4 capítulo e book

ELEARNI NG FOR THE OPERATORS OFWASTEWATER TREATMENT

Capi t ul o4

RECUPERAÇÃO RECICLAGEM & REUTILIZAÇÃO

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Índice 4.

RECUPERAÇÃO, RECICLAGEM & REUTILIZAÇÃO ........................................................... 7 4.1 SAÚDE PÚBLICA & QUESTÕES AMBIENTAIS .................................................................................. 9 4.1.1 Regras e Orientações ............................................................................................. 11 4.2 TECNOLOGIAS PARA RECUPERAÇÃO DA ÁGUA ............................................................................. 14 4.3 IRRIGAÇÃO AGRÍCOLA ............................................................................................................... 21 4.3.1 Métodos de Irrigação .............................................................................................. 30 4.4 IRRIGAÇÃO DE EMPREENDIMENTOS PAISAGÍSTICOS ..................................................................... 50 4.5 RECICLAGEM & REUTILIZAÇÃO INDUSTRIAL ................................................................................. 52 4.6 REABASTECIMENTO DE LENÇÓIS FREÁTICOS ............................................................................... 55 4.7 UTILIZAÇÕES RECREATIVAS/AMBIENTAIS .................................................................................... 68 4.8 UTILIZAÇÕES NÃO-POTÁVEIS ..................................................................................................... 68 4.9 REUTILIZAÇÃO POTÁVEL INDIRETA ............................................................................................. 69 4.10 CÁLCULOS .......................................................................................................................... 70 4.11 GLOSSÁRIO ......................................................................................................................... 72 4.12 PERGUNTAS & RESPOSTAS .................................................................................................. 74

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Bibliografia California State University. (2008). Operation of Wastewater Treatment Plants - Volume I. Sacramento .

California State University. (2008). Operation of Wastewater Treatment Plants - Volume II. Sacramento.

Eddy, Μ. &. (1999). Wastewater treatment.

EPA. (1985). PROTECTING HEALTH AND SAFETY AT HAZARDOUS WASTE SITES : AN OVERVIEW. Eastern Research Group Inc. Frank R. Spellman. (2011). Spellman's Standard Handbook for Wastewater Operators (2nd Edition ed., Vol. II). Boca Raton , USA: CRC Press.

Gabriel Bitton. (2005). Wastewater Microbiology (3nd ed.). Florida.

John M. Stubbart, W. G. (2006 ). AWWA Wastewater Operator Field Guide. USA. World Health Organization. (1989). Health guidelines for the use of wastewater in agriculture and aquaculture: Report of a WHO Scientific Group. In W. H. Organization (Ed.). Geneva: WHO Technical Report Series.

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Tabelas Não foi encontrada nenhuma entrada do índice de ilustrações.

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Figuras Não foi encontrada nenhuma entrada do índice de ilustrações.

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Figuras Não foi encontrada nenhuma entrada do índice de ilustrações.

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4. RECUPERAÇÃO, RECICLAGEM & REUTILIZAÇÃO A inclusão de um plano de recuperação, reciclagem e reutilização da água em sistemas de recursos hídricos reflete a crescente escassez de fontes de água capazes de corresponder às necessidades sociais, ao desenvolvimento tecnológico, ao aumento da aceitação do público e à melhoria a nível da compreensão dos riscos para a saúde pública.

As principais vias de reutilização da água incluem a irrigação, o uso industrial, a reposição da água de superfície e o reforço de lençóis freáticos/águas subterrâneas. O reabastecimento da água de superfície e das águas subterrâneas também ocorrem com a drenagem natural e através da infiltração do escoamento das águas de irrigação e das águas pluviais.

O papel do tratamento engenhoso, recuperação e reutilização de instalações no ciclo da água através do ciclo hidrológico

(Eddy, 1999)

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Recuperação, Reciclagem & reutilização das águas residuais em esquema

As sete principais categorias de reutilização das águas residuais municipais estão listadas em baixo, em ordem decrescente tendo em conta o volume de utilização previsto: • • • • • • •

Irrigação agrícola Irrigação de áreas verdes Reutilização e reciclagem industrial Reabastecimento de lençóis freáticos/águas subterrâneas Utilizações recreativas/ambientais Utilizações urbanas de água não-potável Reutilização potável indireta

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4.1 Saúde Pública & Questões Ambientais Apesar da existência de processos de tratamento de águas residuais tecnicamente avançados, como os explorados no Cap. 2.4, a segurança a longo prazo da água recuperada e o impacto no ambiente ainda são difíceis de quantificar. Tendo em conta que é possível produzir água de qualquer tipo de qualidade, as questões de saúde pública e ambiental que têm de ser consideradas são: que constituintes se encontram nas águas residuais municipais, quais têm de ser removidos e até que ponto têm de ser removidos?

Classificação dos constituintes tipicamente encontrados nas águas residuais Classificação Constituinte Convencional

Total de sólidos em suspensão Sólidos coloidais Carência bioquímica do oxigénio Carência química do oxigénio Total de carbon orgânico Amoníaco Nitrato Nitrito Total de nitrogénio Fósforo Bactérias Cistos de protozoários e oocistos Vírus

Não-convencional

Orgânicos refratários Compostos orgânicos voláteis Surfactantes Metais Total de sólidos dissolvidos

Emergente

Medicamentos prescritos e não prescritos Produtos de limpeza doméstica Antibióticos humanos e veterinários Produtos industriais e domésticos Hormonas sexuais e esteróides Outros disruptores endócrinos (Eddy, 1999)

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O termo convencional é utilizado para definir aqueles constituintes medidos em mg/L que têm servido de base à conceção da maioria das estações convencionais de tratamento de águas residuais.

Não-convencionais refere-se aos constituintes que podem ter de ser removidos ou reduzidos através de processos de tratamento de águas residuais antes de a água poder ser utilizada de modo benéfico.

O termo emergente aplica-se às classes de compostos medidos numa média de micro- ou nanogramas/L que podem acarretar preocupaões a nível da saúde e problemas ambientais à medida que se vão conhecendo melhor os compostos. Em alguns casos, não é possível remover estes compostos com eficácia, mesmo recorrendo-se a processos de tratamento avançados. Para a maioria dos compostos emergentes referidos em cima, não existe informação (ou é deficiente) sobre os seus efeitos na saúde e no ambiente. Infelizmente, alguns dos compostos que têm sido identificados na água recuperada têm efeitos sérios e crónicos na saúde, dependendo do seu percurso de concentração e exposição.

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4.1.1 Regras e Orientações Atualmente, na Europa, não existe nenhuma legislação comum, linhas orientadoras ou regulamentações que enquadrem todos os países membros da União Europeia. Em vez disso, regulamentações ou linhas de orientação adotadas individualmente, em cada país, é a prática que tem vindo a ser utilizada, devido as diferenças como ambiente, utilização do solo, economia e cultura, existentes entre os países-membros da U.E..

Um resumo indicativo das linhas orientadoras sugeridas pela U.S. EPA, nos Estados Unidos, para a reutilização da água é fornecido na tabela seguinte: Orientações sugeridas pela EPA em relação à reutilização da água Nível de tratamento 1. Desinfeção terciáriab

Tipos de reutilização c

Qualidade da água recuperada

Monitorização da água recuperada

Reutilização urbana

pH = semanal

Irrigação de plantações de produtos alimentares

CBO = semanal

Empreendimentos recreativos

Distâncias de recuo 15 m (50 ft) para poços de fornecimento de d água potável

Turb. = cont.

E. coli = diária Res. Cl2 = cont.

2. Desinfeção secundária

Área de irrigação restrita

pH = semanal

Irrigação de plantações de produtos alimentares (processadas comercialmente)

CBO = semanal

Irrigação de plantações de produtos não alimentares

TSS = diária E. coli = diária Res. Cl2 = cont.

30 m (100 ft) para áreas de acesso público (se existir irrigação) 90 m (300 ft) para poço de fornecimento de água potável

Empreendimentos paisagísticos (acesso restrito) Construção Habitat de pântanos a

De US EPA (1992ª). b Filtragem de efluente secundário. c As utilizações incluem irrigação de emprrendimentos paisagísticos, lavagem de veículos, descarregamento de autoclismos, utilização em proteção contra incêndio, e ares condicionados comerciais. d Aumento de recuos para 150 m (500 ft) se o empreendimento não estiver selado.

(Eddy, 1999)

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É de realçar, no entanto, que as orientações fornecidas pela US EPA podem não ser aplicáveis noutros países. Por isso, é fornecida uma ordem de magnitude correta de reutilização da água – dependendo do nível de tratamento – na tabela em cima, que pode conduzir a resultados seguros aquando do planeamento do sistema de recuperação e reutilização da água.

MAIS...[4.1] Outras linhas de orientação importantes para a reutilização das águas residuais são as publicadas pela World Health Organization (WHO) (Organização Mundial da Água), focadas essencialmente nas necessidades dos países em desenvolvimento. As linhas orientadoras da WHO especificam a qualidade microbiológica e o método de tratamento necessário para atingir essa qualidade, limitado à utilização de bacias de estabilização, uma vez que é um método mais barato, simples e que assegura a remoção de parasitas, o agente mais infecioso nos países em desenvolvimento. As linhas orientadoras da WHO estão sistematizadas na tabela seguinte: Orientações para a utilização de águas residuais na agricultura a Condições de

Categoria

Α

Grupo exposto

Nematóide intestinalb

reutilização

no. ovos por litro)c

Irrigação de culturas

Trabalhadores,

de

que

consumidores,

ser

público

alimentos

podem consumidos

(medida aritmétrica

≤1

Coliformes fecais

Tratamento de águas residuais

(medida

esperado para atingir a

geométrica no. por

orientação microbiológica

100ml)

c

≤1000

exigida Série de lagoas de estabilização desenhadas para alcançar a qualidade

crús,

microbiológica

indicada,

campos de desporto,

ou

tratamento

equivalente

parques públicosd Irrigação de culturas

Trabalhadores

≤1

de cereais, culturas Β

recomendação

nas

forrageiras,

de

helmintos/vermes

de

coliformes fecais.

árvores

ou

remoção

equivalente e

localizada

culturas

Nenhum

Não aplicável

Não aplicável

de de

Pretratamento como requerido

de

pela tecnologia de irrigação,

categoria B se não

mas não inferior à sedimentação

ocorrer exposição de

primária.

trabalhadores e de público a

de

e

Irrigação de

lagoas

estabilização durante 8-10 dias

culturas

e

padrão

Retenção

industriais,

pastagens

C

Sem

Em casos específicos, os fatores epistemológicos, socio-culturais e ambientais locais devem ser tidos em consideração e as

linhas de orientação devem ser modificadas de acordo. b

Espécies Ascaris e Trichuris e ancilóstomos (ténias).

c

Durante o período de irrigação.

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Uma linha de orientação mais rigorosa (200 coliformes fecais por 100 ml) é adequada para relvados públicos como relvados em hotéis, com os quais o público pode ter contacto direto.

e

No caso das árvores de fruto, a irrigação deve ser cancelada duas semanas antes da apanha da fruta e não deve ser recolhida fruta do chão. Deve ser utilizada irrigação por aspersão.

