Jardim de Águas Servidas

Transcrição

1 Jardim de Águas Servidas Projeto piloto de sistemas sustentáveis para tratamento de efluentes residenciais em ecovila Limeira-SP Cliente: XXXX Projetistas: Alexander Van Parys Piergili Eng o Agrônomo/ Permacultor Walter de Oliveira Filho Designer/ Permacultor NOVEMBRO DE 2003

2 Introdução: Misture uma parte de excrementos com cem partes de água limpa. Envie esta mistura através de tubulações para uma estação central onde bilhões de reais são gastos em uma vã tentativa de separar os dois. Então, despeje o efluente, agora envenenado com produtos químicos, mas ainda rico em nutrientes, no corpo de água mais próximo. Estes nutrientes alimentarão algas que logo utilizarão todo o oxigênio dissolvido na água, eventualmente destruindo toda a vida aquática que possa ter sobrevivido ao impacto dos resíduos químicos. Nós presumimos que, puxando a descarga e deixando tudo para trás, estamos livres da questão, enquanto apenas transferimos o problema para outro lugar. Todo campista sabe que não se deve defecar rio acima do local de camping, no entanto, a presente cultura urbana não nos dá outra alternativa. É estimado que um terço de todo o esgoto urbano é despejado na água. Os rios, baías e oceanos ao redor das áreas urbanas são tratados como fossas sanitárias. O lixo que procuramos firmemente ignorar ameaça nos enterrar. fonte: The Humanure Handbook J. Jenkins i O tratamento de esgotos tradicional: O tratamento primário de esgotos envolve três passos: Um peneiramento, depois um polimento do material para remover partículas sólidas e outras substâncias nãocompostáveis (plásticos e outras substâncias inorgânicas comumente encontradas nos sistemas de coleta de esgotos), seguido de uma detenção em grandes tanques de decantação, semelhantes às fossas sépticas, onde os sólidos decantam no fundo e transformam-se em lodo, durante a digestão anaeróbica. O tratamento secundário, que ocorre através da oxidação, não é nada mais do que uma compressão no espaço e no tempo do que ocorreria naturalmente em cursos d água não modificados. O efluente remanescente após a decantação é bombeado para as lagoas de aeração, onde grandes volumes de ar comprimido são injetados por todos os lados

3 do líquido, mantendo-o bem abastecido de oxigênio, um dos maiores agentes purificadores existentes na natureza. A água é também mantida em constante agitação, para que o ar externo também seja absorvido. O borbulhamento de ar através do tanque permite que as bactérias aeróbicas multipliquem-se milhares de vezes mais rápido, favorecendo a digestão do material. Em adição ao efluente e ao ar comprimido, um terceiro ingrediente é acrescentado às lagoas de aeração: lodo de um lote recente que já realizou um ciclo completo através das lagoas de aeração. Este lodo ativado pega sólidos suspensos no esgoto e os adiciona aos suprimentos das bactérias aeróbicas. O esgoto permanece nas lagoas de aeração cerca de cinco horas, e então é transferido para os últimos tanques de decantação e sofre uma cloração, antes de ser liberado nos corpos d água. Cerca de 95% dos resíduos orgânicos sólidos são eliminados através deste processo, embora uma grande porcentagem dos nutrientes Nitrogênio e Fósforo, assim como componentes insolúveis, permanecem como poluentes na água. O lodo estabilizado remanescente deve ser removido. Comumente, o lodo estabilizado é colocado em aterros, queimado, ou em alguns casos é desidratado para utilização como fertilizante. Metais pesados de resíduos urbanos e industriais podem estar presentes no esgoto e, se for este o caso, estas toxinas podem impedir o uso do lodo como fertilizante. Sistemas Sustentáveis para o tratamento de águas servidas: Toda água servida contém materiais orgânicos. Microrganismos, assim como plantas e macrorganismos, consomem estes materiais orgânicos, convertendo-os em nutrientes benéficos. Em um sistema sustentável, as águas servidas são disponibilizadas para os organismos naturais para seu benefício próprio. Reciclar materiais orgânicos através de organismos vivos é um processo que naturalmente purifica a água. Papirus, palmeiras e pássaros sugando o néctar de flores de hibiscus: poderia ser um jardim tropical em qualquer lugar, mas trata-se de um sistema biológico de tratamento de esgotos, localizado em um santuário ecológico em Bali (foto ao lado). Os hóspedes deste magnífico local nunca poderiam imaginar que este luxuriante jardim tão agradável aos olhos é um produto de seus próprios resíduos corporais. Como imitações em pequena escala dos brejos naturais, os jardins de águas servidas utilizam plantas e microrganismos para reciclar os

