Tipos e eficiência de unidades de tratamento para água pluvial: revisão de literatura

Dalpaz, Leticia; Borgert, Aline Eloize; Vendrami, Júlia May; Ghisi, Enedir

doi:10.1590/s1678-86212019000300334

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Sumário

Artigos • Ambient. constr. 19 (3) • Jul-Sep 2019 • https://doi.org/10.1590/s1678-86212019000300334 copiar

Tipos e eficiência de unidades de tratamento para água pluvial: revisão de literatura

Types and efficiency of rainwater treatment units: a literature review

Autoria SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

Resumo

O aproveitamento de água pluvial em edificações representa uma alternativa atraente como fonte de água. No entanto, para possibilitar sua utilização, a água pluvial deve ser tratada para atingir a qualidade necessária. Os filtros são bastante utilizados e aparecem em diversos modelos. Com o intuito de avaliar diferentes sistemas de filtragem, foi feita uma comparação entre os parâmetros obtidos com cada unidade de tratamento levantada e os valores recomendados pela ABNT (2007)ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15527: água de chuva: aproveitamento de coberturas em áreas urbanas para fins não potáveis: requisitos. Rio de Janeiro, 2007.. Também foram comparadas as eficiências dos sistemas entre si. Para isso, uma revisão bibliográfica foi desenvolvida com base em pesquisa na literatura existente. Visou-se organizar informações a respeito do estado da arte de unidades de tratamento de água pluvial no mundo e contribuir para a consolidação do uso desses sistemas. Identificou-se falta de padronização nos métodos e parâmetros, o que prejudica a análise precisa acerca de quais modelos seriam mais adequados para os possíveis cenários de utilização. Também foi constatado que o padrão de qualidade de água exigido na norma brasileira não foi atingido para nenhum caso. Entretanto, os modelos estudados mostraram resultados promissores, atingindo elevados percentuais de remoção, variando em sua maioria de 60% a 100%.

Palavras-chave:
Água pluvial; Filtragem; Tratamento; Filtros; Edificações; Revisão de literatura

Parâmetro	Análise	Valor
Coliformes totais	Semestral	Ausência em 100 mL
Coliformes fecais	Semestral	Ausência em 100 mL
Cloro residual livre^a a No caso de serem utilizados compostos de cloro para desinfecção;	Mensal	0,5 a 3,0 mg/L
Turbidez^b b Caso não seja utilizado nenhum corante, ou antes da sua utilização;	Mensal	< 2,0 uT^c c uT - unidade de Turbidez, definida pela presença de material coloidal em suspensão; e ,para usos menos restritivos < 5,0 uT
Cor aparente	Mensal	< 15 uH^d d uH - unidade de Hazen (mg Pt Co/L ou mg/L de Pt).
Deve prever ajuste de pH para proteção das redes de distribuição, caso necessário	Mensal	pH de 6,0 a 8,0 no caso de tubulação de aço carbono ou galvanizado

Parâmetro	Sistema de Fibras Lignocelulósicas
	Afluente	Fibra não-modificada		Modificada quimicamente
	Afluente	Efluente	Variação	Efluente	Variação
Turbidez (NTU)	0,88	-	-	0,59	-33%
Demanda química de oxigênio (mg/L)	192	110	-43%	150	-22%
Fosfato (mg/L)	4	3,9	-2%	1,7	-58%
Nitrogênio (mg/L)	9	8	-11%	7	-22%
Cobre (mg/L)	1,7	2,2	29%	0,94	-45%
Ferro (mg/L)	3,2	3,3	3%	0,53	-83%
Zinco (mg/L)	0,09	0,056	-38%	0,055	-39%
Turbidez (uTc)³	0,88	-	-	0,59	-33%

