avaliação do atual potencial de reúso de água no estado do ceará e propostas para um sistema

323 Pages·2010·6.58 MB·Portuguese

UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ

CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA HIDRÁULICA E AMBIENTAL
CURSO DE DOUTORADO EM SANEAMENTO AMBIENTAL

AVALIAÇÃO DO ATUAL POTENCIAL DE
REÚSO DE ÁGUA NO ESTADO DO CEARÁ E
PROPOSTAS PARA UM SISTEMA DE GESTÃO

CLÁUDIA ELIZÂNGELA TOLENTINO CAIXETA

FORTALEZA
2010
AVALIAÇÃO DO ATUAL POTENCIAL DE REÚSO DE
ÁGUA NO ESTADO DO CEARÁ E PROPOSTAS PARA
UM SISTEMA DE GESTÃO.

Esta Tese foi apresentada como parte integrantes dos
requisitos necessários à obtenção do Grau de Doutor
em Engenharia Civil, na área de Concentração em
Saneamento Ambiental, outorgado pela
Universidade Federal do Ceará, a qual encontrar-se-
á à disposição dos interessados na Biblioteca Central
da referida Universidade. A citação de qualquer
trecho desta tese é permitida desde que seja feita em
conformidade com as normas da ética científica.

__________________________________________
Cláudia Elizângela Tolentino Caixeta

___________________________________________
Prof. Francisco Suetônio Bastos Mota, Dr. (Orientador)
Universidade Federal do Ceará

___________________________________________
Profa. Marisete Dantas de Aquino, Dra.
Universidade Federal do Ceará

___________________________________________
Prof. Ronaldo Stefanutti, Dr.
Universidade Federal do Ceará

___________________________________________
Henrique Vieira Costa Lima, Dr.
Presidente da Companhia de Água e Esgoto do Ceará

___________________________________________
Prof., Cícero Onofre de Andrade Neto Dr.
Universidade Federal do Rio Grande do Norte

2
DEDICATÓRIAS

A você Brena, meu tesouro maior e grande amor da minha vida.
Filha obrigada pelo seu amor e por ter estado comigo
desde o início desse projeto, ainda em meu ventre.

Aos meus pais Agrípio Tolentino Caixeta (In memorium) e
Maria Barto Pereira Caixeta que sempre me incentivaram,
lutaram e fizeram muitos sacrifícios para que eu pudesse estudar.

