II-270 ESTUDO COMPARATIVO DA EFICIÊNCIA DE UM WETLAND E UM FILTRO BIOLÓGICO ANAERÓBIO NA REMOÇÃO DE SÓLIDOS SUSPENSOS, DBO E DQO

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1 II-270 ESTUDO COMPARATIVO DA EFICIÊNCIA DE UM WETLAND E UM FILTRO BIOLÓGICO ANAERÓBIO NA REMOÇÃO DE SÓLIDOS SUSPENSOS, DBO E DQO Luiz Pereira de Brito (1) Engenheiro Civil pela UFRN. Mestre em Engenharia Química pela UFPB. Doutor com Pós-Doutorado em Engenharia Sanitária e Ambiental pela Universidade Politécnica de Madrid. Professor Adjunto IV da UFRN/Programa de pós-graduação em Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental. Cícero Onofre de Andrade Neto Engenheiro Civil. Mestre em Saneamento. Doutor em Qualidade e Tratamento de Águas. Professor da Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Membro do Grupo Coordenador do PROSAB - Programa Nacional de Pesquisa em Saneamento Básico. Membro do Comitê Científico do Programa de Pesquisas do Departamento de Engenharia de Saúde Pública da FUNASA. Manoel Lucas Filho Engenheiro Civil pela UFRN. Doutor em Engenharia de Recursos Hídricos pela Universidade Politécnica de Madrid. Pós-Doutor pela Universidade Politécnica de Catalunya. Professor da UFRN. Diretor do Centro de Tecnologia da UFRN. Dinarte Aéda da Silva Engenheiro Civil pela UFRN. Mestre em Engenharia Agrícola pela UFPB. Professor Adjunto IV da UFRN. Andressa Dantas de Lima Engenheira Civil pela UFRN. Bolsista CNPq, modalidade Desenvolvimento Tecnológico Industrial (DTI-7H). Endereço (1) : Universidade Federal do Rio Grande do Norte Centro de Tecnologia Laboratório de Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental Natal RN CEP Brasil Tel: (84) /3766 Fax: (84) / lbrito@ct.ufrn.br RESUMO A água em uma região semi-árida é um bem escasso e valioso, por isso, a necessidade de evitar desperdício e de reaproveitamento dos esgotos sanitários tratados das cidades que ali se encontram. Neste sentido, uma equipe de pesquisadores da UFRN vem realizando estudos sobre o tratamento de esgoto doméstico no município de Parelhas/RN, no sertão nordestino, visando sua utilização na agricultura irrigada. O tratamento dos esgotos no município é realizado por meio de uma unidade de tratamento preliminar seguida de uma lagoa facultativa primária e de duas unidades de pós-tratamento dispostas em paralelo: um wetland (alagado) construído de fluxo subsuperficial e um filtro anaeróbio de fluxo descendente. O objetivo deste trabalho é fazer um estudo comparativo da eficiência das duas unidades de pós-tratamento, wetland e filtro biológico anaeróbio, respectivamente; em termos de remoção de Sólidos Suspensos, DBO e DQO. O wetland construído comparativamente ao filtro biológico anaeróbio, apresentou maior eficiência na remoção de sólidos suspensos, DBO e DQO no período de análises. Mesmo considerando que o efluente produzido durante a operação das unidades de pós-tratamento apresente uma relação ainda alta dos parâmetros analisados, a continuação deste trabalho visa otimizar o processo e produzir efluentes com padrões de qualidade para reúso em irrigação PALAVRAS-CHAVE: Wetland, Filtro Anaeróbio, Pós-Tratamento de Esgotos, Remoção de Matéria Orgânica. INTRODUÇÃO A água em uma região semi-árida é um bem escasso e valioso, por isso, a necessidade de evitar desperdício e de reaproveitamento dos esgotos sanitários tratados das cidades que ali se encontram. Neste sentido, uma equipe de pesquisadores da UFRN vem realizando estudos sobre o tratamento de esgoto doméstico no município de Parelhas/RN, no sertão nordestino, visando sua utilização na agricultura irrigada. O uso de esgotos na irrigação, quando possível, é sempre uma boa medida, como destino final ou antes que atinjam às águas. No mínimo porque, dispostos no solo, os esgotos podem ser estabilizados pelo sistema solo- ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1

