qualidade da água da chuva com barreira de proteção

10o SIMPÓSIO BRASILEIRO DE CAPTAÇÃO E MANEJO DE ÁGUA DE CHUVA
Belém - PA - Brasil
QUALIDADE DA ÁGUA DA CHUVA COM BARREIRA DE PROTEÇÃO INSTALADA EM UM
SISTEMA DE CAPTAÇÃO E ARMAZENAMENTO DE ÁGUAS PLUVIAIS
Rodrigo Mazza GUIMARÃES (UERJ (RJ))
Alfredo Akira OHNUMA JR (UERJ (RJ))
Luciene PIMENTEL DA SILVA (UERJ (RJ))
Daniele Maia BILA (UERJ (RJ))
Rayssa V. Berquó JACOB (UERJ (RJ))
Bruno Cesar Silva ROCHA (UERJ (RJ))
QUALIDADE DA ÁGUA DA CHUVA COM BARREIRA DE PROTEÇÃO
INSTALADA EM UM SISTEMA DE CAPTAÇÃO E ARMAZENAMENTO DE
ÁGUAS PLUVIAIS
Rodrigo Mazza GUIMARÃES1; Alfredo Akira OHNUMA JR2; Luciene PIMENTEL DA
SILVA3;Daniele
Daniele Maia BILA4;Rayssa V. Berquó JACOB5; Bruno Cesar Silva ROCHA6;.
RESUMO:Na
Na ocorrência da precipitação, áreas
á
de telhados de edificações tendem a carrear poluentes
atmosféricos oriundos da urbanização de modo que afetam a qualidadeda água da chuva armazenada
em sistemas de captação e aproveitamento de águas pluviais.Este
pluviais.
trabalho visa caracterizar a qualidade
das águas pluviais anterior e posterior à determinada barreira de proteção denomina
nominado separador de
fluxo inicial (SFI) de um sistema de captação de água de chuva instalado no Instituto de Aplicação ou
CAp-UERJ. A metodologia consiste de análise in situ dos parâmetros: condutividade, pH, turbidez,
TDS com sonda multiparamétrica e coleta de
d amostras para análise ex situdo
do parâmetro cor. Os pontos
de coleta designados incluem: first-flush
first
(FF) e reservatório (RR).
). Os resultados das análises físicofísico
químicas indicaram desconformidade com os padrões da lei municipal de Niterói nº2.586/2011 e NBR
15527/2007. Recomenda-se
se a equalização do pH por carbonato de cálcio e microfiltração.
PALAVRAS-CHAVE: Qualidade de água pluviais; First flush; Armazenamento de água da chuva.
QUALITY RAINWATER WITH PROTECTIVE BARRIER IN A STORAGE AND
CATCHMENT RAINWATER
ABSTRACT: In the events of rainfall, areas of buildings roofs tend to adduce atmospheric pollutants
from urbanization so that affect the quality of water stored in rainwater harvesting systems. This work
aims to characterize the quality of stormwater previous and subsequent to certain protective barrier
called initial flow separator (SFI) of a rainwater collection system installed in Application Institute or
CAp-UERJ.
UERJ. The methodology consists of in situ analysis of the parameters: conductivity,
conductivi
pH,
turbidity, TDS with multiparameter probe and sample collection for ex situ color parameter analysis.
The points assigned to collect include: first-flush
first flush (FF) and reservoir (RR). The results of
physicochemical analyzes indicated disagreement with the
the standards of the by law Niterói nº 2.586 /
2011 and NBR 15527/2007.. It is recommended to equalize the pH on microfiltration and calcium
carbonate.
KEYWORDS: Quality of rain water; First flush; rainwater storage.
INTRODUÇÃO
Ainda que o Brasil detenha cerca de 12,5 % da água doce disponível no
no planeta sua distribuição
interna é desigual,, à medida que se observam cerca de 81 % desse volume localizados na Região
Amazônica de baixa densidade populacional, enquanto regiões hidrográficas que concentram 45,5%
da população do país, apenas 2,7% dos recursos hídricos
hídricos estão disponíveis. Rios
R
localizados em
regiões metropolitanas apresentam um estado crítico devido à alta demanda e grande quantidade de
carga orgânica lançada (ANA, 2015).
