III REESTRUTURAÇÃO DO SISTEMA DE TRATAMENTO DE LIXIVIADO NO ATERRO SANITÁRIO DE PIRAÍ RESULTADOS INICIAIS

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1 III REESTRUTURAÇÃO DO SISTEMA DE TRATAMENTO DE LIXIVIADO NO ATERRO SANITÁRIO DE PIRAÍ RESULTADOS INICIAIS João Alberto Ferreira (1) D.Sc. em Saúde Pública pela ENSP- Fundação Oswaldo Cruz e M.Sc em Engenharia. Ambiental pelo Manhattan College (New York-USA). Professor Adjunto do Depto. de Eng. Sanitária e do Meio Ambiente UERJ. Juacyara Carbonelli Campos Engenheira Química pela Escola de Química/UFRJ. Doutora em Engenharia Química/Tecnologia Ambiental pela COPPE/UFRJ. Professora Adjunta do Departamento de Processos Inorgânicos da Escola de Química- UFRJ, na área de Tratamento de Águas Residuárias e Resíduos Sólidos. Elisabeth Ritter D.Sc. em Engenharia Civil PEC/COPPE/UFRJ e M.Sc. em Engenharia Civil PUC/RJ. Professora Adjunta do Depto de Eng. Sanitária e do Meio Ambiente UERJ. Camille Ferreira Mannarino Mestre em Engenharia Ambiental PEAMB/UERJ. Graduada em Engenharia Civil Ênfase em Eng. Sanitária e Ambiental FEN/UERJ. Bolsista CNPq/ PROSAB Nível 7G Ana Paula Jansen de Paula Graduanda em Engenharia Elétrica FEN/UERJ. Bolsista PIBIC/UERJ Endereço (1) : Rua das Laranjeiras nº 525 Apto. 1102, Laranjeiras, CEP: , Rio de Janeiro, RJ, Brasil - Tel. 55 (21) joaf@uerj.br, prosab.uerj@gmail.com RESUMO O presente trabalho, que faz parte de uma pesquisa realizada no Programa de Pesquisas em Saneamento Básico PROSAB, apresenta a reestruturação proposta para o sistema de tratamento de chorume no Aterro Sanitário de Piraí e os resultados iniciais do seu monitoramento. O sistema de tratamento de chorume era composto por um filtro biológico preenchido por brita, seguido por um wetland sub-superficial, cujo efluente desaguava em uma lagoa. O sistema atual opera com dois filtros biológicos, um utilizando brita como meio filtrante e outro utilizando bambu, e um wetland superficial. A lagoa pré-existente foi mantida como a última etapa do tratamento. Durante dois meses, fevereiro e março de 2005, foram realizadas análises do chorume bruto, dos efluentes dos biofiltros e da saída do wetland. Os resultados globais médios do sistema filtros + wetland apresentam boa remoção de matéria orgânica, 48% para DQO e 80% para DBO, Nitrogênio Amoniacal, alcançando 76% de remoção média, e Sólidos Suspensos Totais, com 87% de remoção. O monitoramento do sistema de tratamento terá continuidade no sentido de garantir o descarte do percolado do aterro dentro dos padrões indicados pela legislação pertinente e de minimizar o impacto ambiental do vazadouro de resíduos do município. PALAVRAS-CHAVE: Tratamento de Chorume, Filtro Biológico, Wetland, Aterro Sanitário de Piraí. INTRODUÇÃO O Aterro Sanitário do Município de Piraí está situado na região sul fluminense do Estado do Rio de Janeiro junto à Rodovia Presidente Dutra, assegurando uma condição de acesso permanentemente boa para o tráfego dos veículos com resíduos a serem dispostos no Aterro. A área está localizada em uma região fora das bacias de contribuição das represas de Ribeirão das Lajes, Vigário e Santana e faz parte da bacia de um pequeno córrego contribuinte do Ribeirão Cachimbal, classificado para uso estético, de preservação de flora e fauna, de dessedentação de animais e diluição de despejos. Do local da área do Aterro até o encontro com o Ribeirão Cachimbal o córrego percorre 6,0 km. Este, por sua vez percorre 13,0 km até desaguar no Rio Paraíba do Sul do qual é contribuinte. O Rio Paraíba do Sul é um dos principais afluentes do Rio Guandu que abastece a cidade do Rio de Janeiro o que torna o trabalho ainda mais relevante no sentido da proteção de mananciais de abastecimento. Até o início de 2004, as unidades (Figura 1) que faziam parte o tratamento do chorume do aterro sanitário de Piraí eram (Ferreira et al, 2003): ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1

