DIMENSIONAMENTO DE ETEs TRATAMENTO POR DISPOSIÇÃO NO SOLO

Transcrição

1 DIMENSIONAMENTO DE ETEs TRATAMENTO POR DISPOSIÇÃO NO SOLO Aníbal Oliveira Freire / DTDT Sandra Parreiras P. Fonseca / DVSD

2 INTRODUÇÃO ETE-ROÇAS NOVAS/CAETÉ

3 ROÇAS NOVAS : 1500 habitantes Encontro Técnico

4 ROÇAS NOVAS/CAETÉ Encontro Técnico

5 CIDADE DO MÉXICO 20 Milhões de habitantes

6 NEWMAN Califórnia USA hab

7 METODOLOGIA DE DIMENSIONAMENTO SISTEMAS DE TRATAMENTO DE ESGOTO POR DISPOSIÇÃO NO SOLO ESCOAMENTO SUPERFICIAL NO SOLO INFILTRAÇÃO LENTA (FERTI - IRRIGAÇÃO) INFILTRAÇÃO RÁPIDA INFILTRAÇÃO SUB-SUPERFICIAL

8 ESCOAMENTO SUPERFICIAL Fonte: adaptado de von Sperling (1996). (SOLOS IMPERMEÁVEIS)

9 TAXAS DE APLICAÇÃO PARA ESCOAMENTO SUPERFICIAL NO SOLO Clima Frio Clima Moderado Clima Quente Pré-tratamento aplicado m 3.h -1.m -1 cm.d -1 m 3.h -1.m -1 cm.d -1 m 3.h -1.m -1 cm.d -1 Preliminar/ Primário 0,07-0,1 2 0,16-0, , Células aeradas (1-d Detenção) 0,08-0,1 2 0,16-0, ,33-0, Secundário 0,16-0,2 4 0,20-0, ,33-0, Fonte: REED (1995) Encontro Técnico

10 Variação da fração de DBO remanescente em razão do comprimento da faixa para o tratamento, por escoamento superficial, do efluente do tratamento primário. (USEPA, 1984).

11 INFILTRAÇÃO LENTA: FERTIRRIGAÇÃO (SOLO: SEMI-PERMEÁVEL) - Projeto similar a irrigação convencional (NPK) - TIPO 1 = Máximo esgoto / mínima área Fator limitante: capacidade hídrica do terreno ou nitrogênio. Objetivo: tratamento de esgoto. - TIPO 2 = Mínimo esgoto / Máximo de área Fonte: adaptado de von Sperling (1996). Objetivo: agrícola; irrigar máxima área e otimizar o reuso. Encontro Técnico

12 INFILTRAÇÃO RÁPIDA Solo: arenoso OBJETIVOS: Recarga subterrânea; Estocagem temporária no aqüífero; Recuperação da água por drenagem e reuso ou descarga; e Impedir entrada intrusão salina. Encontro Técnico Fonte: adaptado de von Sperling (1996).

13 INFILTRAÇÃO SUB- SUPERFICIAL Fonte: adaptado de von Sperling (1996).

14 CUSTOS MÉDIOS DE IMPLANTAÇÃO DE SISTEMAS DE TRATAMENTO SIMPLIFICADOS Modelo da ETE Nº de Unidades Custo nédio / hab. (R$) RAFA 01 9,97 RAFA + FILTRO 04 36,75 RAFA + DISPOSIÇÃO NO SOLO 03 22,76 DISPOSIÇÃO NO SOLO* 07 23,32 LAGOAS 04 51,22 TANQUE SÉPTICO + FILTRO ANAERÓBIO 01 54,00 Fonte: FREIRE e REZENDE (2001). *Incluindo reformas ETE (Tanque séptico-filtro anaeróbio) Encontro Técnico

15 VANTAGENS DO SISTEMA DE DISPOSIÇÃO NO SOLO Baixo custo de implantação; Boa eficiência; Produção agrícola; Fácil operação; Sem custo de energia