(World Health Organization, 1989)

Para melhor compreender a tabela apresentada, vamos explorar a Categoria A. A WHO recomenda que a irrigação das culturas de produtos comestíveis em crú, de campos desportivos e de parques públicos seja efetuada com águas residuais tratadas numa série de lagoas de estabilização. As lagoas são configuradas para atingir uma qualidade microbiológica de menos do que um nematóide intestinal por litro e de uma quantidade de coliformes fecais inferior ou igual a mil por 100 ml.

As principais características das linhas de orientação da WHO (1989) para a reutilização das águas residuais na agricultura são as seguintes: •

As águas residuais são consideradas uma fonte a ser utilizada, mas com segurança.

•

O objetivo destas linhas de orientação é proteger as populações expostas (consumidores, trabalhadores no terreno, populações que vivem nas emediações dos terrenos irrigados) de possíveis infeções.

•

Os coliformes fecais e os ovos de nematóides intestinais são indicadores patogénicos.

•

Os nematóides estão incluídos nas linhas orientadoras, uma vez que as doenças infeciosas nos países em desenvolvimento surgem maioritariamente devido à presença de parasitas mais resistentes ao tratamento.

•

As medidas que contemplam boas práticas de gestão de reutilização são propostas em simultâneo com os objetivos de qualidade e tratamento de águas residuais; as restrições nas culturas a serem irrigadas com águas residuais; seleção de métodos de irrigação que permitam uma melhoria na proteção da saúde e impliquem boas condições de higiene pessoal (incluindo a utilização de vestuário protetor adequado).

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4.2 Tecnologias para recuperação da água Como referido anteriormente, os constituintes das águas residuais sujeitos a tratamento podem ser classificados como convencionais, não-convencionais e emergentes. Os constituintes convencionais são removidos com recurso a tecnologias de tratamento convencional. As tecnologias de tratamento avançado são utilizadas habitualmente para a remoção de constituintes não convencionais. A remoção dos constituintes emergentes ocorre quer nos processos de tratamento convencionais quer avançados, mas os níveis de remoção individual dos constituintes não estão bem definidos. A tabela que se segue apresenta dados de desempenho habituais para combinações selecionadas de processos de tratamento.

Níveis de tratamento atingíveis para constituintes convencionais, com várias combinações de unidades de operações e processos utilizados na recuperação de águas residuais Qualidade típica do efluente, mg/L exceto turvação, NTU

Processo de tratamento

TSS

CBO5

CQO

N Total

NH3-N

PO4-P

Turvação

Lama ativada + filtragem granular média Lama ativada + filtragem granular média + adsorção de carbono Lama ativada/nitrificação, etapa simples Lama ativada/etapas separadas de nitrificação-desnitrificação Adição de sal metálico à lama ativada + nitrificação/desnitrificação + filtragem Remoção de fósforo biológicoa Nitrogénio biológico e remoção de fósforo + filtragem Lama ativada + filtragem granular média + adsorção de carbono + osmose inversa Lama ativada/nitrificaçãodesnitrificação e remoção de fósforo + filtragem granular média + adsorção de carbono + osmose inversa Lama ativada/nitrificaçãodesnitrificação e remoção de fósforo + microfiltragem + osmose inversa a

O processo de remoção ocorre no curso principal ao contrário do que ocorre no tratamento do fluxo lateral.

(Eddy, 1999)

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Como relatado acima, na Tabela, é evidente que pode ser conseguido um tratamento de elevada eficácia para constituintes convencionais, utilizando diversos diagramas de fluxo de processo de tratamento.

Na Tabela seguinte são apresentados dados correspondentes para a remoção de constituintes convencionais e não-convencionais para tratamento compluto mais osmose inversa.

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Remoção de constituintes convencionais e não-convencionais das águas residuais numa instalação de recuperação da água (as unidades estão todas em mg/L)a

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Efluente primário Conc. em bruto

Conc.

%R

Efluente secundário Conc.

%R

Efluente terciário Conc.

%R

Efluente AWT Conc.

%R

Total %R

Convencional: CQBOb TSS TOC TS Turb. (NTU) Amoníaco – N Nitrato – N TKN Fosfato-P Não-convencional: Arsénico Boro Cádmio Cálcio Cloreto Crômio Cobre Ferro Chumbo Magnésio Manganésio Mercúrio Níquel Selénio Prata Sódio Sulfato Zinco a

Adaptado de WCPH (1996a). Tratamento primário consiste num filtro de tambor rotativo seguido de filtros de disco, tratamento secundário com jacintos de água, tratamento terciário involveu precipitação de cal e infiltração profunda e o AWT (tratamento avançado de águas residuais) incluiu osmose inversa, extração de ar e adsorção de carbono. b Os resultados do efluente em bruto e primário são CBO e não CQBO. Nota: Conc. = concentração; %R = % removida

(Eddy, 1999) E-learning

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Os dados correspondents para a remoção de constituintes convencionais, não-convencionais e emergentes são apresentados na Tabela seguinte para o tratamento completo mais osmose inversa.

Variação típica da qualidade do efluente após vários níveis de tratamento para constituintes convencionais, não-convencionais e emergentes numa instalação de recuperação de águas

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Projeto Nireas Variação da qualidade do efluente, mg/L

Depois de secundário com BNR mais desinfeção

Depois de secundário com BNR mais flitragem profunda mais desinfeção

Depois de secundária com BNR mais microfiltrage m mais osmose inversa mais desinfeção

Medicamentos prescritos e não d prescritos Produtos de limpeza doméstica

Desconhecida

Desconhecida

Desconhecida

Desconhecida

Desconhecida

Desconhecida

Antibióticos veterinários e humanos

Desconhecida

Desconhecida

Desconhecida

Produtos de uso doméstico e industrial

Desconhecida

Desconhecida

Desconhecida

Hormonas sexuais e esteróides

Desconhecida

Desconhecida

Desconhecida

Outros disruptores endócrinos

Desconhecida

Desconhecida

Desconhecida

Classificação do constituinte

Constituinte

Convencionais

Total de sólidos suspensos Sólidos coloidais Carência bioquímica do oxigénio Total de carbono orgânico Amoníaco Nitrato Nitrito Total de nitrogénio Fósforo Turvação Bactérias Cistos protozoários e oocistos

a

Vírusb Não-convencionais

Orgânicos refratários Compostos orgânicos voláteis Metais Tensoativos Sólidos totais dissolvidos

Emergentes

Notas: Assume-se que o tratamento secundário inclui a remoção de nutriente biológico (BNR). a Valor por 100 mL. b Unidades formadoras de placas/100 mL. c Depende de metais específicos e da operação do processo de tratamento biológico. d Substâncias ativas farmaceuticamente.

(Eddy, 1999) Os dados limitados que existem relativamente aos constituintes emergentes estão referidos na tbaela seguinte. O impacto dos constituintes que permanecem depois de diversos processos de tratamento é de extrema importância no que se refere à proteção a longo prazo da saúde pública e do ambiente. Não era possível medir a quantidade de constituintes emergentes em variações de

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ppb ou ppt até há poucos anos e os seus impactos são praticamente desconhecidos atualmente.

Por exemplo, através de uma pesquisa anterior de 17β-Estradiol, ficou-se a saber que, quando existente em concentrações elevadas, este constituinte pode provocar perturbações genéticas na vida aquática.

Variações relatadas dos indices de remoção de uma seleção de constituintes emergentes

Constituinte N-Nitrosodimetilamina (NDMA)

Variação dos níveis de remoção, percentagem Tratamento Osmose secundário Microfiltragem inversa 50-75

50-75

17 β-Estradiol Alquifenóis etoxilados (APEOs)

50-75 50-100

40-80

40-80

40-80

Nota: Foram observadas variações significativas nas concentrações destes constituintes nas águas residuais afluentes.

(Eddy, 1999)

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4.3 Irrigação agrícola A primeira categoria, irrigação agrícola, é a maior utilização que se faz atualmente das águas recuperadas em todo o mundo. A irrigação agrícola oferece oportunidades futures significativas para a reutilização da água.

Em baixo, apresentam-se potenciais condicionantes e questões relacionadas com a irrigação agrícola:

Questões/Condicionantes • Contaminação de águas de superfície e de lençóis freáticos no caso de gestão desadequada • Comerciabilidade das culturas e aceitação do público • Efeito na qualidade da água, particularmente dos sais, em solos e culturas • Preocupações de saúde pública relacionadas com os agentes patogénicos (por exemplo, bactérias, vírus e parasitas) • Utilização da area de control, incluindo a zonaamortecedora pode resultar em custos elevados para o utilizador

As características físicas e químicas da água de irrigação são de particular importância nas zonas áridas, onde condições extremas de temperatura e a baixa humidade resultam em altas taxas de evapotranspiração (ET). Evapotranspiração refere-se à perda de água por evaporação do solo e corpos d'água superficiais e pela transpiração das plantas. A qualidade da água utilizada para a irrigação pode variar muito, dependendo do tipo e da quantidade de sais dissolvidos. A consequência da evapotranspiração é a deposição de sal da água aplicada nos solos, havendo assim a tendência para se acumular no perfil do solo. As propriedades físicas e mecânicas do solo, tais como o grau de dispersão das suas partículas, a estabilidade dos agregados, a estrutura do solo e a permeabilidade são sensíveis aos tipos de iões permutáveis que se encontram na água de irrigação. Assim, quando se planeia a irrigação com água recuperada, é importante não só considerar-se o rendimento das culturas, mas também as propriedades do solo. Os problemas, no entanto, não são diferentes dos provocados por salinidade ou elementos do traçado em qualquer abastecimento de água e são motivo de preocupação apenas se implicarem restringir a utilização da água ou se exigirem uma gestão especial para que a produtividade das culturas se mantenha aceitável.