4 resíduos do metabolismo humano de maneira segura para as pessoas e para o meio ambiente. Algumas diferenças entre os sistemas convencionais e os sistemas sustentáveis: Nos sistemas convencionais de tratamento de esgotos predomina a utilização de energias não-renováveis e combustíveis fósseis. Enquanto os sistemas convencionais baseiam-se amplamente em transformações biológicas dos poluentes, estes processos são tipicamente encerrados em recipientes de concreto, aço ou plástico e movidos pela adição de aeração forçada, misturadores mecânicos e uma variedade de produtos químicos. Devido à intensidade de energia utilizada nestes sistemas, o espaço físico requerido para as transformações biológicas é consideravelmente reduzido, comparando-se com a área necessária para a ocorrência dos mesmos processos em sistemas naturais. Sistemas naturais de tratamento de esgotos requerem a mesma quantidade de energia para cada quilograma de poluente que é degradado em comparação com os sistemas convencionais, no entanto, a fonte destas energias é diferente nos sistemas naturais (sustentáveis). Os sistemas naturais de tratamento de esgotos baseiam-se em energias renováveis, que ocorrem naturalmente, incluindo a radiação solar, a energia cinética dos ventos, a energia química gratuita da água da chuva, e o armazenamento de energia potencial na forma de biomassa. Os sistemas naturais de tratamento de águas servidas são intensivos em uso da terra, enquanto que os sistemas convencionais são intensivos em uso de energia. Os sistemas convencionais de tratamento de esgotos freqüentemente ocorrem de maneira centralizada, de modo que uma imensa rede de coleta de resíduos é necessária, gerando um custo elevadíssimo na instalação de tubulações. Além disso, a estação de tratamento deve localizar-se preferencialmente em locais afastados de bairros residenciais e zonas comerciais, pois o aspecto visual e os odores emitidos por estas instalações são bastante desagradáveis. Enquanto isso, os sistemas sustentáveis devem ser concebidos para funcionarem localmente, em escala reduzida, tratando os resíduos diretamente no local onde são gerados, diminuindo consideravelmente os custos com tubulações de coleta, além de apresentarem um aspecto visual extremamente agradável, não emitirem odores e gerarem recursos de uma situação que outrora poderia ser um problema.

5 Como funcionam os sistemas sustentáveis para o tratamento de águas servidas? Quando, na década de 70, os microbiologistas e ecologistas começaram a obter mais informações sobre os processos essenciais que ocorriam no tratamento de esgotos, ficou claro para grande parte destes pesquisadores que os sistemas naturais, ou seja, pântanos, brejos e mangues, tinham algumas vantagens significativas que faziam com que sistemas de tratamento de esgotos utilizando estes processos fossem muito atraentes. As vantagens observadas foram: Sistemas naturais se auto-mantém, auto-regulam e auto-organizam; Sistemas naturais são movidos à energia solar e/ou movidos pela energia armazenada no esgoto; As ecologias complexas dos sistemas naturais têm a habilidade de tratar e degradar componentes orgânicos tóxicos e metais complexos em componentes biologicamente estáveis; São sistemas simples de construir, e pelo fato de se automanterem e autoregularem, são de fácil operação. Sendo assim, grande parte dos sistemas sustentáveis de tratamento de esgotos imita estes sistemas naturais, e são conhecidos como brejos construídos, biosistemas ou jardins de águas servidas. Neste projeto utilizaremos o termo jardins de águas servidas quando nos referirmos aos sistemas sustentáveis de tratamento de resíduos. De modo geral, para compreendermos as funções destes jardins de águas servidas, precisamos voltar um pouco no tempo para atingir o entendimento mais básico que todo jardineiro possui: plantas necessitam de água e fertilizantes para o seu crescimento e desenvolvimento. Esgoto é essencialmente água e fertilizante (tabela 1). TABELA 1 Características de um esgoto residencial típico Descrição Concentrações (mg/l) Sólidos totais Sólidos voláteis Sólidos suspensos Sólidos suspensos voláteis Demanda biológica de oxigênio (DBO) Demanda química de oxigênio (DQO) Nitrogênio total Amônia 6 18 Nitritos e Nitratos <1 Fósforo total Fosfato 6 24 Coliformes totais Coliformes fecais Fonte: Agência de Proteção Ambiental Norte-Americana (EPA) Sistemas residenciais de tratamento de efluentes, 1980.