201
1
Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ
UERJ). Maracanã–Rio de Janeiro- RJ. E-mail: [email protected]
Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ
UERJ). Maracanã–Rio de Janeiro- RJ.E-mail: [email protected]
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Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ
UERJ). Maracanã–Rio de Janeiro- RJ.. E-mail: [email protected]
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Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ
UERJ). Maracanã–Rio de Janeiro- RJ.. E-mail: [email protected]
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Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ
UERJ). Maracanã–Rio de Janeiro- RJ.. E-mail: [email protected]
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Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ
UERJ). Maracanã–Rio de Janeiro- RJ.. E-mail: [email protected]
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De modo associado às questões de disponibilidade hídrica irregular, nas
nas condições apresentadas de
estiagens prolongadas jamais observadas na história de dados pluviométricos monitorados desde o ano
de 1910 (ANA, 2015), o resultado é a incapacidade
incapacidade dos volumes mínimos armazenados de atender os
usos múltiplos dos recursos hídricos,
hídricos especialmente aonde a demanda é alta,, como nos casos das
regiões metropolitanas. Atrelado ao aspecto quantitativo de baixos níveis nos reservatórios de
abastecimento de água, os problemas da escassez de água aumentam quando relacionados com as
cargas de poluição difusa ocasionados pela drenagem urbana.
urbana Nesse sentido,, os contaminantes de
origem urbana são mais difíceis de controlar do que as cargas de regime estacionário devido a natureza
intermitente das chuvas e sua sazonalidade interferirr nas condições de qualidade da água em
parâmetrosespecíficos (LI et al.,, 2007). Além disso, àscondiçõesclimáticas da regiãonaocorrência de
períodos secos e úmidos
midos afetam à concentração da emissão de poluentes,
poluentes, cuja origem ocorre
principalmente no primeiro volume de descarga ou first flush dos volumes escoados das águas pluviais
urbanas (LEE et al., 2004).
O presente trabalho tem como objetivo principal caracterizar
caracterizar a qualidade do volume de descarte inicial
ou first flush e de armazenamento da água da chuva de um determinado sistema para parâmetros
físico-químicos e microbiológicos.
microbiológico Pretende-se também discutir brevemente os efeitos da sazonalidade
na qualidade das amostras.
MATERIAIS E MÉTODOS
O sistema de captação e armazenamento de águas pluviais encontra-se localizado no Instituto de
Aplicação Fernando Rodrigues da Silveira ou Instituto de Aplicação da UERJ (CAp-UERJ)
(CAp
no bairro
do Rio Comprido,, região central do município do Rio de Janeiro. Trata-se
Trata se de um bairro com elevado
adensamento populacional e intensamente urbanizado, próximo aos bairros da Tijuca e Centro. A área
é uma das principais zonas de transição entre as regiões norte e sul da cidade
cidade através da Avenida Paulo
de Frontin e Elevado Engenheiro Freyssinet ambos com elevado tráfego de veículos (Figura 1).
Figura1: Mapa geográfico da localização do CAp-UERJ.
CAp
As amostras coletadas para análise físico-química
química e biológica das águas pluviais armazenadas no
sistema de captação ocorre na seleção de 2 (dois) pontos caracterizados por barreira de proteção
denominada de separador de fluxo inicial (SFI), sendo:
sendo first flush (FF) e reservatório (RR). Com
características
aracterísticas físicas específicas, o SFI instalado consiste da separação automática de cerca de 15
litros de volume pluvial por um sistema de bóia que se eleva à medida que ocorre o preenchimento do
volume de descarte (GUIMARÃES et al., 2015). Composto por telha metálica e área de 80 m2 de
10ºº Simpósio Brasileiro de Captação e Manejo de Água de Chuva
2
captação, as condições instaladas na cobertura da quadra permitem a detenção equivalente à uma
lâmina de 0,2 mm de precipitação (Figura 2).
SFI
Figura2:
Esquema de
localização do separador de fluxo inicial (SFI) e amostras de first flush (FF) e de reservação (RR).
O armazenamento do volume do first flush (FF) tem como objetivo a caracterização dos primeiros
minutos de chuva de modo a avaliar se a qualidade da água é inferior aos volumes posteriores. O
volume retido no first flush é considerado de lavagem de toda atmosfera e superfície de captação,
portanto, fundamental para diagnosticar a situação atmosférica antes de cada evento.
A qualidade do volume armazenado no reservatório
reservatório (RR) é fundamental para avaliar a eficácia do
separador de fluxo inicial (SFI),, caracterizado como de pré-filtragem
filtragem e assim destinar o uso adequado
da água captada. A partir de análises de parâmetros específicos é possível aprimorar as técnicas de
tratamento e/ou propor mudanças físicas na instalação do sistema de captação como, por exemplo, no
aumento do volume de descarte inicial ou first flush.