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As linhas de orientação da água de irrigação, aplicáveis quer à água doce quer às águas recuperdas, são fornecidas na tabela seguinte: Linhas de orientação para interpretação da qualidade da água para irrigaçãoa

Potencial problema de irrigação

Unidades

Grau de restrição na utilização Pequeno a Nenhum moderado Elevado

Salinidade (afeta a disponibilidade da água para cultivo): ECw

dS/m ou mmho/cm

<0.7

0.7-3.0

>3.0

TDS

mg/L

<450

450-2000

>2000

e ECw ≥0.7

0.7-0.2

<0.2

3-6

≥1.2

1.2-0.3

<0.3

6-12

≥1.9

1.9-0.5

<0.5

12-20

≥2.9

2.9-1.3

<1.3

20-40

≥5.0

5.0-2.9

<2.9

>9

Permeabilidade (afeta a taxa de infiltração da água no solo. Avaliar com ECw e SAR ou adj RNa em conjunto)b Adj RNa = 0-3

Toxicidade de iões específicos (afeta as culturas c sensíveis) Sódio (Na) Irrigação de superfície

SAR

<3

3-9

Irrigação por aspersão

mg/L

<70

>70

Irrigação de superfície

mg/L

<140

140-350

Irrigação por aspersão

mg/L

<100

>100

mg/L

<0.7

0.7-3.0

>3.0

Nitrogénio (total-N)

mg/L

<5

5-30

>30

Bicarbonato (HCO3)

mg/L

<90

90-500

>500

Cloro (Cl)

Boro (B)

>350

Oligoelementos Efeitos diversos (afeta as culturas suscetíveis):

pH Cloro residual (apenas à saída da aspersão)

Taxa normal 6.5-8.4

unit mg/L

<1.0

1.0-5.0

>5.0

a

Adaptado de Ayers e Westcot (1985) e de Pettygrove e Asano (1985) No caso da irrigação com águas residuais, é recomendado que a SAR seja ajustada para incluir uma estimativa mais correta do valor do cálcio na água presente solo. Na Eq. xxxxx e na Tabela xxx é fornecido umexemplo de procedimento. A taxa de adsorção de sódio ajustada (adj RNa) calculada com este procedimento deve ser substituída pelo valor SAR nesta tabela. c Ver também Tabela xxxxx b

(Eddy, 1999)

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Quatro categorias principais de gestão de problemas potenciais associadaos à qualidade da água de irrigação: (1) salinidade (2) toxicidade de ion específica (3) taxa de infiltração da água (4) outros problemas

Salinidade

A salinidade da água de irrigação é determinada medindo-se a sua condutividade elétrica e é o parâmetro mais importante para determinar se a água é adequada a ser utilizada na irrigação. A condutividade elétrica (EC) da água é utilizada como uma medida substituta da concentração do total de sólidos dissolvidos (TDS). A condutividade elétrica é expressa em decisiemens por metro (dS/m) ou mmho/cm. Deve realçar-se que um dS/m equivale a um mmho/cm. Os valores de salinidade são também referidos como TDS em mg/L. Para a maioria das utilizações de irrigação, os valores de EC e de TDS estão relacionados e podem ser convertidos com um rigor de cerca de 10 % utilizanado a seguinte Eq.

TDS (mg/L) = EC (dS/m ou mmho/cm) x 640

A presence de sais afeta o crescimento das plantas de três maneiras: (1) efeitos osmóticos, causados pela concentração total de sal dissolvido na água do solo; (2) toxicidade de iões específica, causada pela concentração de iões individuais; (3) dispersão de partículas do solo, causada por níveis elevados de sódio e baixa salinidade.

Com o aumento da salinidade do solo na area das raízes, as plantas gastam mais energia da quantidade que têm disponível no ajustamento da concentração de sal ao seu tecido (ajuste osmótico) para obterem a quantidade de água que necessitam do solo. Consequentemente, têm menos energia para investirem no seu crescimento.

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Toxicidade de iões específicos Se a diminuição do crescimento das culturas se dever à excessive concentração de iões e não devido apenas a efeitos osmóticos, é refere-se como “toxicidade de iões específicos”. Os iões na água que suscitam maior preocupação são o sódio, cloro e boro. A toxicidade prevalecente advinda da utilização de águas recuperadas é de boro. O boro tem normalmente origem nos detergentes de limpeza doméstica ou nas descargas de empreendimentos industriais. As quantidades de cloro e sódio também aumentam como resultado da utilização doméstica, especialmente quando são utilizados amaciadores da água.

Para plantações sensíveis, a toxicidade por iões específicos é difícil de corrigir sem a modificação da cultura ou da fonte de água. O problema também se acentua com condições climáticas extremas devido aos elevados níveis de evapotranspiração. O máximo sugerido de concentração de oligoelemtos para as águas de irrigação está apontado na Tabela que se segue.

Em situações graves, estes elementos tendem a acumular-se nas plantas e nos solos, o que pode dar origem a perigos para a saúde humana e animal ou provocar fitotoxicidade nas plantas.

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Concentrações máximas recomendadas de oligoelementos nas águas de irrigaçãoa

Eleme nto

Concentração máxima recomendada,b mg/L

Observações

Al (alumíni o)

5.0

Pode provocar infertilidade nos solos ácidos (pH < 5.5), mas os solos alcalinos com pH > 5.5 precipitam o ião e eliminam qualquer toxicidade.

As (Arsénic o)

0.10

Toxicidade para as plantas é muito diversa, variando de 12 mg/L para a grama, a menos de 0.05 mg/L para o arroz.

Be (berílio)

0.10

Toxicidade para as plantas é muito diversa, variando de 5 mg/L para couve a 0.5 mg/L para feijões

Cd (cádmio )

0.010

Tóxico para feijões, beterrabas e nabos em concentrações a 0.1 mg/L em soluções de nutrientes. São aconselháveis limites conservadores devido ao seu potencial para a acumulação em plantas e solos em concentrações que podem ser prejudiciais para os humanos.

Co (cobalto )

0.050

Tóxico para a planta do tomate a 0.1 mg/L em soluções de nutriente. Tende a ser desativado por solos neutros e alcalinos.

Cr (cromo)

0.10

Não é geralmente considerado um elemento essencial ao crescimento. São recomendados limites conservadores devido à falta de conhecimento sobre a sua toxicidade para as plantas.

Cu (cobre)

0.20

Tóxico para um determinado número de plantas a 0.1 a 1.0 mg/L em soluções de nutrientes

F (flúor)

1.0

Inativado por solos neutros e alcalinos

Fe (ferro)

5.0

Não é tóxico para plantas em solos arenosos, mas pode contribuir para a acidificação do solo e perda de disponibilidade reduzida de fósforo essencial e molibdénio. A aspersão pode resultar em depósitos invisíveis nas plantas, equipamento e edifícios.

Li (lítio)

2.5

Tolerado por mais culturas até 5 mg/L; móvel no solo. Tóxico para citrinos em níveis baixos (>0.075 mg/L). Atua de modo semelhante ao boro.

Mn (manga nésio)

0.20

Tóxico para um determinado número de culturas a alguns décimos de mg/L, mas normalmente só em solos ácidos.

Mo (molybd enum)

0.010

Não é tóxico para plantas em concentrações normais no solo e na água. Pode ser tóxico para o gado se as plantas forrageiras crescerem em solos com níveis elevados de molybdenum disponível

Ni (níquel)

0.20

Tóxico para um determinado número de plantas de 0.5 a 1.0 mg/L; toxicidade reduzida em pH neutro ou alcalino

Pb (chumb o)

5.00

Pode inibir o crescimento das plantas quando em concentrações elevadas.

Se (selénio )

0.020

Tóxico para plantas em concentrações tão baixas como os 0.025 mg/L e tóxico para o gado se as plantas forrageiras crescerem em solos com níveis relativamente elevados de selénio adicionado. É um elemento essencial para os animais, mas em concentrações muito baixas.

Sn (latão)

–

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Efecientemente excluído pelas plantas; não se conhece a sua tolerância específica

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Ti (titânio)

–

(Mesma observação da apresentada para o latão)

W (volfrâ mio)

–

(Mesma observação da apresentada para o latão)

V (vanádi o)

0.10

Tóxico para muitas plantas em concentrações relativamente baixas

Zn (zinco)

2.0

Tóxico para muitas plantas em concentrações muito variadas; toxicidade reduzida com pH > 6.0 e em solos de textura fina ou orgânicos.

a

Adaptado de Ayers e Westcot (1985) e NAS (1972).

A concentração máxima basea-se numa taxa de aplicação da água de 1.25 m/ano (4 ft/ano) que seja consistente com uma boa prática agrícola. b

(Eddy, 1999)

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Taxa de infiltração da água Para além da toxicidade do sódio apontada acima, um outro efeito indirecto dos níveis elevados desódio é a deterioração do estado físico de um solo (formação de crostas, alagamento, reduzida permeabilidade do solo). Se a taxa de infiltração for significativamente reduzida, pode tornar-se impossível fornecer à cultura ou ao terreno paisagístico a quantidade de água suficiente necessária a um bom crescimento. Além disso, os sistemas de irrigação de água recuperada localizam-se muitas vezes em solos menos cobiçadaos ou que já tenham problemas de gestão e de permeabilidade. Pode ser necessário, nestes casos, modificar o perfil do solo escavando e reorganizando a área afetada. O problema da infiltração de água ocorre nos poucos centímetros no topo do solo e está relacionado principalmente com a estabilidade estrutural da superfície do solo. Para prever um potencial problema de infiltração, utiliza-se frequentemente a relação de adsorção de sódio (SAR).

MAIS

onde a concentração de cations se exprimem em meq/L.

A taxa de adsorção ajustada de sódio (adj RNa) é uma modificação da Eq. acima, o que considera alterações na solubilidade do cálcio na água presente no solo.

onde as concentrações de Na+ e Mg2+ se exprimem em meq/L, e o valor de Cax2+, também se exprime em meq/L, obtem-se a Tabela seguinte:

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Valores de Cax2+ como uma função de rácio de HCO3- / Ca2+ e solubilidadea Valores de Ca2+, meq/L Rácio de HCO3- / Ca2+em meq/L

a

x

Salinidade da água aplicada (ECw), dS/m ou mmhos/ cm 0.1

0.2

0.3

0.5

0.7

1.0

1.5

2.0

3.0

4.0

6.0

8.0

Adaptado de Pettygrove e Asano (1985).

(Eddy, 1999)

A utilização do valor adj RNA é preferível em aplicações de rega com água recuperada porque reflecte as alterações de cálcio na água do solo com mais precisão. Num determinado nível de adsorção de sódio, a taxa de infiltração aumenta com o aumento da salinidade ou diminui à medida que a salinidade diminui. Por conseguinte, o SAR, ou adj RNA e a condutividade elétrica (ECw) da água de irrigação deverão ser utilizadas de forma combinada para avaliar o problema potencial da permeabilidade.

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Nutrientes Os nutrientes nas águas recuperadas fornecem valor fertilizante para a cultura ou terreno paisagístico. No entanto, em alguns casos, quando os nutrients são em excesso relativamente ao que as plantas precisam podem causar problemas. Os nutrientes que são importantes para a gestão agrícola e de terrenos paisagísticos incluem N, P e ocasionalmente K, Zn e S. O nutriente mais benéfico e também o que se encontra em excesso com mais frequência na água recuperada é o nitrogénio. O nitrogénio na água recuperada pode substituir quantidades iguais de fertilizante commercial durante o período desde a estação intermédia até ao crescimento das culturas. O excesso de nitrogénio na fase de desenvolvimento das culturas pode ser negativo para muitas culturas, provocando um excesso crescimento da vegetação, o que atrasa ou impede a maturidade, reduzindo a qualidade da cultura. Se estiver disponível água com um nível baixo de nitrogénio, deve-se à utilização de um alternador no abastecimento de águas ou da mistura das águas recuperadas com outras águas de abastecimento, para se controlar o nível de nitrogénio, de outro modo seria necessário recorrer-se à desnitrificação, o que tem custos elevados.

