APLICAÇÃO DA VERMIFILTRAÇÃO NO TRATAMENTO DE ESGOTO SANITÁRIO

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1 UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo - FEC Departamento de Saneamento e Ambiente - DSA APLICAÇÃO DA VERMIFILTRAÇÃO NO TRATAMENTO DE ESGOTO SANITÁRIO Francisco José Peña y Lillo Madrid Orientador: Prof. Dr. Adriano Luiz Tonetti

2 INTRODUÇÃO Disposição inadequada de esgotos sanitários em sistemas descentralizados; Problemas com tanques sépticos e unidades complementares de tratamento (quando existentes) mal executadas ou mal operadas; Tanque séptico: mesmo quando projetado e construído de acordo com a norma técnica (NBR 7229, 1993) atende aos padrões de lançamento??

3 INTRODUÇÃO Linha de pesquisa: Saneamento em Comunidades Rurais e/ou Isoladas; Estudo de alternativas de tratamento de esgotos sanitários que sejam tecnicamente e economicamente viáveis para comunidades rurais e/ou isoladas Vermifiltro: tecnologia eficiente de instalação e manutenção simplificada, tornando-se uma alternativa atraente.

4 ORIGEM E DEFINIÇÃO Tecnologia relativamente recente: Estudo pioneiro na década de 1990 para o tratamento de esgoto sanitário na Universidade do Chile Sistema Tohá (Soto & Tohá, 1998); São filtros biológicos aeróbios com a presença de uma camada superior de solo com material orgânico e minhocas, usualmente da espécie Eisenia fetida ou Eisenia andrei, espécies amplamente indicadas na literatura como as mais adequadas para a vermicompostagem (Sinha et al., 2008).

5 SISTEMA TOHÁ

6 SISTEMA TOHÁ

7 SISTEMA TOHÁ

8 Vídeos interessantes para visualização de vermifiltros em operação

9 POR QUÊ UTILIZAR MINHOCAS? Minhocas proporcionam uma aeração natural e a granulação de partículas argilosas, além de fragmentar sedimentos e areia; Sólidos suspensos presentes no afluente são retidos no topo do vermifiltro, sendo incialmente decompostos pelas minhocas e posteriormente processados pelos microrganismos presentes em todas as camadas do biofiltro (Sinha et al. 2008); Formação de um bioflme de maior diversidade bacteriana e atividade metabólica em relação a um biofiltro sem minhocas; Xing et al. (2010) também correlaciona a eficiência de tratamento dos vermifiltros com as atividades enzimáticas decorrente à abundância de minhocas.

10 DIMENSIONAMENTO Ainda não há padrão definido. Diversas configurações na literatura científica, com as seguintes variáveis: Camadas, materiais e profundidades do leito; Espécie de minhoca e população inicial; Área superficial do biofiltro Taxa de Aplicação Superficial. Depende das características do afluente!

11 EXEMPLOS NA LITERATURA SOTO & TOHÁ, 1998 Escala / área superficial do Vermifiltro Afluente utilizado Camadas (do topo para o fundo) Espécie de minhoca Vermifiltro / câmara de radiação UV; Tratamento de efluentes de pessoas; Vazão média de 1 L/s; Área superficial do vermifiltro não informada Esgoto Sanitário (características não foram informadas) a 20 cm de húmus com minhocas; - Camadas sequenciais de serragem, pedrisco e brita. (Detalhes não informados). Eisenia andrei. Pop. inicial de minhocas a minhocas/m2. Taxa de Aplic. Superf. (TAS) 1,0 m3/m2.dia. Características do afluente aplicado ao vermifiltro Resultados / eficiência do vermifiltro Apenas foi formado a faixa de valores de DBO: de 200 a 300 mg/l. Remoção média de 91,2 ± 4,1% de DBO, 90 ± 4,4% de SST, 89 ± 5,4% de SSV, 71 ± 9% de N e 62 ± 8.4% de P.

12 EXEMPLOS NA LITERATURA Escala / área superficial do Vermifiltro Afluente utilizado Camadas (do topo para o fundo) Espécie de minhoca Pop. inicial de minhocas Taxa de Aplic. Superf. (TAS) Período de ambientação / estabilização Período de análise Características do afluente aplicado ao vermifiltro Resultados / eficiência do vermifiltro NIE et al Escala real: 1 filtro anaeróbio (20 cm x 100 cm x 160 cm) seguido de 2 vermifiltros (40 cm x 100 cm x 100 cm) em série. Efluente sanitário de 40 familias de uma vila rural da cidade de Yixing, província de Jiangsu, China cm de serragem com solo (proporção de 3:1 em volume) com minhocas; - 10 cm de areia (Ø0,2 a 2 mm); - 5 cm de brita (Ø2 a 10 mm); - 30 cm de "areia cerâmica" (areia de fundição artificial feita na China - Ø20 a 30 mm); - 15 cm brita (Ø20 a 40 mm). Eisenia fetida 12,5 g de minhocas / litro de substrato. (Aprox minhocas adultas/m3). 1,0 m3/m2.dia. 28 dias. 5 meses. Faixa de valores: DQO de 100 a 250 mg/l; NH4+ de 6 a 40 mg/l; N Total de 15 a 45 mg/l; P Total de 1,9 a 4,8 mg/l Remoção aprox. de 80% de DQO e NH4+; N Total entre 30 e 70%; P Total entre 50 e 90%.