Parâmetro	Filtro de Membrana Metálica
	Afluente	5 µm		1 µm		0,5 µm
	Afluente	Efluente	Variação	Efluente	Variação	Efluente	Variação
Coliformes totais (mg/L)	130,6	28,7	-78%	2,5	-98%	-	-
Turbidez (uT)	1,19	0,98	-18%	0,948	-20%	0,55	-54%
Cor (uH)	12	12	0%	12	0%	11	-8%
pH	7,57	7,52	-1%	7,49	-1%	7,18	-5%
Demanda química de oxigênio (mg/L)	6,1	2,5	-59%	2,7	-56%	2	-67%
Condutividade elétrica (µS/cm)	82,6	82,4	0%	82,2	0%	87	5%

Parâmetro	Filtro de Membrana Metálica
	5 µm	1 µm	0,5 µm
	Efluente	Efluente	Efluente
Retenção de partículas 2 µm	39%	48%	52%
Retenção de partículas 3 µm	43%	51%	54%
Retenção de partículas 5 µm	59%	65%	67%
Retenção de partículas 8 µm	70%	71%	78%
Retenção de partículas 10 µm	77%	79%	82%
Retenção de partículas 15 µm	82%	90%	86%

Parâmetro	Filtro de Membrana Metálica com Ozonização
	Afluente	5 µm		1 µm
	Afluente	Efluente	Variação	Efluente	Variação
Coliformes totais (mg/L)	130,6	1,1	-99%	0	-100%

Parâmetro	Sistema com Íons de Prata
	Decantação			Ionização e Filtragem
	Afluente	Efluente	Variação	Afluente	Efluente	Variação
pH	6,4	6,6	3%	6,6	6,8	3%
Alcalinidade (mg/L)	65,7	77,8	18%	77,8	73,3	-6%
Dureza (mg/L)	65,7	80,6	23%	80,6	67,8	-16%
Demanda química de oxigênio (mg/L)	108,0	83,3	-23%	83,3	110,0	32%
Oxigênio dissolvido (mg/L)	3,5	3,8	9%	3,8	2,8	-26%
Condutividade elétrica (µS/cm)	47,9	11,0	-77%	11,0	6,4	-42%

Número do sistema	Coliformes totais (CFU/mL)
	Decantação			Ionização e Filtragem
	Afluente	Efluente	Variação	Afluente	Efluente	Variação
2	550	6	-99%	6	4	-33%
5	8	3	-63%	3	3	0%
6	1650	26	-98%	26	2	-92%
7	119	17	-86%	17	0	-100%
8	ND	3	-	3	0	-100%
9	>2600	ME	-	ME	ME	-
ND - não disponível.
ME - muito elevado para contar.

Parâmetros	Filtro de Pressão
	Afluente	Filtro 1		Filtro 2		Filtro 3
	Afluente	Efluente	Variação	Efluente	Variação	Efluente	Variação
Escherichia coli (NMP/100mL)	82	7	-91%	18	-78%	3	-96%
Cor aparente (uH)	48	42	-13%	35	-27%	38	-21%
Sólidos dissolvidos totais (mg/L)	118	31	-74%	336	185%	100	-15%
Sólidos dissolvidos fixos (mg/L)	24,0	14,0	-42%	23,5	-2%	22,0	-8%
Turbidez (UT)	6,4	3,2	-50%	3,6	-44%	3,4	-47%
Sólidos suspensos totais (mg/L)	6,6	2,6	-61%	2,8	-58%	4,0	-39%
Sólidos dissolvidos voláteis (mg/L)	92,0	18,3	-80%	310,0	237%	78,0	-15%
Sólidos suspensos fixos (mg/L)	0,8	0	-100%	0	-100%	0	-100%
Sólidos suspensos voláteis (mg/L)	5,8	2,6	-55%	2,8	-52%	4,0	-31%
Sólidos totais (mg/L)	120	31	-74%	328	173%	103	-14%
Sólidos totais fixos (mg/L)	25	14	-44%	24	-4%	22	-12%
Sólidos totais voláteis (mg/L)	100	19	-81%	312	212%	81	-19%
Temperatura (ºC)	23,9	23,1	-3%	22,8	-5%	23,0	-4%
pH	6,20	6,44	3%	6,52	5%	6,16	-1%
Coliformes Totais (NMP/100mL)	6859	480	-93%	2429	-65%	462	-93%