2 microorganismos-plantas, complementando a depuração e, além de proteger os corpos d água à jusante, fornecer nutrientes para as plantas que os utilizam no seu processo de crescimento (ANDRADE NETO, 1991). O tratamento dos esgotos no município é realizado por meio de uma unidade de tratamento preliminar seguida de uma lagoa facultativa primária e de duas unidades de pós-tratamento dispostas em paralelo: um wetland (alagado) construído de fluxo subsuperficial e um filtro anaeróbio de fluxo descendente. A lagoa de estabilização é uma tecnologia de tratamento biológico de esgotos bastante difundida e adequada à realidade brasileira: trata-se de um processo biológico, sem mecanização, sem consumo de energia elétrica e sem adição de produtos químicos, de construção e operação simples, e custos baixos. Entretanto, necessita de pós-tratamento para a utilização agrícola de seu efluente, dada às elevadas concentrações de sólidos suspensos presentes no mesmo devido à grande produção de algas no processo (BRITO et al, 2004). Face às suas simplicidades construtivas e operacionais, as unidades de pós-tratamento adotadas na pesquisa, wetland e filtro anaeróbio, têm se apresentado como alternativas viáveis técnica e economicamente. O sistema de tratamento wetland tem sido utilizado em vários países, apresentando boas eficiências na remoção de matéria orgânica, fósforo e nitrogênio. Também, pesquisas realizadas no Brasil comprovam que o filtro anaeróbio é capaz de produzir efluentes em consonância com os padrões de lançamento, estabelecidos por diversos órgãos ambientais. Os wetland construídos são sistemas artificialmente projetados para utilizar plantas aquáticas (macrófitas) em substratos como areia, cascalhos ou outro material inerte, onde ocorre a proliferação de biofilmes que agregam populações variadas de microrganismos os quais, por meio de processos biológicos, químicos e físicos, tratam águas residuárias (SOUSA et al., 2000). Filtros anaeróbios são reatores biológicos com fluxo através do lodo aderido e retido em um leito fixo. Portanto, apresentam as vantagens dos reatores anaeróbios com fluxo através do lodo ativo, inclusive na remoção da matéria orgânica dissolvida. Ademais: resistem bem às variações de vazão afluente, com baixa perda dos sólidos biológicos; têm construção e operação muito simples; e podem ser utilizados para esgotos concentrados ou diluídos (ANDRADE NETO et al, 2000). Este trabalho objetiva fazer um estudo comparativo da eficiência das duas unidades de pós-tratamento, wetland e filtro biológico anaeróbio, respectivamente; em termos de remoção de Sólidos Suspensos, DBO e DQO. METODOLOGIA O estudo foi realizado no campo experimental localizado na cidade de Parelhas (6º42 30 de latitude sul, 36º37 de longitude, a 320 metros acima do nível do mar, distante cerca de 246 Km da capital), Estado do Rio Grande do Norte. O sistema de tratamento de esgotos do município (figura 01) tem as seguintes características: A unidade de tratamento preliminar é composta por duas grades de barras, duas caixas de areia e duas calhas Parshall, para remoção de sólidos grosseiros e areia, dispostas em paralelo, em função de que há uma distribuição da vazão afluente para alimentar a lagoa facultativa primária através de dois pontos. A lagoa facultativa primária tem as dimensões de 50,0m x 100,0 e 1,3m de altura útil média, perfazendo um volume de 6500 m 3. A vazão horária média afluente é de 55m 3 /h, correspondente a uma população contribuinte de 7000 habitantes. O tempo de detenção hidráulico é de aproximadamente 5 dias. O pós-tratamento aplicado em escala experimental para a vazão de 2,5m 3 /h, é realizado em duas unidades dispostas em paralelo: um wetland construído e um filtro anaeróbio afogado (filtro rudimentar) de fluxo descendente. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 2