Outros Problemas Foram relatados problemas de entupimento em sistemas de irrigação por aspersão e por gotejamento, particularmente com efluente oriundo de lagoas de oxidação. O crescimento biológico (limos) na cabeça de aspersão, no orifício emissor, ou na linha de alimentação da água provoca entupimento, assim como grandes concentrações de algas e de sólidos em suspensão.

Os problemas de entupimento mais frequentes ocorrem com sistemas de irrigação por gotejamento. Do ponto de vista da saúde pública, estes sistemas são, muitas vezes, considerados ideais, porque são totalmente fechados, minimizando os problemas de exposição do trabalhador à água recuperada ou à tração do pulverizador.

Na água recuperada que é clorada, resíduos de cloro inferiores a 1 mg/L não afetam a folhagem das plantas, mas os resíduos de cloro que sejam superiores a 5 mg/L podem causar danos graves às plantas quando a água recuperada é pulverizada diretamente na folhagem.

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4.3.1 Métodos de Irrigação Dos diversos métodos de irrigação que são utilizados, a tecnologia moderna pode ser particularmente interessante para a irrigação com águas residuais tratadas. A seleção de qualquer método, convencional ou moderno, deve ser tratada cuidadosamente para que o sistema de irrigação seja operacionalizado com eficácia e segurança. A seleção do método de irrigação apropriado depende da qualidade do efluente, das culturas a ser cultivadas, dos hábitos dos agricultores, do conhecimento e competências dos agricultores e do de risco potencial para os trabalhadores e para a saúde pública.

Métodos de Irrigação de Superfície Convencionais •

Irrigação por inundação de grandes áreas fronteiriças ou de grandes bacias, abrangendo quase toda a superfície.

•

Irrigação por sulcos para as culturas em linha, humedecendo apenas uma parte da superfície do solo.

•

Irrigação por bacia pequena, através da qual a água é disponibilizada em sequência para pequenas bacias ou para árvores individuais.

Estes métodos são fáceis de implementar, são menos onerosos e não necessitam de energia para a aplicação da água ao nível do terreno. Tais métodos, embora sejam praticados em muitos países em desenvolvimento, são particularmente adequados quando há abundância de água e em que a textura do solo é relativamente de plano-pesada média.

O risco de contacto com estes métodos é elevado e requer um nível avançado de tratamento do efluente antes da sua utilização.

Métodos de Irrigação Modernos Estes são, em geral, redes pressurizadas, incluindo bombas, medidores de vazão, válvulas de controle e distribuição canalizada, incluindo: •

Aspersão, incluindo unidades fixas, unidades de manualmente movíveis, pivôs centrais, rolos laterais, ou mini-aspersores, com os quais toda a superfície do solo é molhada.

•

Sistemas de superfície localizados, incluindo gotejamento, sistemas borbulhadores e sistemas de gotejamento.

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1. Irrigação por alagamento Aplicação de água de irrigação cobrindo por completo toda a superfície do solo com água de lagoa.

Irrigação por alagamento

A água é aplicada sobre todo o campo para se infiltrar no solo (por exemplo, inundações em áreas selvagens, inundações de contorno, fronteiriças e bacias). Na irrigação por alagamento, uma grande quantidade de água é trazida para o campo e flui no solo entre as culturas. Em regiões onde a água é abundante, a irrigação por alagamento é o método de irrigação mais barato, sendo o método low-tec habitualmente utilizado nas sociedades dos países em desenvolvimento. Deve ser aplicado apenas às terras planas que não têm sucalcos ou declives para que a água possa fluir uniformemente por todas as partes do campo. No entanto, mesmo assim, cerca de 50% da água é desperdiçada, não sendo utilizada pelas culturas. Parte desse desperdício de água acumula-se nas beiras do campo e é denominado de run-off. Com o objetivo de se conservar um pouco dessa água, os produtores podem suster o run-off em lagoas e

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reutilizá-lo no momento seguinte de irrigação por alagamento. No entanto, uma grande parte do desperdício de água não pode ser reutilizado devido à perda massiva por evaporação e por transpiração.

Uma das principais vantagens da irrigação por alagamento é a sua capacidade para lavar os sais de solo, o que é importante para muitas culturas intolerantes ao sal. No entanto, o alagamento cria um ambiente anaeróbico em torno da cultura, o que pode conduzir ao aumento da conversão microbiana de nitrogénio do solo em nitrogénio atmosférico, ou a desnitrificação, criando, assim, um solo com baixos níveis de nitrogénio. As inundações de surto são uma tentativa de se obter uma versão mais eficiente da irrigação por alagamento convencional, em que a água é espalhada num campo em horários programados, reduzindo assim o excesso de run-off.

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2. Irrigação em sulco Os sulcos são canias pequenos, paralelos, feitos para conduzir a água para irrigar as culturas. A cultura é cultivada nas saliências entre os sulcos. O método é adequado para uma ampla variedade de tipos de solo, culturas e declives de terreno. A água é aplicada entre os sulcos (por exemplo, sulcos de nível e graduados, sulcos de contorno, ondulações). A água atinge a parte mais elevada (onde as raízes das plantas se concentram) por ação capilar. Um método de inundação parcial da superfície de irrigação, normalmente utilizado em culturas que são lavradas, onde a água é aplicada em sulcos ou linhas com capacidade suficiente para conter o sistema de irrigação projetado.

A irrigação em sulcos é realmente um tipo de irrigação de inundação, em que a água derramada no campo é dirigida para canais estreitos entre as linhas de culturas, em vez de se distribuir a água por todo o campo uniformemente. Os sulcos têm de ser todos de igual dimensão, para garantir que a água é distribuída uniformemente. Tal como a irrigação por inundação, a irrigação por sulcos é bastante económica.

Irrigação em sulco

A irrigação em sulcos não humedece a totalidade da superfície do solo, e pode reduzir a contaminação da cultura, uma vez que as plantas são cultivadas em sulcos, num lível superior.

Não é possível garantir protecção completa a nível da saúde e o risco de contaminação dos trabalhadores agrícolas é potencialmente médio-alto, dependendo do grau de automatização do processo. Se o efluente tratado é transportado através de tubos e entregue em regos individuais, por meio de tubos fechados, o risco para os trabalhadores da irrigação é mínimo, o que pode

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conduzir ao desenvolvimento de vectores de doenças. O nivelamento da terra deve ser realizado com cuidado e devem ser criadas inclinações adequadas no solo.

As seguintes culturas podem ser irrigadas com irrigação em sulcos: •

Culturas em linha, como o milho, girassol, cana de açúcar e soja

•

Culturas que seriam danificadas por inundações (tomates, vegetais, batatas, feijão)

•

Crops that would be damaged by flooding (tomatoes, vegetables, potatoes, beans)

•

Árvores de fruto (limão, uva)

•

Culturas broadcast (de trigo)

A irrigação em sulcos também é adequada para o cultivo de árvores. Nas fases iniciais da plantação de árvores, pode ser suficiente um sulco ao longo de uma linha de árvores, mas à medida que as árvores se vão desenvolvendo, será necessário construirem-se dois ou mais sulcos para a distruibição mais eficiente da água necessária. Os sulcos podem ser utilizados na maioria dos tipos de solos. Os solos que incrustam facilmente são especialmente adequados para a irrigação por sulcos porque a água não flui por cima do rebordo e, por isso, o solo onde as plantas crescem permanece regado. A forma dos sulcos é determinada pelo tipo de solo e pela dimensão do cauldal do curso de água de rega.

A localização das plantas num sistema de sulcos não é fixa; depende de circunstâncias naturais: •

Em áreas com chuvas fortes, as plantas devem estar no topo da saliência do sulco para se evitarem danos por excesso de água (alagamentos)

•

Se a água é escassa, as plantas podem ser colocadas no próprio sulco, para beneficiarem mais da irrigação

No caso das culturas de inverno e do início da primavera, em áreas mais frias, as sementes podem ser colocadas no lado ensolarado da saliência do sulco. Pelo contrário, nas zonas mais quentes, as sementes podem ser distribuidas no lado sombrio para assim ficarem protegidas do sol.

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3. Bacia de irrigação Para a irrigação da bacia, as áreas planas de terra rodeada por diques baixos evitam que a a água passe para os campos contíguos. A irrigação com bacias é utilizada nas culturas de arroz cultivado em terras planas. De um modo geral, este método é adequado para culturas que não são afetadas negativamente por permanecerem submersas por longos períodos de tempo. Outras culturas que podem ser irrigadas desta forma são: •

Pastagens (alfafa, trevo)

•

Árvores (cítricos, banana)

•

As culturas transmitidas (cereais)

•

Algumas culturas em grandes extensões, cultivadas em linha, como o tabaco.

Bacia de irrigação

A irrigação com bacia não é adequada para culturas que não podem estar em condições de piso molhado ou encharcado por períodos superiores a 24 horas. Normalmente, são as culturas de raiz e as culturas como a de batata, mandioca, beterraba e cenoura que requerem solos soltos, bem drenados.

A construção de bacias é mais fácil quanto mais plana for a superfície do terreno. É construída uma separação entre as culturas de arroz e as outras culturas. O arrozal é cultivado em solos argilosos. O arroz também pode ser cultivado em solos arenosos. Muitas outras culturas podem ser cultivadas em solos argilosos, barrentos, que são preferidos para a irrigação em bacia, pois evitam o alagamento. As areias grossas não são recomendados para a irrigação de bacia, uma vez que este tipo de solo é propício a elevados níveis de infiltração. Os solos que incrustam

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quando secos também não são adequados. A forma e a dimensão da bacia são determinadas pelo declive do terreno, pelo tipo de solo, pelo tamanho do caudal disponível, pela profundidade necessária para a aplicação da irrigação e pelas práticas agrícolas.

As bacias devem ser pequenas se: •

a inclinação do terreno for íngreme,

•

o solo for arenoso,

•

a dimensão do caudal que abastece a bacia for reduzido,

•

for necessária pouca profundidade para aplicação da irrigação,

•

a preparação do terreno for feita manualmente ou por tração animal,

•

preparação de campo é feito à mão ou de tração animal.

As bacias podem ser grandes se: •

O terreno tiver um declivbe ligeiro ou for plano,

•

O solo for de argila,

•

O tamanho do caudal que abastece a bacia for de grandes dimensões,

•

For necessária grande profundidade para a aplicação da irrigação,

•

A preparação do terreno for mecanizada.

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4. Aspersão A irrigação por aspersão é semelhante à precipitação natural. A água é aplicada na forma de spray e atinge o solo de modo muito semelhante ao que acontece quando chove (por exemplo, conjunto de pulverizadores portáteis e fixos, aspersores em movimento, pistolas, sistemas de pivot central). Este é um sistema de irrigação planeado, no qual a água é aplicada por meio de tubos perfurados ou de bicos que atuam sob pressão, de modo a formar um padrão de pulverização.

