AVALIAÇÃO DA APLICABILIDADE DE UM SISTEMA ALAGADO CONSTRUÍDO DE ESCOAMENTO VERTICAL PARA O TRATAMENTO DE LODOS DE CAMINHÕES LIMPA-FOSSA

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS PÓS-GRADUAÇÃO EM SANEAMENTO, MEIO AMBIENTE E RECURSOS HÍDRICOS AVALIAÇÃO DA APLICABILIDADE DE UM SISTEMA ALAGADO CONSTRUÍDO DE ESCOAMENTO VERTICAL PARA O TRATAMENTO DE LODOS DE CAMINHÕES LIMPA-FOSSA Cynthia Franco Andrade Marcos von Sperling Junho/ 2015

2 Índice de coleta: 46,2% ¹ Uso de tanques sépticos: 20,7% ² Manutenção periódica, pois o lodo acumulado no sistema deve ser removido 4. Tratamento in loco; Custo relativamente baixo; Simplicidade operacional ³. Sistemas alagados construídos (SAC) 1: SNIS (2012); 2: IBGE (2008); 3: Philippi (1993); 4 : Andreoli (2009) 2

3 Redução no volume do lodo; Maior acúmulo de lodo ao longo do tempo; Redução no teor de matéria orgânica; Não uso de produtos químicos; Baixo custo de implantação; Simplicidade operacional; Baixo consumo energético; Possibilidade de aproveitamento. 1: Strauss e Montangero (2002); Koottatep (2002); Suntti et al. (2011)

4 Redução no volume do lodo; Maior acúmulo de lodo ao longo do tempo; Redução no teor de matéria orgânica; Não uso de produtos químicos; Baixo custo de implantação; Simplicidade operacional; Baixo consumo energético; Possibilidade de aproveitamento. Objetivo: Avaliar a aplicabilidade de um SAC tratando lodo de tanques sépticos, em termos de população atendida, custos, área e aproveitamento das plantas. 1: Strauss e Montangero (2002); Koottatep (2002); Suntti et al. (2011)

5 Área de estudo Centro de Pesquisa e Treinamento em Saneamento CePTS UFMG/COPASA Figura: Localização da Estação de Tratamento do Arrudas 5

6 Descrição do Sistema Construído em 2007, para esgotos. Sistema francês de escoamento vertical (três unidades em paralelo, com alimentação alternada). Plantio em 2008 de capim tifton-85 (Cynodon dactylon Pers). 3 leitos com 3,1 m x 9,4 m x 1,0 m. Área de cada leito = 29,1 m² Saída do sistema mantida aberta. = Brita 0 = Brita 1 = Brita 3 Figura: Esquema das alturas e granulometrias do meio suporte 6

7 Operação do Sistema Operação: 27/09/2013 a 05/11/2014 (405 dias) Aplicação do lodo: uma vez por semana TAS: não controlada, sendo determinada após a análise de ST. TAH: não controlada, todo o volume transportado pelo caminhão. Análises: concentração de ST no lodo bruto e no líquido percolado. Aplicabilidade: por meio de dados primários obtidos no monitoramento e secundários provenientes da literartura. Andrade (2015) Andrade et al. (2015) Figura: Esquema do sistema alagado construído para tratamento de lodo de tanques sépticos. 7

8 Monitoramento Resultado Valor Volume médio aplicado em cada semana (m³) 8 TAS média resultante (kgst/m².ano) 81 TAH média resultante (m³/m².ano) 13,1 Concentração mediana de ST afluente (mg/l) 2349 Concentração mediana de ST efluente (mg/l) 1159 Eficiência de remoção mediana de ST (%) 46 Produtividade cada corte (kg matéria seca/m²) 1,04 e 1,43 Taxa de acúmulo de lodo (cm ao ano) 7,3 Percentual ST lodo bruto (%) 0,23 Percentual ST lodo acumulado no leito (%) 53,0 STV/ST lodo bruto 0,54 STV/ST lodo acumulado no leito 0,60 Baixa! Kootattep et al. (2001): mg/l; Koné e Strauss (2004): mg/l; Suntti et al. (2011): mg/l TAS média resultante baixa! Regiões de clima quente: de 125 a 250 kgst/m².ano Tabela: Resultados do monitoramento da unidade para tratamento de lodo 8