3 A unidade wetland de pós-tratamento, foi dimensionada para receber uma vazão média diária de 30,0m 3 /dia, tem um volume útil de 210,0 m 3 (15,0m x 28,0m e 0,50m de altura útil) e tempo de detenção hidráulico de aproximadamente 7 dias. Apresenta uma inclinação longitudinal do fundo de 1%. O substrato tem uma altura de 0,60m e é constituído de rejeito de telha cerâmica lavado com diâmetro médio entre 12,5 a 25,0 mm. Os filtros rudimentares foram construídos em alvenaria de tijolos revestida. São duas unidades conjugadas com dimensões de 4,10m x 1,00m x 1,225m (comprimento, largura, altura útil) perfazendo um volume útil de 10m 3, preenchidos com conduíte cortado (anéis de eletroduto corrugado de 25mm) que tem um índice de vazios da ordem de 89%. São alimentados com vazão de 30m 3 /dia e operam com tempo de detenção da ordem de 8 horas. A unidade de reúso consiste de uma área para plantio de cerca de 0,5 há, medindo (60 x 80)m, situada em área vizinha a ETE principal e em área de assentados. O sistema de irrigação implantado é por escoamento superficial em sulcos de 60m espaçados de metro em metro. Figura 01: Esquema geral do sistema de tratamento de esgotos do município de Parelhas/RN. Em nossa pesquisa, tanto o wetland quanto o filtro anaeróbio de fluxo descendente funcionam a rigor como unidades de tratamento secundário, fato que constitui uma inovação, principalmente no caso do wetland, considerando-se que é um sistema usualmente projetado para pós-tratamento de efluentes secundários. Outro aspecto a ser considerado, de grande relevância ambiental, é a utilização de rejeito da indústria de cerâmica vermelha (caco de telha) como substrato ou leito suporte do wetland em substituição à areia grossa, brita ou cascalho, estes, materiais escassos na cidade e aquele encontrado com facilidade tendo em vista à presença de várias indústrias cerâmicas na região e do grande volume de rejeito gerado pelas mesmas (BRITO et al, 2004). ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 3

4 Após um período de funcionamento do sistema, foi realizada a 1ª de amostragem, compreendendo o período de 30/10 a 27/11/03, com freqüência semanal. Devido a problemas operacionais, a 2ª de amostragem só foi realizada no período de 28/04 a 27/05/04. As amostras foram coletadas à montante e à jusante da lagoa facultativa e nas saídas do wetland e filtro anaeróbio, respectivamente. Foram analisados diversos parâmetros, porém neste trabalho só serão discutidos os seguintes: sólidos suspensos, DBO e DQO. RESULTADOS E DISCUSSÃO Os resultados das eficiências de remoção de sólidos suspensos, DBO e DQO são apresentados nas tabelas 01, 02 e 03, bem como podem ser visualizados através dos gráficos 01, 02 e 03, respectivamente. As eficiências de remoção encontradas indicam que a unidade wetland de tratamento, apresenta boa eficiência de redução de matéria orgânica e sólidos suspensos, tendo em vista que os valores iniciais (1ª ) de remoção desses parâmetros foram baixos devido o sistema estar em início de operação. Quanto ao filtro anaeróbio, este não apresentou uma redução satisfatória de matéria orgânica e sólidos suspensos. Isto, deve-se ao fato de ter ocorrido problemas na operação do mesmo, compromentendo, desse modo, seu funcionamento adequado. Faz-se necessário a continuação da pesquisa para que o sistema como um todo apresente resultados satisfatórios de sua eficiência. Não há dúvidas que a reutilização do esgoto tratado na irrigação, mostra-se como alternativa para minimizar a escassez de água que afeta o semi-árido nordestino. Segundo AYRES e WESTCOT (1991), a agricultura utiliza maior quantidade de água e pode tolerar águas de qualidade mais baixa do que a indústria e o uso doméstico. É, portanto, inevitável que exista crescente tendência para se encontrar na agricultura a solução dos problemas relacionados com a eliminação de efluentes. Em 1985, o Conselho Econômico e Social das Nações Unidas, estabeleceu uma política de gestão para áreas carentes de recursos hídricos, que suporta este conceito: a não ser que exista grande disponibilidade, nenhuma água de boa qualidade deve ser utilizada para usos que toleram águas de qualidade inferior (HESPANHOL, 2002). Tabela 01: Valores de sólidos suspensos, bem como eficiências na remoção dos mesmos pelas unidades de pós-tratamento, wetland e filtro biológico anaeróbio, respectivamente, localizadas na ETE do município de Parelhas/RN. Sólidos Suspensos Data (mg/l) L W Eficiência W Eficiência F F 30/10/ /11/ /11/ /11/ /11/ Média 1ª /04/ /05/ /05/ Média 2ª ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 4