Filtro	Preço ($/m²)	Poros/cm²	Tamanho do poro (mm)	Porosidade (%)
Náilon	0,17	14	0,18	81
Metálica	0,4	16	0,193	77

Parâmetro	Rede de Náilon			Rede Metálica
Parâmetro	Afluente	Efluente	Variação	Afluente	Efluente	Variação
Turbidez (uT)	97,8	40,3	-59%	98,1	39,7	-60%
Sólidos suspensos (mg/L)	170,0	76,2	-55%	167,0	80,0	-52%
Demanda química de oxigênio (mg/L)	498,0	492,0	-1%	503,0	496,0	-1%

Parâmetro	Rede de Náilon + Rede Metálica
Parâmetro	Afluente	Efluente	Variação
Turbidez (uT)	95,5	21,7	-77%
Sólidos suspensos (mg/L)	179,0	78,0	-56%
Demanda química de oxigênio (mg/L)	505,0	492,9	-2%

Parâmetros	Meio Filtrante
Parâmetros	Geotêxtil	Tecido Filtrante 1	Tecido Filtrante 2
Tamanho de poro (µm)	130	75	75
Espessura (mm)	3,60	0,53	1,07
Peso específico (g/m²)	600	320	490

Parâmetro	Sistema Autolimpante
	Afluente	Geotêxtil		Tecido Filtrante 1		Tecido Filtrante 2
	Afluente	Efluente	Variação	Efluente	Variação	Efluente	Variação
Turbidez (NTU)	70	44	-63%	46	-66%	48	-68%

Características do geotêxtil 1
Densidade	200 g/m²
Espessura	2,245mm
Porosidade	93,54%
Permeabilidade	2,64 l/s

Parâmetro	Geotêxtil 1
Parâmetro	Afluente	Efluente	Variação
Turbidez (uT)	96,5	19,9	-79%
Sólidos suspensos (mg/L)	182,0	61,2	-66%
Demanda química de oxigênio (mg/L)	507,0	432,0	-15%

Características do geotêxtil 2
Densidade	125 g/m²
Espessura	0,9 mm
Permeabilidade	115 l/m²s

Parâmetro	Geotêxtil 2
Parâmetro	Afluente	Efluente	Variação
Temperatura (ºC)	26,56 ± 5,44	28,14 ± 5,30	6%
pH	5,76 ± 2,40	6,14 ± 2,48	7%
Turbidez (uT)	1,46 ± 1,21	0,94 ± 0,97	-36%
Oxigênio dissolvido (DO)	4,94 ± 2,22	5,47 ± 2,40	18%

Parâmetro	Escória de Usina Termelétrica
	10 cm			20 cm			30 cm
	A	E	V	A	E	V	A	E	V
Turbidez (uT)	94,5	15,7	-83%	95,7	12,6	-87%	95,3	10,3	-89%
Sólidos suspensos (mg/L)	185,0	59,0	-68%	188,0	43,2	-77%	186,0	42,8	-77%
Demanda química de oxigênio (mg/L)	510,0	429,9	-16%	509,0	428,1	-16%	510,0	416,2	-18%
Nitrogênio (mg/L)	26,7	25,2	-6%	26,7	25,1	-6%	26,5	24,8	-6%
Fosfato (mg/L)	18,4	16,6	-10%	18,7	16,2	-13%	18,5	16,0	-14%

Parâmetro	Filtro de Areia Revestido com Hidróxido de Ferro
	Telhado de Concreto			Telhado de Ferro Galvanizado
	Afluente	Efluente	Variação	Afluente	Efluente	Variação
Coliformes totais (MPN/100mL)	1700 ± 420	27	-98%	300 ± 65	10,5	-97%
Coliformes fecais (MPN/100mL)	170 ± 27	3	-98%	14 ± 6	3	-79%
Contagem de placas heterotróficas (CFU/mL)	3500 ± 600	150	-96%	-	-	-
Turbidez (uT)	8,2	1,15	-86%	-	-	-
pH	6,5	-	-	-	-	-
Chumbo (mg/L)	-	-	-	0,11	0,01	-91%
Zinco (mg/L)	-	-	-	3,6	0,1	-97%