9 Referência População atendida Produção volumétrica média de lodo em tanques sépticos, segundo a literatura Dia (L/hab.dia) Ano (L/hab.ano) Volume médio de lodo por aplicação (L) no presente experimento Semanal Nº de atendidos no leito do experimento (hab) Strande et al. (2014) 1, Klingel (2001) 0, Andreoli et al. (2001) - Valor mín 0, Andreoli et al. (2001) - Valor máx 1, ABNT (NBR 7229) (1993) Ano SAC 29,1 m² hab famílias com 4 moradores hab/m² Suntti (2010): Máx de 38 hab/m² 0,007-0,025 m²/hab Koottatep et al. (2004): 0,032 m²/hab Tabela: Estimativa da população atendida com o SAC tratando lodos de tanques sépticos 9

10 Referência População atendida Produção volumétrica média de lodo em tanques sépticos, segundo a literatura Dia (L/hab.dia) Ano (L/hab.ano) Volume médio de lodo por aplicação (L) no presente experimento Semanal Nº de atendidos no leito do experimento (hab) Strande et al. (2014) 1, Klingel (2001) 0, Andreoli et al. (2001) - Valor mín 0, Andreoli et al. (2001) - Valor máx 1, ABNT (NBR 7229) (1993) Ano SAC 29,1 m² hab famílias com 4 moradores Adequado para pequenas localidades! hab/m² Suntti (2010): Máx de 38 hab/m² 0,007-0,025 m²/hab Koottatep et al. (2004): 0,032 m²/hab Tabela: Estimativa da população atendida com o SAC tratando lodos de tanques sépticos 10

11 Custos de implantação e operação Etapa Giraldi et al. (2009) Giraldi e Iannelli (2009) Mínima Máxima Mínima Máxima População (hab) Custo implantação de TS (R$/hab.ano) 21,00 21,00 21,00 21,00 Custo coleta e transporte do lodo de TS (R$/hab.ano) 8,67 2,60 8,67 2,60 Custo implantação e operação de SAC lodo (R$/hab.ano) 2,03 0,61 1,20 0,36 Custo total do saneamento (R$/hab.ano) 31,70 24,21 30,87 23,96 Tabela: Estimativa do custo global do saneamento por tanques sépticos com SAC para lodo, no horizonte de 10 anos 11

12 Custos de implantação e operação Etapa Giraldi et al. (2009) Giraldi e Iannelli (2009) Mínima Máxima Mínima Máxima População (hab) Custo implantação de TS (R$/hab.ano) 21,00 21,00 21,00 21,00 Custo coleta e transporte do lodo de TS (R$/hab.ano) 8,67 2,60 8,67 2,60 Custo implantação e operação de SAC lodo (R$/hab.ano) 2,03 0,61 1,20 0,36 Custo total do saneamento (R$/hab.ano) 31,70 24,21 30,87 23,96 População atendida pelas faixas de Andreoli et al. (2001) Tabela: Estimativa do custo global do saneamento por tanques sépticos com SAC para lodo, no horizonte de 10 anos 12

13 Custos de implantação e operação Etapa Giraldi et al. (2009) Giraldi e Iannelli (2009) Mínima Máxima Mínima Máxima População (hab) Custo implantação de TS (R$/hab.ano) 21,00 21,00 21,00 21,00 Custo coleta e transporte do lodo de TS (R$/hab.ano) 8,67 2,60 8,67 2,60 Custo implantação e operação de SAC lodo (R$/hab.ano) 2,03 0,61 1,20 0,36 Custo total do saneamento (R$/hab.ano) 31,70 24,21 30,87 23,96 von Sperling (2014): Custo per capita de implantação de tanques sépticos: 80 e 150 R$/hab. Valor médio = 120 R$/hab Tabela: Estimativa do custo global do saneamento por tanques sépticos com SAC para lodo, no horizonte de 10 anos 13