5 Gráfico 01: Eficiência na remoção de Sólidos Suspensos mg/l ,00 50,00 0,00-50,00 30/10/03 06/11/03 13/11/03 20/11/03 27/11/03 28/04/04 12/05/04 27/05/04 L F W Eficiência W Eficiência F Tabela 02: Valores de DBO, bem como eficiências na remoção dos mesmos pelas unidades de póstratamento, wetland e filtro biológico anaeróbio, respectivamente, localizadas na ETE do município de Parelhas/RN. DBO (mg/l) Data L W Eficiência W F 30/10/ /11/ /11/ /11/ /11/ Média 1ª Eficiência F /04/ /05/ /05/ Média 2ª Gráfico 02: Eficiência na remoção de DBO mg/l O2 150,0 100,0 50,0 0,0 100,00 80,00 60,00 40,00 20,00 0,00 30/10/03 06/11/03 13/11/03 20/11/03 27/11/03 28/04/04 12/05/04 27/05/04 L F W Eficiência W Eficiência F ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 5

6 Tabela 03: Valores de DQO, bem como eficiências na remoção dos mesmos pelas unidades de póstratamento, wetland e filtro biológico anaeróbio, respectivamente, localizadas na ETE do município de Parelhas/RN. DQO (mg/l) Data L W Eficiência W F 30/10/ /11/ /11/ /11/ /11/ Média 1ª Eficiência F /04/ /05/ /05/ Média 2ª Gráfico 03: Eficiência na remoção de DQO mg/l O2 1000,0 800,0 600,0 400,0 200,0 0,0 100,00 80,00 60,00 40,00 20,00 0,00 30/10/03 06/11/03 13/11/03 20/11/03 27/11/03 28/04/04 12/05/04 27/05/04 L F W Eficiência W Eficiência F Onde: L efluente da lagoa facultativa (corresponde à entrada do wetland e filtro anaeróbio); W saída do wetland; F saída do filtro. CONCLUSÕES O wetland construído, comparativamente ao filtro biológico anaeróbio, apresentou maior eficiência na remoção de sólidos suspensos, DBO e DQO no período de análises. Mesmo considerando que o efluente produzido durante a operação das unidades de pós-tratamento apresente uma relação ainda alta dos parâmetros analisados, a continuação deste trabalho visa otimizar o processo e produzir efluentes com padrões de qualidade para reúso em irrigação. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. ANDRADE NETO, C. O. de. O Uso de Esgotos Sanitários e Efluentes Tratados na Irrigação. In: IX CONGRESSO NACIONAL DE IRRIGAÇÃO E DRENAGEM CONIRD-ABID. 9, Natal, Anais do 9º Congresso Nacional de Irrigação e Drenagem. Fortaleza: ABID, ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 6

7 2. ANDRADE NETO, C. O. DE; MELO, H. N. S.; LUCAS FILHO, M. (2000). Variação das concentrações de matéria orgânica em um sistema decanto-digestor e filtros anaeróbios. In: XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitária e Ambiental, 2000, Porto Alegre, RS. Anais do XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitária e Ambiental: AIDIS/ABES, CD-ROM. 3. AYRES, R. S. & WESTCOT, D. W. A Qualidade da Água na Agricultura. Tradução do original inglês: Water Quality for Agriculture. FAO, Roma Tradução: Departamento de Engenharia Agrícola, UFPB, BRITO, L. P.; AÉDA DA SILVA, D.; LUCAS FILHO, M. Uma experiência de reúso agrícola no semi-árido. Revista Água Online, edição nº 205, período de 15 a 21/04/ HESPANHOL, I. Potencial de Reúso de Água no Brasil-Agricultura, Indústria, Municípios, Recarga de Aqüíferos. Revista Brasileira de Recursos Hídricos, Porto Alegre, SOUSA, J. T. de, van HAANDEL, A.C. GUIMARÃES, A.V.A. Pós-tratamento de efluente anaeróbio através de sistemas wetland construídos. In: Chernicharo, C. A.L.(coordenador) Pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios. Coletânea de trabalhos técnicos, Belo Horizonte: ABES, p , ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 7