Irrigação de aspersão

Os sistemas de rega por aspersão são os mais comuns. Funcionam em encostas com até 30% de declive e não ficam limitados pela qualidade das águas residuais. Os tubos laterais que fornecem água para o sistema de irrigação devem ser aplicados do lado exterior ao longo do terreno, sempre que possível. Isto irá minimizar as alterações de pressão nos aspersores e proporcionar uma irrigação uniforme. Todos os tipos de culturas podem ser irrigadas com sistemas de aspersão. Este sistema é adequado para a maioria das culturas em linha, de campo ou de árvores e a água pode ser pulverizada por cima das culturas ou no terreno.

Não é recomendada a utilização de aspersores largos para a irrigação de culturas delicadas, como a da alface, pois as gotas de água com maiores dimensões que estes aspersores emitem podem danificar as culturas. Os sistemas convencionais de irrigação utilizados com mais frequência em sistema de reutilização de águas residuais são: o de pivot central, o de disparo único e o pulverizador de sistemas laterais.

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Os pulverizadores são adequados para solos arenosos em que a taxa de infiltração é elevada, mas podem ser utuilizados para irrigação da maioria dos solos. No entanto, não são adequados para os solos facilmente incrustáveis.

Algumas desvantagens da opção pela utilização de sistemas de aspersão são os elevados custos de aquisição e de montagem e a necessidade de um grande espaço no terreno para o equipamento. Outra grande limitação destes sistemas, especialmente quando são reutilizadas águas residuais, é a inexistência de um curso definido. Devem ser consideradas estratégias na configuração do terreno para que a água de irrigação seja pulverizada para ruas e áreas habitacionais.

Um sistema de irrigação por aspersão tem os seguintes componentes: Unidade de bombagem •

Tubagem preincipal e tubagens adjacentes (às vezes)

•

Laterais

•

Aspersores

Para evitar problemas de entupimento do bico do pulverizador que poderiam estragar a cultura, revestindo-a com sedimentos, a água deve ser limpa e livre de sedimentos em suspensão.

Quando a água é sai de um aspersor divide-se em pequenas gotas de 0,5 mm a 4,0 mm de tamanho. Estas gotas caem perto do aspersor e as maiores caem perto do limite do círculo humedecido. As gotas grandes estragam as culturas e solos delicados, por isso é preferível utilizar aspersores com bicos de pequeno diâmetro. Para que haja uma irrigação uniforme, devem ser aplicados vários pulverizadores em funcionamento, com pouca distância entre si. Esta uniformidade pode ser afetada pelo vento e pela pressão da água. Por essa razão os aspersores devem ser posicionados com pouca distância entre si, reduzindo-se assim os efeitos do vento.

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5. Pivot central Pivot-central é uma irrigação por aspersão automatizada que se processa girando o tubo de aspersão que, através dos aspersores ou bicos, espalham a água como um raio a partir do centro da área a ser irrigada. A água é fornecida para o centro, ou ponto de articulação do sistema. O tubo é suportado acima da plantação por torres com espaçamentos fixos e movido a energia pneumática, mecânica, hidráulica ou elétrica, sobre rodas ou patins, fazendo trajetórias circulares fixas em velocidades angulares uniformes.

Irrigação de Pivot-central

A água é aplicada a uma velocidade uniforme por aumento progressivo do tamanho do bico do pivot no final da tubagem. A profundidade da água aplicada é determinada pela velocidade de movimentação do sistema. As unidades individuais podem irrigar cerca de 0,4 km2 de área circular.

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6. Pistola móvel A irrigação com pistola móvel é um sistema de irrigação por aspersão que consiste num único bico de grandes dimensões que gira e que é auto-propelido. O nome advém do facto de a base ser sobre rodas e poder assim ser movida pelo irrigador ou fixada a uma guia.

Pistola móvel

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7. Sistemas de gotejamento A irrigação por gotejamento, às vezes referida como irrigação por fio de água, consiste num sistema de tubos de plástico de pequeno diâmetro, equipados com saídas a que se chamam emissores ou gotejadores, de onde a água pinga para o solo a um ritmo muito baixo. A água é aplicada perto das plantas para que apenas uma pequena parte do solo seja molhada, a parte mais próxima das raízes da planta. As aplicações de irrigação por gotejamento são mais frequentes, o que proporciona um alto nível de humidade no solo.

Embora possa ser o método de irrigação mais dispendioso, a irrigação por gotejamento é também o método mais eficiente e avançado em relação à utilização eficaz da água. Normalmente, é utilizado para a rega de plantações em fileiras, como frutas macias e legumes, árvores e plantações de vinha, onde pode ser aplicado mais do que um emissor para cada planta. Porque é um sistema de custo elevado é aplicado apenas em culturas de grande valor. Este sistema é composto por tubos perfurados que são colocados nas fileiras das plantas ou enterrados ao longo das suas linhas de raiz e emitem água diretamente sobre as culturas que necessitam. Como resultado, a evaporação é drasticamente reduzida e 25% da água de irrigação é conservada, comparando com a irrigação por alagamento. A irrigação por gotejamento adapata-se a qualquer inclinação cultivável e é adequada para a maioria dos solos. Nos solos argilosos, a água deve ser aplicada lentamente para evitar que se forme uma lâmina de água de superfície e que escoe antes de ser absorvida pelo solo. Nos solos arenosos é necessário uma descarga emissora maior.

A água com níveis de sal elevados deve ser filtrada antes de usar, pois pode entupir os emissores e conduzir a um acumulado local com elevado teor de solo com salinidade em torno das plantas se a água de irrigação contiver sais solúveis. Se a água contiver algas, depósitos de fertilizantes e produtos químicos dissolvidos, tais como cálcio e ferro, também pode causar obstrução dos emissores.

Um sistema de irrigação por gotejamento comum contém o seguinte: •

Unidade de bomba

•

Cabeça de controlo

•

Tubo principal e dependentes

•

Laterais

•

Emissores ou gotejadores

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Sistemas de irrigação por gotejamento

Num sistema de irrigação por gotejamento que tenha sido planeado, a água é aplicada diretamente na zona da raíz das plantas por meio de aplicadores (orifícios, emissores, tubos porosos, tubo perfurado, etc) a funcionar sob baixa pressão, que são colocados no solo ou abaixo da superfície.

Os sistemas de irrigação por gotejamento usam emissores de baixa velocidade para fazer chegar lentamente à planta as águas residuais. As águas residuais devem ter um teor muito baixo de

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sólidos e a desinfecção pode ser necessária para reduzir a existência de biofilmes que podem entupir os emissores. Os sistemas de gotejamento podem ser utilizados em qualquer declive e são adequados para plantações permanentes, como empreendimentos paisagísticos. Os custos de equipamento e de instalação dos sistemas de gotejamento podem ser elevados, mas não colocam problemas de dispersão como na pulverização.

Quando comparado com outros sistemas, as principais vantagens da irrigação por gota ou gotejamento são: •

O aumento do crescimento da cultura e o rendimento obtido por meio da otimização da água, nutrientes e regimes de ar na zona da raiz.

•

A alta eficiência de irrigação, uma vez que não existe a interferência da copa da planta, o desvio que pode ser provocado pelo vento ou perdas e as perdas de drenagem são mínimas.

•

O contato dos trabalhadores agrícolas com as águas residuais é mínimo.

•

O baixo consumo de energia, pois o sistema de gotejamento requer uma pressão de apenas 100-300 kPa (1-3 bar) de água.

•

A necessidade de pouca mão-de-obra porque o sistema de gotejamento pode ser facilmente automatizado, inclusive para permitir a irrigação e a fertilização combinadas.

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8. Irrigação com borbulhador Uma técnica relativamente recente, conhecida como "irrigação com borbulhador”, desenvolvida para a irrigação localizada de culturas de árvores, evita a necessidade de pequenos orifícios. Este sistema requer, assim, menos tratamento das águas residuais, mas é necessário ser cuidadosamente instalado para que a sua aplicação seja bem sucedida.

Irrigação com borbulhador

Os sistemas de borbulhadores (borbulhadores, tubos, válvulas, trincheiras e bacias), à semelhança dos sistemas de gotejamento, exigem manutenção de rotina. Os sistemas com borbulhador não são imunes ao vandalismo nem ao desgaste, particularmente em locais comerciais, institucionais ou onde residam diversas famílias. Além disso, as bacias e as trincheiras têm de ser mantidas limpas para impedir qualquer inundação. Devido à intensidade do caudal, os sistemas com borbulhador desperdiçam mais água quando ocorrem problemas de vazamentos, fissuras ou de sobrecarga.

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Código geral de prática para efluentes de esgotos domésticos tratados para utilização em irrigação 1. O tratamento e desinfeção de esgotos devem ser conservados e mantidos continuamente em funcionamento satisfatório e eficaz, sempre que o efluente de esgotos tratados se destina à irrigação, de acordo com a licença emitida nos termos da legislação em vigor.

2. Devem ser contratados operadores qualificados para operacionalizar as estações de tratamento e de desinfecção, após a aprovação formal por parte da autoridade competente de que as pessoas em causa são competentes para desempenhar as funções exigidas, necessárias para garantir que as condições em (1) são cumpridas.

3. A estação de tratamento e de desinfecção deve ser supervisionada diariamente de acordo com o programa emitido pela Autoridade e devem ser guardados os registos de todas as operações realizadas, de acordo com as instruções da autoridade competente. Deve ser mantida uma cópia nas instalações de tratamento para facilitar o acesso, dentro das instalações, a essa informação.

4. Todas as saídas, torneiras e válvulas do sistema de irrigação devem ser protegidas para prevenir que sejam utilizadas por pessoas não autorizadas. Todas essas saídas devem ser de cor vermelha e claramente identificadas, para que o público esteja alertado de que a água não é própria para beber.

5. Não é permitida nenhuma ligação cruzada com qualquer canalização ou trabalhos de transporte de água potável. Todas as tubagens de transporte de esgoto efluente devem ser marcadas com fita vermelha ou de outra cor para que seja claramente distinguida da rede de abastecimento de água doméstica. Em casos inevitáveis onde a rede de esgoto/efluente e a rede de abastecimento de água doméstica têm de ser definidas próximas uma da outra, a rede de esgoto ou do efluente tem de ser enterrada, no mínimo, 0,5 m abaixo das tubulações de abastecimento de águas domésticas.

6. Os métodos de irrigação permitidos e as condições de aplicação são diferentes de acorde com o tipo de plantação, como se refere de seguida: a. Relvados de parques e empreendimentos paisagísticos em áreas de lazer de acesso ilimitado: •

Métodos de irrigação subterrânea

•

Irrigação por gotejamento

•

Pop-up, baixa pressão e níveis de precipitação elevados, aspersores de ângulo reduzido (menos de 11 graus). Aspersão de preferência a ser praticada durante a noite e quando não há pessoas perto.

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b. Relvados de parques e empreendimentos paisagísticos em áreas de lazer de acesso limitado, culturas industriais e culturas forrageiras: •

Irrigação subterrânea

•

Borbulhadores

•

Irrigação por gotejamento

•

Aspersores pop-up

•

Métodos de irrigação de superfície

•

Aspersores de baixa capacidade

•

Irrigação por aspersão ou pulverização é permitida dentro de uma área de amortização de cerca de 300 metros.