Parâmetro	Filtro com Dois Meios Filtrantes
Parâmetro	Afluente	Efluente	Variação
Coliformes totais (MPN/100mL)	310 ± 44	3 ± 2	-99%
Coliformes fecais (MPN/100mL)	17 ± 6	-	-
Contagem de placas heterotróficas (CFU/mL)	1300 ± 345	170 ± 20	-87%
Turbidez (uT)	2,8 ± 0,4	1 ± 0,1	-64%
pH	6,6 ± 0,2	6,9 ± 0,1	4%
Chumbo (mg/L)	0,14 ± 0,02	0,01	-93%
Zinco (mg/L)	2,20 ± 0,34	0,06 ± 0,01	-97%

	Cestas Escavadas			Filtro de Cartucho
	Afluente	Efluente	Variação	Afluente	Efluente	Variação
Sólidos suspensos (mg/L)	102,19	69,75	-31,7%	24,70	3,67	-85,1%
Nitrogênio (mg/L)	1,18	0,74	-37,3%	0,45	0,26	-42,2%
Fósforo total (mg/L)	0,18	0,11	-38,9%	0,04	0,02	-50,0%

Meio Filtrante	Areia (%)	Silte (%)	Argila (%)	Matéria orgânica (%)
Areia de concreto	88	10	2	0,1
Areia de alvenaria	94	2	4	0,1
Variação sem húmus	73	18	9	0,4

Sistema	Características
Sistema	Meio filtrante	Planta	Zona submersa
1	Areia de concreto	nenhuma	ausente
2	Areia de concreto	nenhuma	presente
3	Areia de alvenaria	nenhuma	ausente
4	Areia de alvenaria	Buffalo 609	ausente
5	Areia de alvenaria	Buffalo 609	presente
6	Areia de alvenaria	Big Muhly	ausente
7	Areia de alvenaria	Big Muhly	presente
8	Variação sem húmus	nenhuma	ausente
9	Variação sem húmus	Buffalo 609	ausente
10	Variação sem húmus	Buffalo 609	presente
11	Variação sem húmus	Big Muhly	ausente
12	Variação sem húmus	Big Muhly	presente

Sistema	Variação em relação ao afluente (%)
Sistema	Escherichia coli	Coliformes fecais	Sólidos suspensos	Nitrogênio total	Fósforo total
Afluente	23600 MPN/100mL	30200 CFU/100 mL	336 mg/L	9,77 mg/L	1,57 mg/L
1	-97%	-92%	-90%	-45%	-70%
2	-98%	-97%	-96%	-51%	-73%
3	-92%	-62%	-93%	-54%	-72%
4	-94%	-70%	-91%	-90%	-83%
5	-98%	-85%	-96%	-89%	-89%
6	-93%	-56%	-94%	-87%	-85%
7	-99,03%	-97%	-97%	-89%	-98%
8	-99,94%	-99,01%	-91%	-39%	-69%
9	-99,67%	-99,93%	-95%	-84%	-90%
10	-99,97%	-99,67%	-94%	-67%	-91%
11	-94%	-62%	-94%	-90%	-88%
12	-99,47%	-99%	-96%	-93%	-96%

Parâmetro	Resultado
Turbidez (NTU)	9,81 ± 3,09
pH	7,55 ± 0,26
Condutividade térmica (µS/cm)	147 ± 55
Fósforo (mg P/L)	1,46 ± 0,17
Amônia (mg N/L)	0,11 ± 0,14
Nitrato (mg N/L)	1,35 ± 1,03