Ao meu marido Cláudio, pela compreensão,
carinho e apoio nos momentos difíceis.
3
AGRADECIMENTOS
A Deus pelo seu amor, zelo e cuidado comigo. Por nunca me abandonar e por todas as
bênçãos que ele vem derramado na minha vida.
Ao meu orientador Profº Suetônio Mota, que me socorreu num momento muito difícil e que
foi um grande amigo e incentivador desse trabalho. Sem ele este sonho não teria se tornado
realidade. Muito obrigada Professor!
As minhas irmãs Kátia e Carla pelo incentivo e companheirismo.
A Diretoria da Companhia de Água e Esgoto do Ceará – que me liberou para eu cursar o
Doutorado e também disponibilizou os dados essenciais ao desenvolvimento deste trabalho.
A minha gerente e amiga Maria Amélia Souza Menezes que sempre me incentivou e me
ajudou durante todo o desenvolvimento deste trabalho.
Aos amigos da Cagece Jacinto Leal, Engº Jorge Medeiros, Abraão Sampaio, Cláudia
Nascimento, Mara Rejane e Caroline Viana pela grande ajuda prestada em vários momentos
desse trabalho.
As irmãs da Igreja Batista Manancial e minha sogra Rita Anildes pelo carinho, incentivo e
orações.
4
“Entrega o teu caminho ao Senhor;
Confia Nele,
e Ele tudo fará.”
Salmo, 37:5.
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RESUMO
Este trabalho teve como objetivo avaliar o potencial de reúso de águas no Estado do Ceará
como forma de contribuir para o efetivo gerenciamento dos recursos hídricos e para a
conservação ambiental do Estado. O trabalho foi desenvolvido observando as seguintes
etapas: (1) levantamento bibliográfico; (2) caracterização do Estado do Ceará (área de
estudo); (3) definição das alternativas e critérios de reúso; (4) levantamento das ETEs com
respectivas vazões e as características do sistema de tratamento para seleção daquelas cujos
efluentes podem ser utilizados; (5) proposição do(s) tipo(s) de reúso para as ETEs
selecionadas; (6) estudo de viabilidade econômica financeira para o reúso industrial; (7)
proposição de condições e diretrizes para o fortalecimento do reúso no Estado; (8) apresentar
e discutir os resultados; (9) avaliar o trabalho desenvolvido. O trabalho tem como resultados:
(1) O reúso industrial mostrou-se viável para ser implantado no Distrito Industrial (DI) de
Maracanaú, sendo que o efluente do tipo Padrão 2 (efluente da lagoa de estabilização, tanque
de mistura para correção do pH, floculador, decantor tanque de recarbonatação e efluente
final) foi o que apresentou melhor viabilidade econômico financeira. (2) Pesquisa realizada
junto às empresas do DI de Maracanáu evidenciou grande receptividade por parte dos
usuários potenciais, desde que sejam garantidos qualidade, quantidade e preço competitivo
com a atual fonte de abastecimento.(3) Dos 12 sistemas avaliados, a ETE Tupamrim foi a que
apresentou condições mais adequadas para a prática do reúso urbano não potável – rega de
áreas verdes de Fortaleza. (4) Os sistemas de lagoas de estabilização em operação na RMF e
interior do Estado podem disponibilizar uma vazão de cerca de 1.872,0 L/s, e tais volumes
poderão beneficiar cerca de 3.279,66 hectares, considerando uma demanda para irrigação
igual a 18.000 m3/ha.ano; ou suprir, em média, uma área de cultivo de peixes de 1.497.600
m2 (149,7 ha). Com base nos resultados pode-se concluir: (1) A implementação de reúso de
água no Ceará é uma alternativa importante a ser considerada no Plano Estadual de Recursos
Hídricos, pois poderá: contribuir efetivamente na preservação dos recursos hídricos; aumentar
a oferta de água para os setores agrícola, piscícola e industrial no Estado, por meio da
disponibilização da água recuperada aos usos que possam prescindir de potabilidade; e
disponibilizar um volume maior de água de boa qualidade aos usos nobres, conforme
preconiza a Agenda 21. (2) Dentre as modalidades de reúso estudadas para o Estado, todas se
mostraram viáveis, sendo o reúso industrial o que vai necessitar de um maior investimento. Já
os reúso agrícola e em piscicultura são os mais fáceis de serem implementados, necessitando
apenas de uma determinação do Governo do Estado para que seja firmada uma parceria entre
Cagece e SDA e, dessa forma, viabilizar a implantação dos projetos. (3) O reúso de águas
residuárias no Estado do Ceará é uma alternativa viável, desde que haja uma regulamentação
para minimizar os riscos epidemiológicos que podem advir da prática sem a adoção de
barreiras múltiplas para garantir a proteção da saúde populacional. É incontestável a
necessidade do estabelecimento de diretrizes que permitam que a prática do reúso se torne
segura e difundida, contribuindo assim para a minimização do problema de escassez de água
no Estado.

Palavras-chave: águas residuárias; estações de tratamento de esgoto (ETEs); lagoas de
estabilização; reúso de águas; aproveitamento de esgotos.