16 METODOLOGIA DE DIMENSIONAMENTO E OPERACIONALIZAÇÃO Projeto e obra Monitoramento Planta Custo e Benefício R$??? Condições climáticas Tratamento por Disposição no solo Solo Água residuária ATENDER Planejamento Estratégico Encontro Técnico Projeto e obra Não Monitorar

17 METODOLOGIA DE DIMENSIONAMENTO PROPOSTA / IMPLANTAÇÃO Avaliar, adequar a metodologia USEPA (1984) existente para condições edáfo-climáticas brasileiras; Monitorar a degradabilidade do solo; risco de contaminação do lençol freático; e Condições climáticas Planta Tratamento Por Disposição no solo Solo Água residuária Eficiência do tratamento de esgoto por disposição no solo.

18 DISPOSIÇÃO NO SOLO DISPOSIÇÃO NO SOLO DIMENSIONAMENTO/IMPLANTAÇÃO MONITORAMENTO EPA COPAM OMS FAO 47 FAO 47 Material Flutuante Material Flutuante Óleos minerais Óleos minerais Saúde Pública CE RAS DBO 5 DBO 5 ph Óleos vegetais e gorduras Óleos vegetais e gorduras Regime de lançamento Regime de lançamento Sólidos em suspensão Sólidos em suspensão Toxidez (Na, B, Cl, metais) ph Nitrogênio Bicarbonatos

19 Categoria A B C CRITÉRIOS PARA USO DE ESGOTO NA AGRICULTURA - OMS (1989) Tipo de irrigação e cultura Culturas a serem consumidas cruas, campos de esporte, parques e jardins Culturas processadas industrialmente, cereais, forragens, pastagens, árvores. Irrigação localizada de plantas da categoria B na ausência de riscos para os agricultores e público em geral Encontro Técnico Grupos de risco Agricultores, consumidores e público em geral. (ovos.l -1 ) (org./100 ml) < 1 < Agricultores < 1 recomendação Não aplicável Não aplicável Não aplicável

20 CRITÉRIOS PARA USO DE ESGOTO NA AGRICULTURA EPA (1992) Tipo de Irrigação e Cultura Processo de tratamento Qualidade do efluente Culturas alimentícias não processadas comercialmente Irrigação superficial ou por aspersão de qualquer cultura, incluindo culturas a serem consumidas cruas Irrigação superficial de pomares e vinhedos Pastagens para rebanhos de leite, forrageiras, cereais, fibras e grãos. Irrigação, campos de esporte, parques, jardins e cemitérios. Secundário + filtração + desinfecção Secundário + desinfecção Secundário + desinfecção Secundário + filtração + desinfecção Organismos patogênicos ND Coliformes fecais 200/100 ml Coliformes fecais 200/100 ml Organismos patogênicos ND

21 DISPOSIÇÃO NO SOLO / PROPOSTO DISPOSIÇÃO NO SOLO / PROPOSTO DIMENSIONAMENTO/IMPLANTAÇÃO MONITORAMENTO Parâmetros projeto Vazão, taxa, área Vazão, taxa, área Água residuária Água residuária solo, cultura e LF solo, cultura e LF MODELAGEM Escoamento superficial Escoamento vertical OBRA Temp. SST CE e ph CE e ph DBO DQO N-org P-org E.coli Ovos de helmintos Esgoto Textura MO ph P e K P e K Ca, Mg e Na Ca, Mg e Na CTC Atividade biológica Biomassa microbiana Solo Planta Matéria seca Matéria seca Proteína Bruta Proteína Bruta P e K P e K Ca, Mg e Na Ca, Mg e Na Digestibilidade In vitro E.coli Taenia Saginata LF Temp. CE ph OD Nitrato P-total E.coli

