Tratamento e reuso integrado de água cinza utilizando wetlands construídos com plantas ornamentais e um sistema de desinfecção solar

Abstract

O reuso da água cinza está se tornando cada vez mais comum. No entanto, o reuso da água cinza bruta não é recomendado, devido ao risco de contaminação. O objetivo principal deste trabalho foi avaliar a utilização da desinfecção solar no pós-tratamento da água cinza, visando o reuso para fins mais nobres. A água cinza objeto deste estudo foi proveniente da cozinha, lavanderia e banheiro (chuveiro e lavatório). A água cinza bruta apresentou elevadas concentrações de matéria orgânica (748 e 426 mg/L de DQO e DBO, respectivamente), turbidez (292 UNT) e E. coli (3,1.104 – 2,0.107 NMP/100mL), evidenciando a necessidade de tratamento antes do reuso. A relação DQO/DBO foi de 1,7±0,5, o que significa fácil biodegradabilidade e tratabilidade do efluente por meio de sistemas biológicos. O sistema de tratamento, monitorado por 13 meses, foi composto por: caixa de gordura, tanque de sedimentação, wetland construído de fluxo horizontal subsuperficial (CW-FH) e wetland construído de fluxo vertical (CW-FV). Os resultados mostraram que a configuração sugerida para o sistema de tratamento (CW-FH/CW-FV), apesar de contrária ao usual, conferiu ao efluente final a qualidade desejada (turbidez abaixo de 30 UNT, baixa concentração de matéria orgânica e nutrientes). As concentrações no efluente tratado foram, em média, 4 UNT (turbidez), 32,5 mg/L (DQO), 8,2 mg/L (DBO5), 6,0 mg/L (SST), 4,9 mg/L (fosfato) e 0,05 mg/L (nitrato). Embora baixa, a concentração de E. coli (1,7.103 NMP/100mL) não atende aos padrões de reuso para fins nobres como irrigação irrestrita e descarga sanitária. Os experimentos realizados com desinfecção solar foram: i) em batelada (garrafas PET de 0,5 e 2,0 L), avaliando o efeito da turbidez na eficiência do sistema e ii) em reator de fluxo contínuo (garrafas PET de 2L conectadas), testando dois tempos de detenção hidráulica (TDH): 18 e 24 horas. Os resultados indicaram que o método SODIS tem potencial para a desinfecção da água cinza tratada, alcançando inativação de até 4,2 logs de E. coli no reator em batelada (6 h de exposição solar) para amostra com baixa turbidez (1,5 UNT) e concentração inicial (Co) de 8,1.106 NMP/100mL e até 100% de inativação de coliformes totais (turbidez de 3,5 UNT e Co 7,8.101 NMP/100mL) no protótipo do reator contínuo (TDH 24 h), com média de radiação solar de 594 W/m2. Observou-se crescimento de algas no reator contínuo, o que interferiu no controle da vazão do sistema e exigiu manutenção freqüente. Não foi observado recrescimento bacteriano.

ABSTRACT - Reuse of greywater is becoming increasingly common. However, the reuse of raw grewwater is not recommended due to the risks of contamination. The main objective of this work was to assess the efficiency of solar disinfection as post-treatment of greywater, aiming at its reuse for more noble applications. Studied greywater was composed from kitchen, laundry and bathroom (sink and shower). Raw greywater showed high concentrations of organic matter (748 and 426mg/L for COD and BOD, respectively), turbidity (292 UNT) and E. coli (3,1.104–2,0.107 NMP/100mL), suggesting necessity of treatment before reuse.COD/DOB rate was 1,7±0,5, which means easy biodegrability and feasibility to use biological treatment systems.The treatment system, monitoring for 13 months, was composed of a grease trap, sedimentation tank, a subsurface horizontal flow constructed wetland (HF-CW) and a vertical flow constructed wetland (VF-CW).The results showed that the suggested configuration (CW-HF/CW-VF), in spite of being the opposite of the usually adopted, provided final effluent whit the expected quality (turbidity < 30 NTU and low concentrations of organic matter and nutrients).Concentrations in treated effluent were, in average, 4 NTU (turbidity), 32,5 mg/L (COD), 8,2 mg/L (DOB5), 6,0 mg/L (TSS), 4,9 mg/L (phosphate) e 0,05 mg/L (nitrate). Although lower (1,7.103 NMP/100ml), concentrations of E. coli were not enough to meet regulations for unrestricted irrigation and toilet flushing, showing the necessity of disinfection. Experiments whit solar disinfection were performed in i) batch mode (0,5 and 2L PET-bottles), testing the effect of turbidity on system efficiency and, ii) in a continuous reactor prototype (interconnected 2L-PET bottles), testing hydraulic retention times (HRT) of 18h and 24h . The results obtained indicate that the SODIS system has potential for total coliforms and E. coli inactivation in the treated greywater, reaching 4,2 logs units of E. coli inactivation in batch experiments for low turbidity samples (1,5 NTU), and even 100% of total coliforms (and E. coli, when present) for the 24h HRT-continuous prototype. No regrowth was observed. The continuous flow prototype needs more testing and structural improvements to cope with the difficulties posed by algae growth, as they complicate keeping flow constant and make frequent maintenance inevitable. The results obtained indicate that the SODIS system has potential for disinfection of treated greywater, reaching 4,2 logs units of E. coli inactivation in batch experiments (6 h exposure time) for low turbidity samples (1,5 NTU) and initial concentration (Co) of 8,1.106 NMP/100mL, and even 100% of total coliforms (turbidity of 3,5 NTU and Co 7,8.101 NMP/100mL) for the 24h HRT-continuous prototype, with an average solar radiation intensity of 594 W/m2. It was detected algae growth, which complicate keeping flow constant and make frequent maintenance inevitable. No regrowth was observed.