14 Custos de implantação e operação Etapa Giraldi et al. (2009) Giraldi e Iannelli (2009) Mínima Máxima Mínima Máxima População (hab) Custo implantação de TS (R$/hab.ano) 21,00 21,00 21,00 21,00 Custo coleta e transporte do lodo de TS (R$/hab.ano) 8,67 2,60 8,67 2,60 Custo implantação e operação de SAC lodo (R$/hab.ano) 2,03 0,61 1,20 0,36 Custo total do saneamento (R$/hab.ano) 31,70 24,21 30,87 23,96 JM Desentupidora (2014): BH, 8 m³, R$ 190,00. Variável conforme volumes e distâncias. Strande et al. (2014): custos de transporte e disposição final dependem fortemente das condições locais (distâncias, possibilidade de disposição). Tabela: Estimativa do custo global do saneamento por tanques sépticos com SAC para lodo, no horizonte de 10 anos 14

15 Custos de implantação e operação Etapa Giraldi et al. (2009) Giraldi e Iannelli (2009) Mínima Máxima Mínima Máxima População (hab) Custo implantação de TS (R$/hab.ano) 21,00 21,00 21,00 21,00 Custo coleta e transporte do lodo de TS (R$/hab.ano) 8,67 2,60 8,67 2,60 Custo implantação e operação de SAC lodo (R$/hab.ano) 2,03 0,61 1,20 0,36 Custo total do saneamento (R$/hab.ano) 31,70 24,21 30,87 23,96 Fórmula do valor presente e gastos anuais constantes Taxa de juros de 12% ao ano Horizontes de projeto de 10 e 30 anos Koottatep et al. (2004): ~ 0,50 R$/hab.ano Rulkens (2004): SAC tem sustentabilidade a longo prazo Nielsen (2015): custo inicial do SAC é maior do que o de um sistema mecânico convencional, mas irá fornecer economia significativa de custo operacional poupança expressiva no custo global, durante anos. Tabela: Estimativa do custo global do saneamento por tanques sépticos com SAC para lodo, no horizonte de 10 anos 15

16 Custos de implantação e operação Etapa Giraldi et al. (2009) Giraldi e Iannelli (2009) Mínima Máxima Mínima Máxima População (hab) Custo implantação de TS (R$/hab.ano) 21,00 21,00 21,00 21,00 Custo coleta e transporte do lodo de TS (R$/hab.ano) 8,67 2,60 8,67 2,60 Custo implantação e operação de SAC lodo (R$/hab.ano) 2,03 0,61 1,20 0,36 Custo total do saneamento (R$/hab.ano) 31,70 24,21 30,87 23,96 Solução de saneamento de baixo custo! Menos de R$3,00 por habitante ao mês. SAC representa entre 1-7% do custo total do saneamento. Tabela: Estimativa do custo global do saneamento por tanques sépticos com SAC para lodo, no horizonte de 10 anos 16

17 SAC e leitos de secagem habitantes SAC Área: 29,1 m² TAS: 81 kgst/m².ano SAC estudado: 53% Kengne et al, 2009: mín 30% Leito de Secagem Área: 26,3-87,7 m² TAS: 183 kgst/m².ano Leitos de secagem: 30 a 40% Centrífugas: 29 a 34% Filtros prensa: 40 a 46% SAC x Leito de secagem: menos caros esvaziados após anos. Giraldi et al. (2009): economia de ~ 125 reais/m².ano ao trocar leito de secagem por SAC. 17

18 Aproveitamento das plantas Sonko et al. (2014): produtos finais de SAC podem ser vendidos para compensar os custos de operação, como por exemplo, uso do lodo acumulado no solo e das plantas para alimentação animal. Produtividade: ~ 50 ton. de matéria seca/ha.ano Matéria seca equivalente a 20 dias de alimentação de um boi. 18

19 A avaliação da aplicabilidade do SAC tratando lodo de tanques sépticos confirmou que a tecnologia, realmente, apresenta como vantagem o baixo custo, já que, considerando a implantação do tanque séptico, a coleta e o transporte do lodo e o custo da implantação, operação e manutenção do SAC, o custo do saneamento é de menos de 32 R$/hab.ano. Além disso, mostrou-se de potencial interesse para localidades menores, alcançando uma faixa de 39 a 131 hab/m² e possibilidade de aproveitamento das plantas como alimento para animais, podendo diminuir ainda mais o custo do saneamento. 19

20 OBRIGADA! Cynthia Franco Andrade 20