22 FRENTE DE MOLHAMENTO Escoamento superficial Escoamento vertical Efluente tratado Dedos Fingering Lençol freático

23 METODOLOGIA PROPOSTA Escoamento superficial (Método UCD) EPA (1981), esgoto doméstico, válido para taxas de aplicação na faixa de 0,08 a 0,24 m 3 h -1 m -1. C C x 0 ' = ' k A exp ' x n q Cx = concentração de DBO 5 à distância x na rampa (mg L -1 ); C 0 = concentração de DBO5 no início da rampa (mg L -1 ); A = coeficiente de ajuste (igual a 0,72); k = coeficiente de ajuste (igual a 0,01975 m h -1 ); q = taxa de aplicação (m 3 h-1 m-1 de largura da rampa); n = coeficiente determinado empiricamente (igual a 0,5); e x = distância na rampa de escoamento (m).

24 Coeficientes k e n sugeridos para o modelo exponencial de remoção de DBO 5 com respectivos coeficientes K, relações C x /C 0 calculados.0 Autor Taxa de aplicação (m 3 h -1 m -1 ) Coeficientes Estágio 1 (x < 9 m) Estágio 2 (x > 9 m) k n K C x /C 0 Remoção (%) Coraucci Filho 0,15 a 0,20 0, , ,2124 0, ,99 0,25 a 0,30 0, , ,1837 0, ,98 Loures 0,24 a 0,48 0, , ,0531 0, ,40 Nota: Coraucci Filho (declividade das faixas de 4%) e Loures (declividade das faixas de 2%)

25 METODOLOGIA PROPOSTA Escoamento vertical - Modelo de Green Ampt Descreve a infiltração de água no solo; Considera uma carga de água constante na superfície, solo homogêneo e profundidade infinita; e perfil de umidade do solo saturado desde a superfície até a profundidade da frente de umedecimento.

26 METODOLOGIA PROPOSTA Escoamento vertical - Modelo de Green Ampt K t s = I ( t) Ψ t ( θ θ ) s i ln 1 + Ψ I( t) ( θ θ ) s i K s = condutividade hidráulica do meio saturado (L.T -1 ); t = tempo (T); I = infiltração acumulada (L); ψ t = potencial total de água no solo (L); θ s = umidade volumétrica ao longo da profundidade z, (L 3.L -3 ); e θi = umidade volumétrica presente no solo antes do início da infiltração, (L 3.L -3 ).

27 CONDIÇÕES DE CAMPO

28 ETE s EXPERIMENTAIS NA UFV Encontro Técnico

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30 RESULTADOS MUNICÍPIO ETE s IMPLANTADAS POP. DESCRIÇÃO CUSTO/ hab (R$) Comercinho/Retiro Soldado 500 TP, Disp. Solo 40,00 Indaiabira / Sede Tanq.Séptico, filtro anaeróbio, Disp.Solo 24,55 Francisco Badaró/Sede EEE, TP, RAFA, Dip. solo 20,00 Rio Prado / Sede EEE, TP, Disp.Solo 7,19 Novo Cruzeiro / Sede TP, Disp. solo 8,22 Varzelândia / Sede EEE, TP, RAFA, Disp.solo 25,00 FONTE: FONSECA (2000), FREIRE e REZENDE (2001).

31 ETE INDAIABIRA Fossa, Filtro, Escoamento Superficial no Solo AGUAS VERMELHAS: hab RAFA + Escoamento superficial

32 ETE VARZELÂNDIA / DTJB habitantes

33 ETE NINHEIRA DTSA: 2500 hab ICARAÍ DE MINAS

34 STO ANTONIO DO RETIRO Fossa Séptica + Filtro + Solo NOVO CRUZEIRO hab

35 CANABRAVA João Pinheiro

36 CONCLUSÕES e SUGESTÕES Monitoramento das estações de tratamento de esgoto por disposição em operação pela COPASA e/ou em parceria com prefeituras. Criação de Modelos Matemáticos, Software de Dimensionamento e monitoramento. Criação de Manual de Implantação, Operação e Monitoramento de estação de tratamento de esgoto por disposição no solo. Encontro Técnico

37 PERGUNTAS E SUGESTÕES