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ABSTRACT
The main objective of this work was evaluate the potential for water reuse in the state of
Ceara as a contribution to the effective management of water resources and the conservation
of the state. It consisted of the following stages: (1) literature, (2) A bibliographical survey;
(2) description of the Ceara State (area under study); (3) definition of alternatives and criteria
for reuse, (4) survey of treatment plants with respective flow rates and characteristics of
treatment system for selection of those whose effluent can be used, (5) proposition (s) type (s)
to reuse the selected treatment plants, (6) economic feasibility study for the financial reuse
industrial (7) conditions of proposition and guidelines for the strengthening of reuse in the
State, (8) present and discuss the results and (9) assessing the work undertaken. As results of
the study we can mention: (1) The industrial reuse was feasible to be deployed in DI
Maracanaú, and the effluent standard type 2 (effluent from the stabilization pond, mixing tank
for pH correction, flocculant, decantor, carbonation tank and final effluent) showed the best
economic and financial viability. (2) Research conducted with companies in the DI
Maracanaú showed great responsiveness on the part of potential users, since it is guaranteed
quality, quantity and price competitive with current power supply. (3) Of the 12 systems
evaluated the Tupamirim WTPT presented the best conditions for the practice of non-potable
urban reuse - irrigation of green areas in Fortaleza (4) The system of stabilization ponds in
operation in the RMF and the State can provide a flow of about 1872.0 L / s, and these
volumes will benefit approximately 3279.66 hectares, whereas the demand for irrigation equal
to18,000 m3/ha.ano, or supply, on average, a growing area of 1,497,600 m2 fish (149.7 ha).
The main conclusions of this work are: (1) The implementation of water reuse in Ceará is an
important alternative to be considered in the State Plan for Water Resources, as it may:
contribute effectively in the conservation of water resources, increase the supply of water for
agricultural, fish and industry in the state, through the provision of reclaimed water for uses
that can dispense the drinking, and provide a greater volume of water of good quality to end
uses, as recommended by Agenda 21.(2) Among the types of reuse study for the state, all
proved viable. As the industrial reuse which will require a larger investment. Since the re-use
agricultural and fish are the easiest to implement, requiring only a determination of the State
Government so that it signed a partnership betweean Cagece and SDA thus enable the
implementation of projects.(3) The reuse of wastewater in the state of Ceara is a viable
alternative, but necessary regulations to mitigate the pest risk that may arise from the practice
without the adoption of multiple barriers to ensure protection of population health. Is no
denying the need to establish guidelines that allow the practice of reuse to become secure,
ubiquitous, thus helping to minimize the problem of water scarcity in the state.

Keywords: wastewater; wastewater treatment plants; stabilization ponds; water reuse;
wastewater utilization.