13 EXEMPLOS NA LITERATURA NIE et al. 2014

14 EXEMPLOS NA LITERATURA Escala / área superficial do Vermifiltro Afluente utilizado Camadas (do topo para o fundo) Espécie de minhoca Pop. inicial de minhocas Taxa de Aplic. Superf. (TAS) Período de ambientação / estabilização Período de análise Características do afluente aplicado ao vermifiltro LIU et al Escala real: 2 vermifiltros em paralelo (diâmetro não divulgado), vazão de 30m3/dia cada. Considerando a TAS média de 4,2 m3/m2.dia, a área de cada vermifiltro seria de 7,14 m2. Esoto sanitário bruto de vila rural da cidade de Shanghai, China cm de "areia cerâmica" (areia de fundição artificial feita na China - Ø3,0 a 5,0 mm); - Tanque de sedimentação (o lodo é posteriormente direcionado para um leito de secagem). Eisenia fetida 8 g de minhocas / litro de substrato. (Aprox minhocas adultas/m3). 4,0 a 4,8 (média de 4,2) m3/m2.dia. Aproximadamente 2 meses. 21 meses. Valores médios: 39,1 ± 10,2 mg/l de DBO; 92,2 ± 18,0 mg/l de DQO; 50,64 ± 15,1 mg/l de SST; 9,64 ± 5,9 mg/l de NH4+ Resultados / eficiência do vermifiltro Valores médios de remoção: 78,0 ± 14,1% de DBO; 67,6 ± 8,3% de DQO; 89,8 ± 4,1% de SST; 92,1 ± 5,7 de NH4+

15 EXEMPLOS NA LITERATURA LIU et al. 2013

16 PROJETO FEC-UNICAMP

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18 R L SISTEMA 1 R1 500 L R3 150 L Filtro Anaeróbio Tanque de equalização 150 L Vermifiltro / Branco Efluente tratado Poço de coleta de esgoto bruto Legenda: Bomba Ponto de coleta de amostra

19 R L SISTEMA 2 Tanque de equalização 150 L Vermifiltro / Branco R1 500 L Efluente tratado Poço de coleta de esgoto bruto Legenda: Bomba Ponto de coleta de amostra

20 Afluente 50 cm 40 cm Substrato c/ minhocas Anteparo de dispersão do afluente 40 cm Pedrisco 20 cm Brita 1 Efluente

21 SISTEMA 1 Esgoto Bruto DQO = 974 mg/l DBO = 622 mg/l TURB. = 187 ut Filtro Anaeróbio DQO = 241 mg/l DBO = 133 mg/l TURB. = 66 ut Branco DQO = 210 mg/l DBO = 107 mg/l TURB. = 42 ut Vermifiltro DQO = 190 mg/l (21%) DBO = 85 mg/l (36%) TURB. = 354 ut

22 SISTEMA 2 Esgoto Bruto DQO = 974 mg/l DBO = 563 mg/l TURB. = 190 ut Branco DQO = 476 mg/l DBO = 327 mg/l TURB. = 68 ut Vermifiltro DQO = 360 mg/l (63%) DBO = 240 mg/l (61%) TURB. = 141 ut

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24 APROFUNDAMENTO DOS ESTUDOS Materiais para substratos da camada superior; Profundidade da camada superior; Correlação de: Carga Orgânica; Taxa da Aplicação Superficial (TAS); Umidade interna; Dinâmica populacional de minhocas; e Geração de vermicomposto. Métodos para extração do vermicomposto e prevenção ao entupimento.

25 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS LIU, J. et al. Phylogenetic characterization of microbial communities in a full-scale vermifilter treating rural domestic sewage. Ecological Engineering, n. 61, p NIE, E. et al. Tower bio-vermifilter system for rural wastewater treatment: bench-scale, pilotscale, and engineering applications. International Journal of Environmental Science and Technology. DOI /s SINHA, R.K.; BHARAMBE G.; CHAUDHARI, U. Sewage treatment by vermifiltration with synchronous treatment of sludge by earthworms: a low-cost sustainable technology over conventional systems with potential for decentralization. Environmentalist, n. 28, p SOTO, M.A.; TOHÁ, J. Ecological Wastewater Treatment.: Advanced Wastewater Treatment. Recycling and Reuse. AWT 98, Milano, Italia 14:16, p , September XING, M.; LI, X.; YANG, J. Treatment performance of small-scale vermifilter for domestic wastewater and its relationship to earthworm growth, reproduction and enzymatic activity. African Journal of Biotechnology. DOI /AJB ZHAO, Y. et al, Effect of C/N ratios on the performance of earthworm eco-filter for treatment of synthetics domestic sewage. Environ Sci Pollut Res. DOI /s

26 Francisco José Peña y Lillo Madrid Engenheiro Ambiental / Sanitarista Doutorando - DSA - FEC - UNICAMP francisco.plm@gmail.com