2 - um filtro biológico aeróbio com 1,70m de altura e 1,40m de diâmetro, onde brita nº3 foi utilizada como meio filtrante; - um sistema de wetland, cujas dimensões eram: 5,0m x 2,0m x 0,60m. O material de enchimento do wetland era uma camada de 0,25 m de pedra coberta com 0,15 m de terra. O leito continha plantas da família das gramíneas, obtidas da própria região do aterro sanitário. - uma lagoa que recebia o efluente do wetland. A capacidade da lagoa é de 500 m³ (23m x 17m x 1,3m). Figura 1. Sistema de Tratamento de Lixiviado: filtro biológico, wetland e lagoa. No detalhe, dreno de controle. Os resultados de dois anos de monitoramento mostraram que o aterro sanitário de Piraí vem cumprindo o seu objetivo de dar destinação adequada aos resíduos do município sem impactos ambientais significativos. O sistema de tratamento de chorume, com um mínimo de exigência de operação, basicamente a retirada de vegetação da lagoa duas vezes por ano, tem sido capaz de garantir um efluente de boa qualidade, sem que tenha sido necessária a utilização da recirculação do chorume. Os resultados de coletas de amostras líquidas nas saídas da lagoa e do dreno de fundo do aterro mostram que a operação do aterro sanitário, e a conseqüente geração de lixiviado, não estão causando impactos ao meio ambiente (Ferreira et al, 2003) Porém, considerando o aumento da vazão a ser gerada de lixiviado e para melhorar a eficiência dos sistemas implantados (como por exemplo, aumentar a eficiência de dispersão do chorume no biofiltro e aumentar o tempo de residência no wetland), algumas alterações foram efetuadas. O presente trabalho, portanto, tem o objetivo de apresentar as alterações formuladas para o sistema de tratamento e mostrar os primeiros resultados obtidos do sistema de tratamento. ALTERAÇÃO DO FILTRO BIOLÓGICO AERÓBIO O antigo filtro biológico foi substituído por dois filtros de menores volumes individuais (Figura 2). A manilha de concreto anteriormente utilizada, com 1,50m de diâmetro e 1,80m de altura, deu lugar a duas manilhas de concreto com 1,0m de diâmetro e 2,0m de altura. Dessa forma, pretende-se otimizar o espalhamento do lixiviado sobre toda a superfície do filtro, dificultada pelas pequenas vazões do percolado proveniente do aterro em relação ao diâmetro do filtro do projeto inicial. A distribuição do chorume sobre os biofiltros está sendo feita com o auxílio de bandejas distribuidoras de fibra de vidro, onde se encontram acoplados tubos de PVC nivelados, como mostrado nas Figuras 3 a 5, em projeto desenvolvido por Santos (2004). Essa configuração permite que o líquido seja distribuído uniformemente sobre toda a superfície do filtro. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 2

3 Figura 2. Filtros biológicos aeróbios Figura 3. Bandeja distribuidora da fibra de vidro com tubos de PVC nivelados Fonte: Santos, 2004 Figura 4. Bandeja distribuidora em processo Figura 5. Face inferior da bandeja de enchimento distribuidora Fonte: Santos, 2004 Fonte: Santos, 2004 Os novos recheios dos filtros são brita nº3 e bambu, usados separadamente, um tipo em cada filtro. A utilização de recheios diferentes permitirá a comparação entre as suas operacionabilidades e eficiências na remoção de poluentes. ALTERAÇÃO DO WETLAND O wetland em tanque de concreto, com dimensões de 2,0m x 5,0m x 0,6m, deu lugar a um escavado diretamente no solo e impermeabilizado com manta de PVC, com dimensões de 5,0m x 10,0m x 0,5m (Figuras 6 e 7). A construção de um tanque de maior volume tem o sentido de aumentar o tempo de residência do lixiviado no sistema, aumentado a eficiência deste. Figura 6. Escavação do terreno para a construção do wetland Figura 7. Colocação da manta de impermeabilização no wetland ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 3