Os volumes armazenados in situconstamde
situ
análises realizadas por sonda multiparâmetro de marca
HORIBA
A modelo U52 previamente calibrada com a solução
solução padrão HORIBA de pH 4,0. Os
parâmetros analisados pelo equipamento utilizados neste trabalho incluem:
incluem: pH, sólidos totais
dissolvidos (TDS),, condutividade elétrica, cor e turbidez. Para análisesex situ as coletas compõem-se
de amostras de um litro de água condicionadas em frascos
os de polipropileno e conservadas
conservada em gelo
para posterior análise no Laboratório de Engenharia Sanitária (LES), na Universidade do Estado do
Rio de Janeiro (UERJ). As amostras condicionadas
condicionadas à temperatura ambiente eram homogeneizadas e
então retirada a alíquota necessária de cada procedimento. Para análises
análises laboratoriais foram utilizadas
vidrarias básicas como:becker,, balão volumétrico, pipeta volumétrica, tubo de ensaio,
ensaio pipetas
automáticas
ticas e espectrofotômetros. Os parâmetros analisados no laboratório
laboratór
consistiram de:
alcalinidade e cor, com metodologias empregadas e baseadas no Standard Methods(APHA;
Methods
AWWA
& WEF, 2012).
As coletas compreendem períodos chuvosos e secos, com amostragens de dezembro/2014 a
dezembro/2015, correspondendo à 21 (vinte e uma) coletas.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
O pH ou potencial hidrogeniônico representa um papel fundamental em ecossistemas aquáticos. A
água da chuva é naturalmente ácida com pH em torno de 5,6, devido ao dióxido de carbono (CO2),
contudo, essa acidez pode ser intensificada na presença de poluentes primários como o dióxido de
enxofre, óxidos e nitrogênio,, como SO2 e NOx(BAIRD, 2002). No presente
ente estudo a análise do pH
revelou caráter ácido da chuva.. O pHvariou
pHvariou de 2,93 a 6,54. A média geral foi de 5,65 ± 0,70 com
5,58 ± 0,73 no volume do FF e 5,72 ± 0,68 no volume RR. Em relação a lei municipal de Niterói
nº2.586/2011 cerca de 71 % das amostras estiveram em desconformidade com valores abaixo do limite
de 6,00(Figura 3 à esquerda).A
A NBR 15527/2007
15527/
estabelece a faixa de pH de 6,0 a 8,0 com
10ºº Simpósio Brasileiro de Captação e Manejo de Água de Chuva
3
objetivo de se evitar danificações nas tubulações de carbono e aço galvanizado. As amostras
apresentaram
aram caráter mais ácido que o comumente observado para chuvas compatíveis com grandes
centros urbanos como Singapura e Londres (BAIRD, 2002; HUet al., 2003).
Os sólidos dissolvidos totais (TDS) representam o material filtrante, ou seja, material que passa pelo
filtro de porosidade de 0,45 µm após a etapa de filtração (APHA; AWWA & WEF, 1999) e a
condutividade ou condutância específica é a medida
medida da capacidade da água de conduzir corrente
elétrica, sendo sensível às variações nas concentrações de sólidos dissolvidos totais e íons maiores
(CHAPMAN & KIMSTACH, 1992).
1992). Para uso industrial é fundamental que a água apresente baixa
condutividade (ESTEVES, 2011).
2011). Ambos os parâmetros são diretamente proporcionais visto que
quanto maior a quantidade de partículas dissolvidas (sais) maior a capacidade da agua de conduzir
corrente elétrica (BAUMGARTE & POZZA, 2001).
2001). No que se refere a sólidos dissolvidos totais
(TDS) a concentração oscilou entre 0,016 e 0,259 mg.L-1. Conforme
rme era esperado o volume do first
flush (FF) apresentou maior média com 0,096 ± 0,070 mg.L-1 enquanto as amostras referentes ao
reservatório (RR) apresentaram média de 0,039 ± 0,017 mg.L-1 (Figura 3 ao centro).A
centro
exemplo da
condutividade e turbidez supracitadas as amostras com maiores valores foram novamente referentes ao
first-flush(FF) enquanto as demais estações apresentaram valores semelhantes. A NBR 15527:2007
não cita quaisquer valores em relação a concentração
concentração de sólidos dissolvidos totais. Em relação a
condutividade a variação foi 0,025 a 0,398 mS.cm-1. Assim como observado para TDS a
condutividade média foi superior em FF com 0,149 ± 0,109 mS.cm-1 enquanto em RR a média foi de
0,061 ± 0,027 mS.cm-1 (Figura 3 à direita).
direita). Em relação aos valores estipulados assim como os sólidos
totais a NBR 15527/2007 não cita quaisquer valores em relação a condutividade (Figura 3).