6 Uma variedade única de formas biológicas adaptou-se à vida e habitam os ambientes de solo encharcado citados acima (brejos, pântanos e mangues), algumas das quais possuem funções especiais nos jardins de águas servidas. De protistas unicelulares como as Nitrosomonas, bactérias que estão ativamente envolvidas no processo de oxidação da amônia, a plantas, pássaros, répteis peixes e mamíferos, a variedade de formas de vida que habita esta tapeçaria ecológica destes ambientes encharcados é bastante surpreendente. Plantas aquáticas como taboas e juncos desenvolveram espaços porosos tubulares em seus caules e folhas que permitem o transporte de oxigênio de suas partes aéreas para a zona radicular. Este transporte de oxigênio aumenta o potencial de redox do substrato, tornando o ambiente mais favorável ao crescimento das raízes e alterando seu comportamento químico. Assim como nos sistemas convencionais, os jardins de águas servidas também dependem do metabolismo de bactérias aeróbicas e anaeróbicas para efetuarem o tratamento dos efluentes. Cada tipo de bactéria tem uma função específica em estágios diferentes do tratamento da água. O que é deficiente nos sistemas convencionais são os processos que propiciam os ambientes tanto aeróbicos quanto anaeróbicos para que ambas as comunidades bacterianas possam prosperar simultaneamente, uma situação mais que ideal para que os processos de nitrificação e denitrificação possam ocorrer. Os jardins de águas servidas, no entanto, são capazes de prover tal ambiente, com uma zona anaeróbica circundando as raízes das plantas que, ao mesmo tempo, proporciona uma mini zona aeróbica circundando os capilares das raízes, que fixa o oxigênio bombeado da atmosfera pelos caules e folhas da vegetação aquática. O processo de nitrificação converte os componentes nitrogenados para a forma de nitrato; e o processo de denitrificação transforma este nitrato em formas gasosas que são liberadas para a atmosfera. Denitrificação é a conversão microbiana do nitrato para a forma gasosa de nitrogênio, que resulta em uma efetiva remoção deste elemento dos efluentes. Metais em formas solúveis como ferro, manganês e cobre são transformados pela oxidação microbiana e precipitados no substrato dos jardins de águas servidas na forma de óxidos. Resumindo, os jardins de águas servidas podem reduzir consideravelmente a demanda biológica de oxigênio (DBO 5 ), sólidos suspensos (SS), e nitrogênio, assim como metais e patógenos. Os mecanismos básicos de tratamento incluem a sedimentação, precipitação química e adsorção, e interações microbianas com a DBO 5, SS e nitrogênio, assim como a assimilação pela vegetação.

7 Design do Sistema de jardins de águas servidas para a casa piloto da ecovila: Informações calculadas para o design: Local: Limeira SP Proprietário: XXXX Projeto: Casa piloto da Ecovila Especificações: Casa do caseiro; sistema projetado para 5 pessoas e eventuais visitantes. Dados Valores Fluxo Q= 1,2m 3 /dia Temperatura da água T o = 20 0 C Taxa constante dependente da temperatura Kt= 11,04/dia DBO de entrada 140mg/l DBO de saída 10mg/l Profundidade do leito 0,6m Porosidade do substrato 0,4 Área de superfície 12m 2 Capacidade de remoção de DBO 4,4Kg/m 2 /ano Taxa de carga hidráulica 0,94cm/dia Taxa de sólidos suspensos antes 100mg/l Taxa de sólidos suspensos depois 10,68mg/l Tempo de residência 2,4 dias Observações: Serão construídas duas células de tratamento de 6m 2 desempenho do sistema. cada uma, para melhor

8 Layout do Sistema proposto: Fossa Séptica Difusor de Fluxo Saída de efluente tratado Leitos filtrantes Vista Lateral do Sistema Detalhe da estrutura de entrada do efluente RRetrolavagemetrolavagem Tabôa Entrada do efluente Papirus Taioba Solo fértil Mulch Mulch Meia manilha (infiltrador) Cascalho Área impermeabilizada Zona de raízes

9 Vista superior do sistema Detalhe do infiltrador (entrada) Vista lateral do sistema Detalhe do sistema de saída da água tratada Retrolavagem Lírio do brejo Junco Controle de nível Saída de água linpa