4 As camadas de enchimento do novo wetland são compostas por pedras marroadas, em uma altura aproximada de 0,2m, e terra, ocupando 0,10m de altura (Figura 8). A vegetação plantada foi a taboa (Figura 9), retirada de uma fazenda vizinha à área do aterro. Figura 8. Enchimento do tanque com pedras e terra Figura 9. Wetland plantado com taboa e filtros biológico ao fundo O wetland opera em regime de fluxo superficial, isto é, com lâmina d água acima da sua camada de enchimento. AVALIAÇÃO DO SISTEMA DE TRATAMENTO Foram realizadas quatro amostragens do chorume bruto e após cada etapa do sistema para avaliação da eficiência dos tratamentos propostos para o lixiviado, nos meses de fevereiro e março de As análises foram realizadas no Laboratório de Engenharia Sanitária e do Meio Ambiente da UERJ e abrangeram os parâmetros ph, Condutividade, Cloretos, Alcalinidade, SST, DQO, DBO e N-NH 3. As vazões de entrada em cada filtro e de saída do wetland são diariamente monitoradas. RESULTADOS E DISCUSSÃO O novo sistema de tratamento de lixiviados do aterro de Piraí encontra-se em plena operação desde janeiro de Após as obras realizadas para a construção do novo sistema, foi necessário respeitar um período de adaptação do mesmo, referente ao crescimento e à aclimatação da vegetação no wetland e ao desenvolvimento do biofilme nos filtros. Através de um sistema de drenagem em espinha de peixe, o chorume gerado no aterro é direcionado para um tanque de acumulação e, por fluxo descendente, segue para uma caixa distribuidora, de onde se divide para alimentar os filtros biológicos. As vazões de alimentação dos filtros não são controladas, ou seja, todo o chorume gerado no aterro é alimentado a eles. O monitoramento dessas vazões apresentou, no período de janeiro a março de 2005, valores na faixa entre 6,3 e 34,8L/h, para o filtro com bambu, e entre 10,5 e 44,4L/h, para o filtro com brita. Os valores aferidos das vazões de entrada nos dois filtros têm sido próximos, de forma que se pode considerar que metade do chorume vindo do aterro passa por cada um dos biofiltros. Os tempos de retenção hidráulica foram calculados para cada filtro em termos de seus volumes de recheio, dos percentuais de vazios nos meios filtrantes utilizados e das faixas de vazões de operação. O filtro preenchido com bambu apresentou tempos de retenção hidráulica variando entre 1,47 e 8,13 dias, enquanto que o preenchido com brita apresentou tempos variando entre 0,73 e 3,09 dias. Como o aterro não dispõe de energia elétrica, todo o chorume gerado é conduzido para o sistema de tratamento, por gravidade. Devido a isso há uma variação de vazão na alimentação das unidades de tratamento. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 4

5 Para o wetland, considerando a faixa de variação das vazões aferidas e o volume útil cubado do tanque, os tempos de retenção hidráulica ficaram entre 1.39 e 5.73 dias, variando inversamente com a vazão do lixiviado produzido no aterro. Em relação à seqüência de análises das quatro amostragens do lixiviado bruto do aterro de Piraí realizadas em fevereiro e março de 2005, os valores médios de caracterização do mesmo estão apresentados na Tabela 1. Tabela 1. Valores médios de caracterização do lixiviado do Aterro Sanitário de Piraí PARÂMETRO UNIDADE VALORES MÉDIOS DESVIO PADRÃO ph - 7,3 0,6 Condutividade ms/cm 6,9 0,5 Cloretos mg/l Alcalinidade mgcaco 3 /L SST mg/l DQO mgo 2 /L DBO 5 mgo 2 /L DBO/DQO - 0,11 0,06 N-NH 3 mg/l Apesar de o aterro estar em operação há apenas quatro anos, o chorume apresentou características de