICH, G. Requirements for rainwater in Lower Saxony (in German). Berichte der Abwassertechnischen Vereinigung, 41, p. 609-613, 1991.

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