No caso das culturas forrageiras, é aconselhável interromper-se a irrigação pelo menos uma semana antes das colheitas. Não deve ser permitada a pastagem de animais de ordenha em areas irrigadas com águas residuais. Os serviços veterinaries devem ser informados desta questão. a. Vinhas: •

Irrigação por gotejamento

•

Miniaspersores e aspersores (nos casos em que as culturas ficam molhadas, a irrigação deve sert interrompida duas semanas antes das colheitas).

•

Não são permitidos sistemas de irrigação movies.

•

Não devem ser aproveitadas as culturas que estejam no chão.

b. Árvores de fruto •

Irrigação por gotejamento

•

Hose basin irrigation

•

Borbulhadores

•

Mini aspersores

Os frutos que estejam no chão não devem ser aproveitados exceto as no caso das nozes e outros frutos de casca dura. Nas situações em que as culturas fiquem molhadas, a irrigação deve ser interrompida uma semana antes das colheitas. c. Vegetais •

Irrigação abaixo da superfície do solo

•

Irrigação por gotejamento

As culturas não podem entrar em contacto com a terra ou o efluente (só os vegetais com apoio). Podem ser considerados outros métodos de irrigação. d. Vegetais que são comidos cozinhados.

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•

Aspersores

•

Irrigação abaixo da superfície do solo

•

Irrigação por gotejamento

Podem ser permitidos outros métodos de irrigação na sequência de aprovação da Autoridade de Restrições competente, de modo a que a saúde pública e do ambiente sejam protegidas. c. Devem ser mantidas instalações para a monotorização dos parâmetros essenciais de qualidade, adequadas ao tratamento.

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MAIS SOBRE IRRIGAÇÃO AGRÍCOLA

http://www.fao.org/docrep/T0551E/t0551e07.htm http://www.fao.org/docrep/T0551E/T0551E00.htm

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4.4 Irrigação de empreendimentos paisagísticos A segunda categoria, a irrigação da paisagem, inclui a irrigação de parques, recreios, campos de golfe; divisórias na autoestrada; áreas ajardinadas que circundam edifícios comerciais, escritórios e fabris e áreas ajardinadas nas zonas residenciais. Muitos projetos de irrigação da paisagem envolvem sistemas de distribuição dupla – uma rede de distribuição de água potável e outra de água recuperada.

As potenciais restrições e questões relacionadas com a irrigação de empreendimentos paisagísticos são identificadas na lista seguinte:

Restrições/questões •

Contaminação das águas de superfície e subterrâneas se não houver uma gestão adequada

•

Efeito da qualidade da água, particularmente da existência de sais, nas áreas de paisagem

•

Problemas de saúde pública relacionados com agentes patogénicos (por exemplo, bactérias, vírus e parasitas)

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•

A utilização de uma área de controle, incluindo a zona de amortecimento, pode dar origem a custos elevados para o utilizador

Quanto à irrigação agrícola, as mesmas quatro categorias de potenciais problemas de gestão associados à qualidade da água na irrigação são: (1) salinidade (2) toxicidade de iões específicos (3) taxa de infiltração da água (4) outros problemas

Métdos de irrigação habituais (como os mencionados na irrigação agrícola), para a reutilização da paisagem: •

Irrigation por aspersão

•

Irrigação por pistola móvel

•

Irrigação por gotejamento

•

Irrigação com borbulhador

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4.5 Reciclagem & reutilização industrial A terceira maior utilização da água recuperada é nas atividades industriais, em primeira instância para refrigeração e para necessidades de processo, sendo a refrigeração a reutilização predominante da água a este nível. As torres e as lagoas de refrigeração constituem por si só o maior consumo de água em muitas indústrias. Uma vez que as utilizações industriais variam bastante, para fornecer água de qualidade adequada é muitas vezes necessário tratamento adicional, para além do tratamento secundário convencional das águas residuais.

As potenciais restrições e questões relacionadas com a reciclagem & reutilização industriais são fornecidas em baixo:

Restrições/questões • Constituintes nas águas recuperadas relacionados com escalamento, corrosão, crescimento biológico obstrução • Preocupações de saúde pública, particularmente transmissão via aerosol de agentes patogénicos na água de refrigeração • Cruzamentos entre as redes de água potável e de água recuperada

Funcionamento da Torre de Refrigeração Entre as várias aplicações de reutilização da água a nível industrial, a água de reposição nas torres de resfrigeração representa uma utilização significativa da água em muitas indústrias, sendo atualmente a aplicação principal da reutilização da água a nível industrial.

Para indústrias, como as estações de produção de energia elétrica, refinarias e muitos outros tipos de fábricas, de um quarto a mais de metade do consumo total de água pode ser água de reposição em torre de resfrigeração.

O princípio básico de funcionamento da torre de refrigeração é o da evaporação da condensação e troca razoável de calor. A mistura de ar e água liberta o calor latente da vaporização. A água exposta à atmosfera evapora e, à medida que a água se transforma em vapor, o calor é consumido.

Em condições de funcionamento normais, a perda de água a partir da torre de refrigeração em forma de vapor quente e húmido para a atmosfera, é de aproximadamente 1,2% a 5,5 ° C a cada intervalo de arrefecimento. Gotejamento ou perda de água a partir do topo da torre para o vento, é o segundo mecanismo através do qual existe perda de água a partir do sistema de arrefecimento.

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Cerca de 0,005% da água de recirculação perde-se deste modo. Enquanto a evaporação resulta numa perda de água do sistema, a concentração de sal aumenta porque os sais não são removidos com a evaporação. Para evitar a formação de precipitados na água mais concentrada resultante, da torre, uma parte da água de refrigeração é retirada e substituída por água de reposição baixa em sal para se manter um equilíbrio de salinidade adequado. Esta extração da água altamente salina extraída do sistema da torre de resfrigeração é chamada de purga.

Esquema que define o equilíbrio do sal na torre de refrigeração, recirculação, evaporação

(Eddy, 1999)

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Quando os ciclos de concentração são na ordem de 3 a 7, alguns dos sólidos dissolvidos na água de circulação podem exceder os seus limites de solubilidade e precipitarem-se, causando a formação de incrustações em tubagens e refrigeradores. Para evitar a formação de incrustações, muitas vezes utiliza-se o ácido sulfúrico, para converter carbonatos de cálcio e de magnésio em compostos de sulfato mais solúveis. A quantidade de ácido utilizada deve ser limitada para se manter alguma alcalinidade residual no sistema. Se o pH do sistema for reduzido em demasia abaixo de 7, pode ocorrer corrosão acelerada.

Quatro problemas gerais da qualidade da água são encontrados em operações da torre de refrigeração industrial: (1) a escala, (2) a corrosão metálica, (3) crescimentos biológicos, (4) a incrustação em permutadores de calor e condensadores.

Quer a água doce quer a água recuperada contêm componentes que podem provocar esses problemas, mas as suas concentrações são geralmente mais elevadas na água recuperada.

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4.6 Reabastecimento de lençóis freáticos A quarta aplicação de reutilização da água recuperada é o reforço de águas subterrâneas, através de bacias de distribuição ou de injeção direta em lençóis freáticos subterrâneos. O reforço das águas subterrâneas envolve a assimilação da água recuperada para o reabastecimento, armazenamento em lençóis freáticos subterrâneos, ou o estabelecimento de barreiras hidráulicas para prevenir a intrusão da água salgada nas zonas costeiras.

As potenciais restrições e questões relacionadas com o recarregamento de lençóis freáticos são dadas em baixo: Restrições/questões •

Possível contaminação de lençóis freáticos utilizados como fonte de água potável

•

Químicos orgânicos em águas recuperadas e efeitos tóxicos correspondentes

•

Total de sólidos dissolvidos, nitratos e agentes patogénicos na água recuperada.

Existem várias vantagens no armazenamento de águas subterrâneas: (1) o custo do reforço artificial pode ser inferior ao custo dos reservatórios de superfície equivalentes; (2) o aquífero serve como um sistema de distribuição, podendo mesmo suprimir a eventual necessidade de condutas ou canais de superfície; (3) a água armazenada nos reservatórios de superfície está sujeita à evaporação, a potenciais problemas de odor e de sabor devido a algas e a outros tipos de desenvolvimentos aquáticos e devido à poluição; (4) os locais adequados para reservatórios de superfície podem não estar disponíveis ou não serem ambientalmente aceitáveis; (5) a inclusão do reforço de água subterrânea num projeto de reutilização indireta potável também pode contribuir para benefícios na saúde, benefícios psicológicos e estéticos secundários, como resultado do processo de transição entre a água recuperada e as subterrâneas.

Dois métodos de recarda de lençóis freáticos habitualmente utilizados com água recuperada: (1) distribuição na superfície através de bacias, e (2) injeção direta nos lençóis freáticos subterrâneos

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Reforço de Lençóis freáticos através da Distribuição de Superfície em Bacias Na distribuição de superfície, as águas de reforço infiltram-se pelas bacias de distribuição através de uma zona de lençol freático insaturado (vadosa). As bacias de infiltração são os métodos de reforço preferidos porque permitem a utilização eficiente do espaço e requerem relativamente pouca manutenção.

Quando as condições hidrogeológicas são favoráveis para o reforço com bacias de distribuição, a recuperação da água pode ser implementada de forma relativamente simples pela rápida infiltração (também conhecida como sistema de tratamento do solo aquífero (SAT) ou geopurificação).

Uma vez que as águas subterrâneas recarregadas podem ser uma fonte de abastecimento de água potável, o reforço de água subterrânea com água recuperada ennvolve frequentemente tratamentos para além do tratamento secundário convencional. Para as operações de distribuição praticadas, os processos comuns de recuperação de águas residuais comum anteriores ao reforço incluem o tratamento primário e secundário das águas residuais e a filtragem granularmédia terciária, seguida de desinfecção com cloro ou radiação UV.

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Esquema típico de tratamento de sistemas de lençóis freáticos de solo (SAT) com recuperação de água renovada através de: (a) drenos na subsuperfície, (b) poços em torno das bacias de distribuição e (c) poços entre duas filas de bacias

(Eddy, 1999)

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Existem quatro tipos de sistemas de tratamento da terra quando se implementa o método de distribuição à superfície:

1. Sistema de irrigação de baixa velocidade 2. Sistema de fluxo na superfície do terreno de cultivo 3. Sistema de infiltração rápida 4. Irrigação por gotejamento abaixo da superfície

1.

Sistema de irrigação de baixa velocidade

Os sistemas de rega de baixa velocidade são os sistemas de tratamento de terras mais utilizados.

Fornecem nutrientes essenciais que favorecem o crescimento das plantações agrícolas. É utilizada água residual pré-tratada (a textura do solo varia entre argilas arenosas e argilas barrentas), na irrigação por aspersão ou distribuição de superfície, a uma velocidade relativamente baixa (0.5–6 m/ano) (velocidade de carga semanal de 1.3–10 cm). Esta água serve também como fonte de nutrientes para culturas forrageiras (por exemplo, alfafa, grama, azevém), ou campos de cultivo (por exemplo, grão, algodão, cevada).