lixiviado velho, com valor médio de ph próximo à neutralidade e baixa relação DBO/DQO. O monitoramento histórico do chorume bruto desse aterro apresentado em Ferreira (2003) mostra a relação DBO/DQO variando na faixa entre 0,21 e 0,39, possuindo o lixiviado características de média biodegradabilidade (Almeida e Vilhena, 2000; McBean et al, 1995), o que permite o tratamento do mesmo por sistemas biológicos. Utilizando os resultados das análises de amostras coletadas após cada um dos filtros biológicos e na saída do wetland, foram traçados gráficos que mostram a eficiência de remoção de concentração de DQO, DBO, Nitrogênio Amoniacal e Sólidos Suspensos Totais em cada filtro e no wetland (Figuras 10 a 13). Para o cálculo da eficiência do wetland, foi considerado como afluente a média das concentrações de saída dos filtros, fazendo a aproximação de que ambos trabalham em vazões iguais. A eficiência global também calculada refere-se ao sistema filtros + wetland, ou seja, levou-se em consideração as concentrações de alimentação dos filtros (chorume bruto) e de saída do wetland. Nesse trabalho, não foi considerada a lagoa pré-existente. A remoção de DQO foi de 10 ± 8% no filtro contendo bambu e, no filtro com brita, de 13 ± 10%. No wetland, a remoção foi de 41 ± 15% e no sistema filtros + wetland, 48 ± 12%. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 5

6 Eficiência de Remoção de DQO (%) /fev 22/fev 27/fev 4/mar 9/mar 14/mar 19/mar período operacional Filtro Bambu Filtro Brita Wetland Global Figura 10. Eficiência de remoção de DQO no sistema de tratamento Os filtros biológicos apresentaram remoção, em termos de DBO, de 53 ± 31% e 67 ± 28%, para aquele preenchido com bambu e o preenchido com brita, respectivamente. A remoção de DBO no wetland foi de 57 ± 17% e no sistema global, de 78 ± 13% Eficiência de Remoção de DBO (% /fev 22/fev 27/fev 4/mar 9/mar 14/mar 19/mar período operacional Filtro Bambu Filtro Brita Wetland Global Figura 11. Eficiência de remoção de DBO no sistema de tratamento A concentração de Nitrogênio Amoniacal removida no filtro com bambu foi de 47 ± 7% em relação à presente no chorume bruto e, no filtro com brita, 53 ± 27%. Em relação ao seu afluente, o wetland removeu 50 ± 24% de N-NH 3. A eficiência global do sistema considerado, para remoção desse parâmetro, foi de 76 ± 11%. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 6

7 100 Eficiência de Remoção de N-NH 3 (%) /fev 22/fev 27/fev 4/mar 9/mar 14/mar 19/mar período operacional Filtro Bambu Filtro Brita Wetland Global Figura 12. Eficiência de remoção de Nitrogênio Amoniacal no sistema de tratamento Os Sólidos Suspensos Totais foram removidos em 53 ± 15% no filtro com bambu, 61 ± 15% no filtro com brita, 68 ± 13% no wetland e 87 ± 61% no sistema compreendendo os filtros e o wetland Eficiência de Remoção de SST (%) / fev 22/ fev 27/ fev 4/ mar 9/ mar 14/ mar 19/ mar período operacional Filtro Bambu Filtro Brita Wetland Global Figura 13. Eficiência de remoção de Sólidos Suspensos Totais no sistema de tratamento Apesar de o tempo de monitoramento do sistema, dois meses, ainda ser pequeno, os resultados obtidos de redução da concentração dos parâmetros apresentados mostram-se promissores. O desempenho do filtro preenchido com brita foi um pouco superior ao do filtro preenchido com bambu. Possivelmente esse fato pode ser justificado por este último filtro ter operado, durante todo o mês de janeiro, com metade da sua altura final de recheio. A aclimatação total das bactérias no meio filtrante foi, então, postergada para um período que concorreu com o período inicial de monitoramento do sistema. Estão sendo avaliadas as vazões de alimentação e de saída do wetland com o objetivo de determinar suas taxas de perda de líquido por evapotranspiração. Os valores médios obtidos por Campos et al (2002) e Mannarino ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 7