Parâmetro	Telhado Verde			Filtro de Membrana
Parâmetro	Afluente	Efluente	Variação	Afluente	Efluente	Variação
Coliformes totais (NMP/100)	1,1 - 23,0	0,0 - 30.000,0	-	0,0 - 30.000,0	<18,0 - 7.900,0	-
Escherichia coli (NMP/100)	1,1 - 18,0	0,0 - 280,0	-	0,0 - 280,0	0,0 - 45,0	-
Temperatura (ºC)	16,38	16,38	0%	16,38	16,13	-2%
Turbidez (UNT)	7,08	9,86	39%	9,86	3,18	-68%
pH	5,81	6,96	20%	6,96	6,91	-1%
Amônia (mg/L)	0,91	0,26	-71%	0,26	0,06	-77%
Nitrito (mg/L)	0,03	0,15	400%	0,15	0,06	-60%
Nitrato (mg/L)	<0,50	2,90	480%	2,90	0,51	-82%
Fosfato (mg/L)	6,57	14,90	127%	14,90	6,63	-56%
Oxigênio dissolvido (mg/L)	9,73	9,64	-1%	9,64	10,99	14%
Demanda química de oxigênio (mg/L)	21,43	42,57	99%	42,57	17,00	-60%

Placa	Agente modificador
1	Borracha de pneu sem processo cíclico na água
2	Borracha de pneu com processo cíclico na água
3	Polímero SBS (estireno-butadieno-estireno) sem processo cíclico na água
4	Polímero SBS (estireno-butadieno-estireno) com processo cíclico na água

Parâmetro	Pavimentos Porosos
	Afluente	Placa 1		Placa 2		Placa 3		Placa 4
	Afluente	E	V	E	V	E	V	E	V
Amônia (mg/L)	0,41	0,22	-46%	0,20	-51%	0,59	44%	0,71	73%
Fósforo (mg/L)	0,14	0,46	229%	0,40	186%	0,78	457%	0,69	393%
Nitrito (mg/L)	0	0,01	-	0,01	-	0,01	-	0,01	-
Oxigênio dissolvido (mg/L)	9,0	9,0	0%	9,0	0%	8,9	-1%	8,9	-1%
pH	5,4	5,5	2%	5,8	7%	5,8	7%	5,6	4%

Parâmetro	Filtro Separador de Sólidos
Parâmetro	Afluente	Efluente	Variação
Coliformes totais (NMP/100)	1,1 - 23,0	<18,0 - 4900,0	-
Escherichia coli (NMP/100)	1,1 - 18,0	0,0 - <18,0	-
Temperatura (ºC)	16,38	15,25	-7%
Turbidez (UNT)	7,08	1,56	-78%
pH	5,81	6,29	8%
Amônia (mg/L)	0,91	0,12	-87%
Nitrito (mg/L)	0,03	<0,01	-67%
Nitrato (mg/L)	<0,50	0,73	46%
Fosfato (mg/L)	6,57	7,39	12%
Oxigênio dissolvido (mg/L)	9,73	9,46	-3%
Demanda química de oxigênio (mg/L)	21,43	16,86	-21%

Parâmetro	Coliformes totais		Coliformes fecais		Turbidez		Cor
Filtro	Memb. Metálica com Ozoniz. 1 µm	Íons de Prata Ionização e Filtragem	Biofiltr. 09	Biofiltr. 06	Escória de Usina Term. 30cm	Memb. Metálica 5 µm	Filtro de Pressão F2	Memb. Metálica 5 µm e 1 µm
Variação	-100%	0% até -100%	-99,93%	-56%	-89%	-18%	-27%	-18%

Filtro	Filtro Separador de Sólidos	Geotêxtil 2	Telhado Verde com filtro de membrana	Pavimentos Porosos com Asfalto Modificado		Filtro Separador de Sólidos
Filtro	Filtro Separador de Sólidos	Geotêxtil 2	Telhado Verde com filtro de membrana	Placa 2	Placa 3	Filtro Separador de Sólidos
Variação	8%	7%	20%	7%	7%	8%

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[1] Leticia Dalpaz, Departamento de Engenharia Civil | Universidade Federal de Santa Catarina | Rua João Pio Duarte Silva, 241, Córrego Grande | Florianópolis - SC - Brasil | CEP 88037-000 | Tel.: (48) 3721-4981 | E-mail: ledalpaz@hotmail.com