Algumas desvantagens do sistema de irrigação de baixa velocidade são os custos de terreno, os elevados custos de funcionamento e o transporte das águas residuais para o local de tratamento.

Sistema de irrigação de baixa velocidade

(Gabriel Bitton, 2005)

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2.

Sistema de Fluxo sobre o Terreno de Cultivo

As águas residuais são aplicadas a uma taxa de –20 m/ano ou mais e correm por um declive de terreno coberto de relva (2–8 %) com uma extensão de 30–60 m. Os solos mais adequados são o barro ou os argilosos barrentos com pouca permeabilidade (igual ou inferior a 0.5 cm/h) para limitar a infiltração no perfil do solo. O efluente tratado é recolhido num canal. Os nutrientes (N, P e CBO), sólidos suspensos e agentes patogénicos são removidos à medida que as águas residuais fluem pelo terreno abaixo.

Sistema de fluxo sobre o terreno de cultivo

(Gabriel Bitton, 2005)

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3.

Sistemas de Infiltração Rápida

As águas residuais são aplicadas intermitentemente em ritmos elevados (6–125 m/ano) num solo permeável (por exemplo, areias ou areias argilosas). A maioria da água residual aplicada flui para lençóis freáticos subterrâneos. As águas residuais tratadas podem ser recolhidas em poços de recuperação. A profundidade mínima para a água subterrânea é de 1 m durante os períodos de alagamento e de 1.5–3 m nos períodos secos. O potencial do tratamento dos sistemas de infiltração rápida é mais baixo do que nos sistemas de irrigação de baixa velocidade. O nível de remoção do nitrogénio é geralmente baixo, mas pode ser melhorado através do incentivo à desnitrificação. A desnitrificação requere níveis de carbono adequados (como so encontrados nos efluentes primaries) e níveis baixos de oxigénio, precisando de períodos de alagamento de pelo menos nove dias, seguidos de períodos secos de cerca de duas semanas.

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4.

Irrigação por gotejamento abaixo da superfície

A irrigação por gotejamento abaixo da superfície é praticada em áreas áridas para poupar água.

Consiste em gotejamento da água junto da raíz (30–50 cm abaixo da superfície do solo) a um ritmo dependente da quantidade de água que a planta precisa. Essa prática ajuda a evitar ou a minimizar a produção de aerosol biológico, a contaminação de partes aéreas de culturas e o fluxo de águas residuais para os lençóis freáticos. A partir de pesquisas anteriores, revelou-se que a irrigação por gotejamento abaixo da superfície de relvados pode reduzir o risco de contaminação por potenciais agentes patogénicos virais quando comparada com a irrigação por aspersão. Da mesma forma, comparando com a irrigação por aspersão, a irrigação por gotejamento à superfície ou abaixo da superfície contribui para a redução da contaminação de vegetal com oocistos de Cryptosporidium ou cistos de Giardia.

Instalação de um sistema comum de irrigação por gotejamento abixo da superfície

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Esquema do sistema de irrigação por gotejamento comum abaixo da superfície

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Reforço de Lençóis freáticos por Injeção Direta O reforço subterrâneo direto é obtido quando a água é transportada e injetada diretamente no lençol freático. Em geral, na injeção direta a água recuperada já altamente tratada, é diretamente injetada na zona de águas subterrâneas saturadas, normalmente num aquífero definido, confinado. O reforço de águas subterrâneas por injeção direta é praticado, na maioria dos casos, em locais onde a água subterrânea é profunda, ou onde a topografia ou utilização do terreno torna a distribuição `na superfície impraticável ou demasiado dispendiosa. Este método de reforço de água subterrânea é particularmente eficaz na criação de barreiras de água doce em lençóis freáticos costeiros para impedir a entrada da água salgada do mar.

Os constituintes particulados, incluindo microrganismos na água recuperada, são removidos por filtração e retidos de modo eficaz pela matriz do solo.

Para além dos constituintes minerais dissolvidos comuns, a água recuperada contém muitos oligoelementos dissolvidos. A ação física da filtração não realiza, no entanto, a remoção destes contaminadores inorgânicos dissolvidos. Para que os oligometais sejam retidos na matriz do solo, são necessárias reacções físicas, químicas, ou microbiológicas para imobilizar os constituintes dissolvidos. Num sistema de reforço, o impacto da actividade microbiana na atenuação dos componentes inorgânicos é reduzida. As reações físicas e químicas no solo, que são importantes no que diz respeito aos oligoelementos metálicos, incluem a permuta cationica, a precipitação, a adsorção e quelação de superfície e a complexação. Embora os solos não possuam capacidade ilimitada na atenuação dos constituintes inorgânicos, foi descoberto, através de estudos experimentais, que os solos não têm capacidade para reter grandes quantidades de oligoelementos metálicos. Assim, é concebível que um local usado para reforço de águas subterrâneas possa ser eficaz na retenção de oligometais, por longos períodos de tempo.

A biodegradação de substâncias facilmente degradáveis ocorre quase exclusivamente no primeiro metro ou aos 0,6 m de percurso. Existe evidência crescente de que uma porção significativa da degradação observada ocorre na manta biológica que se forma sobre a superfície infiltrável de uma bacia de distribuição.Ainda não se compreende bem qual o destino de alguns dos compostos orgânicos mais resistentes encontrados na água de reforço.

A contaminação das águas subterrâneas por microorganismos patogénicos não tem recebido tanta atenção como a água de superfície. Tem sido geralmente assumido que a água subterrânea está livre de microorganismos patogénicos. No entanto, uma série de surtos de doenças bem

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documentadas tem sido atribuída à água subterrânea contaminada. O destino dos agentes patogénicos e dos vírus bacterianos no ambiente subsuperficial é determinado pelas suas características de sobrevivência e pela sua retenção na matriz do solo. Tanto a sobrevivência como a retenção são largamente determinadas (1) pelo clima, (2) pela natureza do solo, e (3) pela natureza dos microrganismos. A temperatura e a precipitação são dois fatores climáticos importantes que afetam a sobrevivência e a movimentação viral e bacteriana. Em temperaturas mais elevadas, a inativação ou morte natural é bastante rápida. Para as bactérias, e provavelmente também para os vírus, a taxa de mortandade é aproximadamente duplicada a cada aumento de 10° C de temperatura entre 5 e 30° C. A água da chuva, devido ao seu valor de pH mais baixo, pode eluir as partículas do vírus absorvidos, que pode depois passar para o lençol freático. As características físicas e químicas do solo também desempenham um papel essencial na determinação da sobrevivência e da retenção dos microrganismos. As propriedades do solo influenciam a capacidade de retenção da humidade, o pH e a matéria orgânica. Todos estes fatores controlam a sobrevivência das bactérias e dos vírus no solo.

Resumo dos Principais Fatores Orientadores do Transporte de Agentes Patogénicos através do Solo Fator

Comentários

Tipo de solo

Os solos de textura fina retêm os microorganismos mais eficientemente do que os solos de textura leve. Os óxidos de ferro aumentam a capacidade de adsorção dos solos.

Os solos muck são normalmente pobres adsorventes de vírus.

Filtragem

A drenagem de bactérias da superfície do solo limita o seu movimento.

pH

Geralmente, a adsorção aumenta quando o pH diminui.

Cations

Adsorção aumenta na presença de cations (os cations ajudam a reduzir as forças repulsivas quer nas partículas do solo quer nos microorganismos). As águas da chuva podem dessorver vírus do solo devido à sua baixa condituvidade.

Orgânicos solúveis

Geralmente, competem com os microorganismos por locais de adsorção. Ácidos húmicos e fúlvicos reduzem a adsorção de vírus para os solos.

Tipo microbial

A adsorção para os solos varia de acordo com o tipo de microbial e de filtragem.

Taxa de caudal

Quanto maior for a velocidade do caudal, mais baixa é a adsorção microbial para os solos.

Caudal saturado versus caudal insatura do

O movimento dos vírus é inferior em condições de fluxo insaturado.

(Gabriel Bitton, 2005)

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Resumo dos Principais Fatores Orientadores da Persistência de Agentes Patogénicos Macrobianos nos Solos Fator

Comentários

Fatores físicos Temperatura

Maior longevidade a baixas temperaturas; maior longevidade no inverno do que no verão.

Capacidade de retenção da água

A sobrevivência é mais baixa em solos arenosos com baixos níveis de capacidade de retenção da água.

Luminosidade

Baixo nível de sobrevivência à superfície do solo.

Textura do solo

Barros e material húmico aumentam a retenção da água pelo solo, afetando assim a sobrevivência microbiana.

Fatores químicos pH

Podem controlar indiretamente a sobrevivência através do controlo da adsorção para os solos, em particular dos vírus.

Cations

Alguns (por exemplo, Mg2+) podem estabilizar os vírus termicamente.

Matéria Orgânica

Podem influenciar a sobrevivência e crescimento bacteriano.

Fatores biológicos Antagonismo da microflora do solo

Aumento da longevidade em solos estéreis. Não existe dado claro em relção ao efeito da microflora do solo nos vírus.

(Gabriel Bitton, 2005)

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A tabela que se segue resume os fatores a ter em consideração na formulação das linhas orientadoras da reforço de lençóis freáticos:

Fatores a ter em consideração na formulação das linhas orientadoras do reforço de lençóis freáticos Distribuição na superfície Tratamento

Controlo na fonte de químicos tóxicos Sedimentação primária e tratamento biológico secundário Filtragem granular-média terciária (possivelmente adsorção de carbono ativado para remoção de orgânicos) Desinfeção

Profundidade até ao lençol freático

Filtragem através de uma zona insaturada de solo não mexido

Tempo de retenção no solo

6 a 12 meses dependendo do tipo de pré-tratamento

Percentagem máxima de águas residuais recuperadas

20 a 50 por cento da base anual em poços de extração, dependendo da remoção orgânica

Distância horizontal

150 a 300 m (500 a 1000 ft) dependendo do pré-tratamento

Monotorização

Extensiva, incluindo os contaminantes nas regulações da água potável

Profundidade até ao lençol freático variável entre 3 a 15 m (10 a 50 ft), dependendo da taxa de filtragem dos solos.

Injeção direta Tratamento

Controlo na fonte de químicos tóxicos Sedimentação primária e tratamento biológico secundário Coagulação química, clarificação e filtragem granular-média Adsorção de carbono ativado Remoção dos orgânicos voláteis Osmose inversa como outro processo de membrana Desinfeção

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Profundidade até ao lençol freático

Não aplicável (injeção direta nos lençóis freáticos subterrâneos)

Tempo de retenção no solo

12 meses

Percentagem máxima de águas residuais recuperadas

20 por cento em termos anuais nos poços de extração

Distância

300 a 600 m (1000 a 2000 ft)

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Projeto Nireas horizontal Monotorização

Extensiva, , incluindo os contaminantes nas regulações da água potável

(Eddy, 1999)

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4.7 Utilizações recreativas/ambientais Uma quinta utilização da água recuperada, o uso para fins recreativos e/ou ambientais, envolve uma série de utilizações não potáveis relacionados com as características dos recursos hídricos terrestres tais como a criação de lagos para entretenimento, do acentuar de pântano, lagos e lagoas artificiais, produção de neve e aumento do fluxo de caudais. Podem ser incorporadas represas de água recuperada em empreendimentos urbanos. Lagos artificiais, campos de golfe, tanques de armazenamento e armadilhas de água podem ser abastecidos com água recuperada.