8 (2003), 89 e 80% de evapotranspiração, em estudos com wetlands nos aterros de Piraí e Gramacho respectivamente, ambos no estado do Rio de Janeiro, demonstram a importância de se considerar esse parâmetro na remoção de poluentes. A realização de um balanço de massa, considerando as concentrações afluentes e efluentes e suas vazões respectivas, permite conhecer a remoção dos poluentes em termos de carga. Para o novo wetland implantado no aterro de Piraí os resultados da avaliação ainda são preliminares, tendo sido obtidas taxas de até 80% de perda de líquido. Não foram realizadas coletas de amostras na saída da lagoa pré-existente à reestruturação do sistema, de forma que o efluente final do sistema de tratamento existente no aterro não foi analisado. Sendo a lagoa a última parte do sistema de tratamento em operação, deve-se considerar que os reais resultados finais de remoção de poluentes no chorume do aterro de Piraí são maiores do que os apresentados nesse trabalho. CONCLUSÕES A reestruturação do sistema de tratamento de lixiviado no aterro sanitário de Piraí enquadra-se na prerrogativa de desenvolver sistemas eficientes na remoção da carga poluidora de lixiviados de aterros sanitários, com baixos custos de implantação e operação e necessidade de mão-de-obra pouco especializada para seu funcionamento. Dessa forma, tais sistemas poderão ser utilizados em municípios de pequeno porte, em geral carentes de recursos para investimento em saneamento e de pessoal técnico capacitado. As modificações propostas para os filtros biológicos aeróbios e para o wetland objetivaram aumentar a eficiência do tratamento do chorume, de forma a sempre atender às legislações de descarte de efluentes pertinentes e contribuir para minimizar os impactos ambientais do depósito de lixo do município. Os resultados iniciais do monitoramento mostram que o sistema em operação apresenta bons resultados de remoção de DQO, DBO, Amônia e SST. Como seqüência do trabalho, continuará a ser feito o monitoramento periódico do chorume bruto, dos filtros biológicos e do wetland. Será retomado o monitoramento da lagoa e expandido o estudo da perda de líquido por evapotranspiração no wetland, para a determinação da remoção de poluentes em termos de carga no mesmo. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à FINEP, à Caixa Econômica Federal, ao apoio do CNPq e à Prefeitura Municipal de Piraí. Esse projeto é integrante do Programa de Pesquisas em Saneamento Básico PROSAB. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. ALMEIDA, M. L. O., VILHENA, A. (Coord.). Lixo Municipal Manual de Gerenciamento Integrado. 2ª ed. São Paulo: IPT/CEMPRE, CAMPOS, J. C., FERREIRA, J.A., MANNARINO, C. F., SILVA, H. R., BORBA, S. M. P. Tratamento do Chorume do Aterro Sanitário de Piraí (RJ) Utilizando Wetlands. In: VI Simpósio Ítalo Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental. Vitória, ES, FERREIRA, J.A, CAMPOS, J.C.,., RITTER, E., MANNARINO, C.F. Eficiência Global Do Sistema De Tratamento De Chorume Do Aterro Sanitário De Piraí RJ. In: 22º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental. Joinville, MANNARINO, C.F., Uso de wetland sub-superficial no tratamento de efluente de estação de tratamento de chorume por lodos ativados. Dissertação de Mestrado. Programa de Pós-graduação em Engenharia Ambiental, Universidade do Estado do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro, McBEAN, E.A., ROVERS, F.A., FARQUHAR, G.J. Solid Waste Landfill Engineering and Design. Prentice Hall PTR, USA, SANTOS, A. S. P. Comunicação pessoal ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 8