3
Figura 3: Box-plot do
pH, TDS e condutividade de amostras de first flush (FF) e armazenadas em um reservatório (RR) de umsistema
de captação de águas pluviais.
A turbidez é uma propriedade ótica da água e representa a atenuação da luz ao atravessar uma
determinada amostra de água (CETESB, 2012).Segundo
2012)
Von Sperling,(2014), águas
á
provenientes de
origem natural não trazem inconvenientes diretos, porém é esteticamente desagradável na água potável
e os sólidos em suspensão podem servir para microorganismos
microo
patogênicos.Já
Já a cor, segundo a
CETESB(2012) é resultante da presença de sólidos dissolvidos, principalmentede
principalmentede material em estado
coloidal orgânico e inorgânico. Ambos os parâmetros são diretamente proporcionais com correlações
diretas. A turbidez no presente estudo variou de 0 a 800 UNT com maior média no volume do FF com
192 ± 193 UNT enquanto em RR a média foi de 3 ± 5 UNT. (Figura 4 à esquerda).
esquerda A NBR
15527/2007
07 estipula o valor máximo de 2,0 UNT para usos mais restritivos e 5,0 UNT para usos
menos restritivos. Portanto, uma parte das amostras do FF apresentaram desconformidade com a
legislação adotada sendo necessário tratamento para adequação das mesmas.A
mesmas.As amostras do RR
ficaram fora do padrão para usos mais restritivos porém
por m ficaram dentro da conformidade para padrões
menos restritivos.A
A cor variou de 2 a 500 uH com média de 253 ± 183 uH em FF e 10 ±8 uH em RR
(Figura 4 à direita). Ambos os parâmetros apresentaram
apresentaram resultados coerentes com o esperado com
valores superiores no FF, visto que representa barreira de proteção considerada para os primeiros
minutos de chuva, logo, com qualidade inferior. Dessa forma, nos dois pontos de coleta FF e RR
foram registradas desconformidade com a legislação empregada. A NBR 15527/2007 estipula o valor
máximo de 15 uHpara usos não potáveis.
10ºº Simpósio Brasileiro de Captação e Manejo de Água de Chuva
4
Figura 4: Box-plot
plot da turbidez e cor de amostras de first flush (FF) e armazenadas em um reservatório (RR) de
um sistema de captação de águas pluviais.
CONCLUSÕES
Após um ano de monitoramento conclui-se
conclui
que constituir barreiras de proteção como sistema
separador de fluxo inicial (SFI) nas
n amostras do first flushé fundamental como medida dedescarte
de
dos
primeiros minutos de chuva devido à elevada turbidez e a concentração de sólidos totais dissolvidos.
Embora haja diminuição significativa, a água reservada RR também apresentou desconformidade nos
valores observados da turbidezcom
com a legislação supracitada e, portanto, recomenda-se
recomenda
aumentar o
volume descartado no first flush e/ou instalação de filtross específicos de capacidade de200 µm.
µm A fim
de se eliminar possíveis riscoss de ingestão desprecavidarecomenda-se
desprecavidarecomenda que a água reservada passe pelo
processo de desinfecção por cloração. Além da turbidez,
ez, é fundamental também equacionar
equac
o pH da
água em função de 80 % das amostras apresentarem resultados abaixo de 6,0 cujos padrões
evidenciam processos de chuva ácida largamente observados em grandes centros urbanos. Para
regularização do pH sugere-se
se o uso
uso de pedras de carbonato de cálcio que em contato com a água
torna o meio mais alcalino.
Os autores agradecem ao Projeto de Manejo de Águas Pluviais em Meio Urbano (MAPLU),
(MAPLU) FINEP no
âmbito da Chamada Pública Saneamento Ambiental e Habitação n° 07/2009, Rede Cooperativa de
Pesquisa Área 1, Saneamento Ambiental,
Ambiental Tema Prioritário 1.4 e ao CNPq, Edital Chamada Universal
MCTI/CNPq n° 14/2014, Faixa A Processo n° 457688/2014-9
457688/2014
pelo apoio financeiro ao
desenvolvimento deste trabalho.
trabalho Os autores também agradecem
decem aos técnicos do Laboratório de
Engenharia Sanitária (LES), da Faculdade de Engenharia da Universidade do Estado do Rio de Janeiro
pelas análises laboratoriais ex situ de parâmetros discutidos neste artigo.
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