7
SUMÁRIO
1. CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO .................................................................................................................. 20
1.1 OBJETIVOS ....................................................................................................................................... 23
1.1.1 Geral .............................................................................................................................................. 23
1.1.2 Específicos ..................................................................................................................................... 23
1.2 ESTRUTURA DA TESE ................................................................................................................... 24
2. CAPÍTULO 2 – REVISÃO BIBLIOGRÁFICA.......................................................................................... 25
2.1 CLASSIFICAÇÃO DO REÚSO ........................................................................................................ 25
2.2 UTILIZAÇÃO DAS ÁGUAS DE REÚSO ........................................................................................ 29
2.2.1 Reúso para fins urbanos ................................................................................................................. 30
2.2.2 Reúso no setor industrial ............................................................................................................... 38
2.2.3 Reúso no setor agrícola .................................................................................................................. 44
2.2.4 Reúso na aquicultura ..................................................................................................................... 59
2.3 IMPACTOS SANITÁRIOS E AMBIENTAIS DO REÚSO DE ÁGUA ........................................... 68
2.3.1 Impactos Ambientais ..................................................................................................................... 68
2.3.2 Impactos Sanitários ........................................................................................................................ 70
2.4 ASPECTOS LEGAIS, NORMATIVOS E INSTITUCIONAIS DO REÚSO DE ÁGUA ................. 86
2.4.1 Nível mundial ................................................................................................................................ 86
2.4.2 Brasil ............................................................................................................................................. 97
2.5 CARACTERÍSTICAS DO ESTADO DO CEARÁ ......................................................................... 102
2.5.1 Características Físicas .................................................................................................................. 102
2.5.2 Características Socioeconômicas ................................................................................................. 113
3. CAPÍTULO 3 – METODOLOGIA ............................................................................................................ 122
3.1 ÁREA DE ESTUDO ........................................................................................................................ 122
3.2 TIPO DE ESTUDO E ETAPAS ....................................................................................................... 122
3.3 SELEÇÃO DAS ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE ESGOTO ................................................ 124
3.4 AVALIAÇÃO DO POTENCIAL DE REÚSO ................................................................................ 133
4. CAPÍTULO 4 - RESULTADOS E DISCUSSÕES .................................................................................... 136
4.1 CARACTERIZAÇÃO DO ESTADO DO CEARÁ ......................................................................... 136
4.2 DO LEVANTAMENTO DOS DADOS DE MONITORAMENTO DA ETE ................................. 137
4.2.1 pH ................................................................................................................................................ 144
4.2.2 STS .............................................................................................................................................. 146
4.2.3 Condutividade .............................................................................................................................. 147
4.2.4 DBO ............................................................................................................................................. 149
4.2.5 DQO ............................................................................................................................................ 150
4.2.6 Amônia ........................................................................................................................................ 152
4.2.7 Fósforo ......................................................................................................................................... 154
8
4.2.8 Coliformes Termotolerantes ........................................................................................................ 156
4.3 AVALIAÇÃO DO POTENCIAL DE REÚSO ................................................................................ 158
4.3.1 Reúso Industrial ........................................................................................................................... 158
4.3.1.1 Distrito Industrial de Maracanaú ................................................................................................ 158
4.3.1.2 Caracterização do sistema de esgotamento sanitário .................................................................. 160
4.3.1.3 Perfil do usuário de água do DI .................................................................................................. 163
4.3.1.4 Perfil do usuário de esgoto do DI ............................................................................................... 164
4.3.1.5 A questão do reúso de águas ...................................................................................................... 165
4.3.1.6 Qualidade do efluente requerida para as modalidades de reúso ................................................. 167
4.3.1.7 Tratamentos propostos ............................................................................................................... 169
4.3.1.7.1 Volume a ser tratado .......................................................................................................... 170
4.3.1.7.2 Tratamento para o Padrão 1 ............................................................................................... 171
4.3.1.7.3 Tratamento para o Padrão 2 ............................................................................................... 172
4.3.1.8 Sistema de distribuição ............................................................................................................... 173
4.3.1.9 Avaliação econômico-financeira ................................................................................................ 175
4.3.1.9.1 Introdução .......................................................................................................................... 175
4.3.1.9.2 Taxa de desconto e horizonte de planejamento ................................................................. 176
4.3.1.9.3 Conversão a preços de eficiência dos custos de investimentos e os custos anuais com
operação, administração e manutenção (OAM) ............................................................................... 176
4.3.1.9.4 Custos de investimentos e OAM ....................................................................................... 177
4.3.1.9.5 Valores presentes dos custos financeiros e econômicos de investimentos de OAM ......... 180
4.3.1.9.6 Disponibilidade a Pagar (DAP) ......................................................................................... 186
4.3.1.9.7 Tarifas Médias e Faturamento Médio Mensal ................................................................... 186
4.3.2 Reúso Urbano .............................................................................................................................. 188
4.3.2.1 Rega de áreas verdes - Fortaleza ................................................................................................ 190
4.3.2.2 Escolha das ETEs ....................................................................................................................... 191
4.3.2.3 ETE Tupamirim .......................................................................................................................... 193
4.3.2.4 Pós-tratamento proposto para a ETE Tupamirim ....................................................................... 196
4.3.3 Reúso Agrícola .................................................................................................................................. 201
4.3.3.1 Potencial de áreas a irrigar ......................................................................................................... 202
4.3.3.2 Escolha das estações com maior potencial ................................................................................. 205
4.3.3.4 Seleção de culturas ..................................................................................................................... 210
4.3.3.5 Proposta para a implantação do reúso agrícola no Estado do Ceará ........................................... 214
4.3.4 Reúso na Piscicultura ......................................................................................................................... 216
4.3.4.1 Qualidade do efluente ................................................................................................................. 216
4.3.4.2 Potencial de área para o cultivo de peixes .................................................................................. 217
4.3.4.3 Seleção da espécie ...................................................................................................................... 221
4.3.4.4 Formas de cultivo ....................................................................................................................... 223
4.3.4.5 Viabilidade de implantação do reúso na piscicultura no Estado do Ceará ................................. 224
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4.4 DIRETRIZES E POLÍTICAS PÚBLICAS PARA O ESTADO DO CEARÁ .......................................... 226
4.4.1 Diretrizes e Padrões ........................................................................................................................... 226
4.4.2 Aspectos Econômicos e Financeiros .................................................................................................. 229
4.4.3 Informação e Participação Pública..................................................................................................... 230
4.4.5 Monitoramento e Avaliação ............................................................................................................... 232
4.4.6 Considerações Gerais ......................................................................................................................... 233
5. CAPÍTULO 5 – CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES ...................................................................... 234
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS ....................................................................................................... 241
7. ANEXOS ....................................................................................................................................................... 270

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