A água recuperada tem sido aplicada em zonas húmidas para uma variedade de razões, incluindo a criação, restauro e valorização do habitat, a provisão para tratamento adicional anterior à descarga nas águas recetoras e o assegurar de uma alternativa para a eliminação de um clima húmido para a água recuperada.

Possíveis restrições e questões para a utilização recreativa e/ou ambiental são dadas abaixo:

Restrições/questões •

As preocupações de saúde relacionados com a presença de vírus e bactérias (por exemplo, infecções entéricas e infeções nos ouvidos, olhos e nariz)

•

A eutrofização devido ao nitrogénio e fósforo nas águas recetoras

•

Toxicidade para a vida aquática

4.8 Utilizações não-potáveis A sexta categoria de reutilização, utilizações urbanas não potáveis, inclui usos como a proteção contra incêndios, o ar condicionado, autoclismos, água utilizada na construção, lavagem de carros em empreendimentos comerciais, lavagem de calçadas ou campos de ténis e descarga de esgotos sanitários. Normalmente, por razões económicas, estas utilizações são casuais, dependendo da localização da unidade de recuperação de águas residuais e se estas aplicações podem ser conjugadas com outras aplicações de reutilização em curso, como a irrigação de jardins.

Restrições e questões potenciais para as utilizações urbanas não-potáveis são fornecidas de seguida:

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Restrições/questões •

Questões de saúde pública devido a agentes patogénicos transmitidos por aerossóis

•

Efeitos da qualidade da água na escala, corrosão, crescimento biológico e incrustações

•

Cruzamento da rede de água potável com a de água recuperada

4.9 Reutilização potável indireta A sétima possibilidade de reutilização envolve a reutilização potável, o que poderia ocorrer com a mistura em reservatórios de armazenamento da água de abastecimento (águas superficiais ou subterrâneas).

Possíveis restrições e questões para a reutilização potável indireta são dadas abaixo:

Restrições/questões •

Constituintes na água recuperada, especialmente oligodisruptores endócrinos, produtos químicos orgânicos e os respetivos efeitos tóxicos

•

Estética e aceitação do público

•

Preocupações a nível da saúde relacionadas com a transmissão de patógenos, especialmente de vírus entéricos

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4.10 Cálculos Problema Cálculo da Média de Adsorção do Sódio Ajustado e Avaliação dos Problemas advindos da Potencial Infiltração da Água.

As análises da qualidade da água apresentadas de seguida referem-se ao efluente de uma lagoa areada que vai ser utilizada para irrigar terrenos agrícolas.

Parâmetro de qualidade da água

Concentração, mg/L

CBO

39

TSS

160

Total N

4.4

Total P

5.5

a

7.7

pH

Catiões: Ca2+

37

2+

Mg

46

Na+

410

K+

27

Aniões: HCO-3

295

2

CO -

66

4

Cl-

526

Condutividade elétrica (DS/m)

2.4

TDS

1536

Boro

1.2

Alcalinidade (total como CaCO3)

242

Dureza (total como CaCO3)

281

a

Sem unidade

Utilizando os dados sobre a qualidade da água relatados, resolva as seguintes questões: (1) calcule o adj RNa (2) determine se se pode desenvolver um problema de infiltração pela utilização deste efluente para irrigação

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Solução

(1) Calcule o adj RNa

•

Converta as concentrações dos parâmetros de qualidade da água relacionada para meq/L Ca2+= 37/20.04 = 1.85 meq/L Mg2+= 46/12.15 = 3.79 meq/L Na+ = 410/23 = 17.83 meq/L HCO3- = 295/61 = 4.84 meq/L

•

Determine o valor de Cax2+ utilizando os dados fornecidos da qualidade da água i. Salinidade da água aplicada (ECw) = 2.4 dS/m ii. Rácio de HCO3- / Ca2+= 4.84/1.85 = 2.62 iii. Da Tabela relativa, (Valores de Cax2+ como a função de HCO3- / Ca2+ rácio e solubilidade) o valor de Cax2+ = 1.20 meq/L

•

o adj RNa is : = 11.29

(2) Determine se se pode desenvolver um problema de infiltração pela utilização deste efluente para irrigação

Considerando a Tabela relativa (Linhas de Orientação para as interpretações da qualidade da água para irrigação) com adj RNa = 11.29 e ECw = 2.4 dS/m, não existe indicação de restricções para a utilização destas águas residuais recuperadas.

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4.11 Glossário Água reciclada - Água recuperada que tem utilização benéfica. O termo água reciclada é utilizado como sinónimo de água recuperada. Água recuperada - Água que, resultante do tratamento de águas residuais, é apropriada para consumo direto ou controlado, que não poderiam acontecer de outro modo.

Reciclagem de água - Utilização de águas residuais que são recolhidas e redirecionadas para o mesmo esquema de utilização da água. A reciclagem é praticada predominantemente em indústrias, tais como manufatura, e normalmente envolve apenas uma fábrica ou um utilizador.

Recuperação de água - Tratamento ou processamento de águas residuais de forma a torná-las reutilizáveis. Este termo é usado frequentemente também para referir a entrega da água recuperada no local de uso e a sua utilização efetiva.

Reutilização da água não-potável - Todas as aplicações de reutilização que não envolvam fins potáveis de modo direto ou indireto.

Reutilização de água - Utilização de águas residuais tratadas para uso benéfico, como a irrigação agrícola e a refrigeração industrial.

Reutilização de água potável – Acréscimo das fontes de água potável direta ou indiretamente por águas recuperadas rigorosamente tratadas para proteger a saúde pública.

Reutilização direta - Utilização de água recuperda que tenha sido transportada da estação de de recuperação de águas residuais para o local de reutilização da água sem ter sido despejada num corpo de água natural, incluindo utilizações como a irrigação agrícola e de empreendimentos paisagísticos.

Reutilização indireta – Utilização da água recuperada de modo indireto pela passagem através de um corpo natural de água ou pela utilização de águas subterrâneas que tenham sido reabastecidas com água recuperada.

Reutilização não planeada - Reutilização de águas residuais tratadas após descarga (ausência de controlo), como o que acontece quando existe o desvio de um curso de água a jusante do ponto de descarga de águas residuais tratadas.

Reutilização planeada – Utilização programada, direta ou indireta da água recuperada, sem perder o controle sobre a água durante a sua distribuição.

Reutilização potável direta - Uma forma de reutilização pela incorporação da água recuperada diretamente num sistema de abastecimento de água potável, implicando, muitas vezes, a mistura da água recuperada com a água potável Reutilização potável indireta - reutilização potável pela incorporação de água recuperada numa fonte de água em bruto, permitindo a mistura e assimilação por descarga num corpo de água natural, como num reservatório de abastecimento doméstico de água ou de águas subterrâneas Sistema de distribuição dupla - Dois conjuntos de condutas de distribuição de água, um para água potável e outro para água recuperada.

Utilizações benéficas - as muitas formas em que a água pode ser usada diretamente pelas populações, ou em seu benefício geral. Exemplos incluem o abastecimento municipal de água, as

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aplicações agrícolas e industriais, a navegação, abasteciomemto de peixes e animais selvagens, e a água utilizada em ambientes recreativos.

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4.12 Perguntas & Respostas Perguntas 1. Refira as quarto primeiras categorias de reutilização das águas residuais a nível mundial, em ordem descendente.

2. Em que categorias se classificam os constituintes que habitualmente se encontram nas águas residuais?

3. Qual é o processo de tratamento que permite atingir-se o melhor nível de qualidade de um efluente?

1) Lama ativada + filtragem granular media + adsorção do carbono + osmose inversa 2) Remoção do nitrogénio biológico e do fósforo + filtragem 4. Which are the four main categories of potential management problems associated with water quality in irrigation ?

5. The electrical conductivity (EC) of a water can be used as a surrogate measure of total dissolved solids (TDS) concentration. Verdadeiro ou falso?

6. Which are the ions of most concern in wastewater, for agricultural reuse?

7. Excessive nitrogen in reclaimed water is always benefficial for crops. Verdadeiro ou falso?

8. Chlorine residuals in excess of 5 mg/L can cause severe plant damage when reclaimed water is sprayed directly on foliage. Verdadeiro ou falso?

9. Mention conventional irrigation methods used.

10. Flood irrigation method must always be applied only to flat lands. Verdadeiro ou falso?

11. Flood irrigation is the most efficient irrigation method in terms of water economy.

Verdadeiro ou falso?

12. Mention the main advantage of flood irrigation in terms of salt transport to the soil.

13. Mention the main disadvantage of sprinkler irrigation in when reuse of wastewater takes place 14. Drip irrigation may is the most expensive method of irrigation. Verdadeiro ou falso?

15. Drip irrigation is the less advanced and inefficient method in respect to water use, because of small flows from driping system. Verdadeiro ou falso?

16. Mention the more significant industrial water reuse application.

17. Mention the two methods of groundwater recharge.

18. Mention the four types of land treatment systems when surface spreading method is implemented.

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19. When groundwater recharge takes place,

die-off rate of bacteria, and viruses, is

approximately doubled with each 10°C rise in temperature between 5 and 30°C. Verdadeiro ou falso?

20. When groundwater recharge takes place , the higher the flow rate, the higher the microbial adsorption to soils. Verdadeiro ou falso?

21. Os agentes patogénicos microbiais demonstram grandes indices de sobrevivência no solo de superfície. Verdadeiro ou falso?

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Respostas 1.

• • • • 2.

•

Irrigação agrícola Irrigação de empreendimentos paisagísticos Reciclagem e reutilização industrial Reforço de lençóis freáticos subterrâneos

•

Não-convencional

•

Emergentes

Convencional

3. 1) 4. (1) salinidade (2) toxicidade ion específica (3) taxa de infiltração de água (4) outros problemas 5. Verdadeiro 6. sódio, cloro e boro 7. Falso 8. Verdadeiro 9.

•

Irrigação por inundação

•

Irrigação com sulcos

•

Irrigação com pequenas bacias pequenas

10. Verdadeiro 11. Falso 12. A sua capacidade para eliminar sais do solo, o que é importante em muitas culturas intolerantes ao sal.

13. Tração de pulverizador 14. Verdadeiro 15. Falso 16. Torre de arrefecimento de água de reposição 17. (1) distribuição pela superfície em bacias (2) injeção direta nos lençóis freáticos subterrâneos 18.

•

Sistema de irrigação de baixa velocidade

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•

Sistema de escoamento superficial

•

Sistemas de infiltração rápida

•

Irrigação por gotejamento superficial

19. Verdadeiro 20. Falso 21. Falso

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