APLICAÇÃO DE WETLANDS CONSTRUÍDOS NO TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS

Transcrição

1 III SEMANA ACADÊMICA - ENGENHARIA AMBIENTAL - UFFS APLICAÇÃO DE WETLANDS CONSTRUÍDOS NO TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS Doutoranda: Catiane Pelissari

2 Wetlands - Conceitos Ecossistema de transição entre ambientes aquáticos e terrestres; Fonte:

3 Wetlands - Classificações Fonte: Adaptado de Vymazal e Kropfelová, (2008)

4 Wetlands Superficial

5 Wetlands subsuperficial Horizontal - WCFH 1) afluente; 2) macrófitas; 3) impermeabilização; 4) zona de entrada; 5) tubulação de alimentação; 6) material filtrante; 7) sentido do fluxo; 8) zona de saída; 9) tubulação de coleta; 10) controlador de nível.

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8 Wetlands subsuperficial Vertical -WCFV 1) afluente; 2)macrófitas; 3)material filtrante; 4) tubulação de alimentação; 5) sentido do fluxo; 6) tubulação de coleta; 7) impermeabilização; 8) controlador de nível; 9) efluente final.

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10 Wetlands - Classificações Fonte: Adaptado de Vymazal e Kropfelová, (2008)

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12 Elementos atuantes Macrófitas Micro-organismos Material filtrante

13 Material filtrante Funções: Filtração Suporte desenvolvimento biofilme Suporte desenvolvimento macrófitas Local de desenvolvimento das reações bioquímicas

14 Material filtrante Características Boa condutividade hidráulica Manter o fluxo até a zona de saída do efluente Adsorção de compostos inorgânicos N-NH 4 P-PO 4 3-

15 Material filtrante Recomendações : Literatura internacional: (d 10 ) superior ou igual a 0,20mm; (U) menor ou igual a 5 unidades; (Ks), maior ou igual a 10-4 m/s ( 10-2 cm/s ou 0,36m/h); (NBR 13969/97 ABNT, 1997): d 10 entre 0,25mm e 1,20mm ; U < 4;

16 Macrófitas - Definição Macrófitas aquáticas Organismos que vivem desde em ambientes úmidos até ambientes saturados de água; Luz + Água + Nutrientes Tundisi e Tundisi, (2008) Grande produtividade vegetal e atividade heterotrófica Alta capacidade de decomposição de matéria orgânica e outros componentes

17 Fonte: Macrófitas fluxo subsuperfical Typha Juncus Fonte: Phragmites Papirus

18 Macrófitas - Funções o Aumento na retenção de sólidos; Tempo de contato/ velocidade de escoamento. o Transferência de O2 para a rizosfera; 0, 02 g O 2 /m².d. (Kadlec e Knight,1996). o Liberação de exsudados; Fonte de carbono/ colonização de micro-organismos. o Absorvem nutrientes do meio; Relação com o período de desenvolvimento. o Meio suporte para o desenvolvimento de micro-organismos;

19 Teores de N e P no tecido foliar Dias de crescimento 44 WCFH Dias de WCFV N(g/kg) P (g/kg) crescimento N(g/kg) P (g/kg) 28,38 5, ,03 2, ,28 6, ,50 2, ,92 3, ,56 2, ,52 2, ,26 2, ,25 2,

20 Macrófitas - Funções Fonte : Moehdano (2013)

21 Fonte : Moehdano (2013)

22 Macrófitas - Funções o Proporcionar habitat para vida silvestre e agradável aspecto estético : Fonte: campos et. al Fonte: Ferreira et. al. 2013

23 Macrófitas PERFORMANCES DE TRATAMENTO 100 trabalhos publicados no BR entre

24 Micro-organismos Presentes: Material filtrante Efluente Rizosfera

25 Fonte: Fonte: Fonte: Micro-organismos Bactérias Principais grupos Protozoários Micrometazoários

26 Wetlands - remoção de poluentes Wetlands construídos Subsuperficial Remoção de matéria orgânica carbonácea Remoção de SS Transformações do N Adsorção de P Remoção de patógenos

27 Material sólido O ideal é realizar a remoção de uma parcela do material sólido em um tratamento primário; Porque? Filtro entope!!!!

28 Fonte: De Paoli e Von Sperling,2013 Fonte: De Paoli e Von Sperling,2013 Qual é a carga de SS que podemos aplicar nesses sistemas? Com o passar do tempo, a condutividade hidráulica tende a ser reduzida até que ocorra a colmatação completa do filtro.

29 Depuração da matéria carbonácea Aeróbia: CH 2 + O 2 CO 2 + H 2 O Geralmente essas condições ocorrem nos sistemas de fluxo vertical; Anaeróbia: Matéria orgânica + bactérias álcool, ácidos e novas células bactérias CH 4,H 2 S,NH 3,CO 2,H 2 O,novas células Geralmente essas condições ocorrem nos sistemas de fluxo horizontal;

30 Transformações do nitrogênio Fonte: Adaptado Cooper et al, 1996 Assimilação pelas macrófitas Transformações bioquímicas por microorganismos Adsorção pelo material filtrante

31 Remoção de P Precipitação, Adsorção e Sedimentação; As reações de adsorção e precipitação ocorrem quando há presença no material filtrante de minerais como o cálcio, alumínio e o ferro, estas reações são controladas pela interação do ph e potencial redox com os minerais presentes, bem como a área superficial dos grãos

32 Estudo de caso: Bovinocultura leiteira Comparação entre a produção de leite e a geração de dejetos entre 2006 e 2007 Produção média de leite L/dia 21, 30 L Produção média dejetos animal / dia 88,88 L

33 Local de estudo

34 Instalações de bovinocultura de leite Sala de ordenha Área anexa

35 Composição do efluente

36 Lagoa de Armazenamento - LA A superficial = 116 m² Tubulação de alimentação

37 FPMH Implantado em março/2011 Dimensionamento= 7 g de DBO/m².dia A superficial= 26,5 m² Comprimento = 6,5 m Largura = 1,15 m profundidade = 0,80 cm Lona plástica e BIDIN Material filtrante = Areia Zona de entrada e saída= brita nº 1 Macrófita= Typha domingensis Pers.

38 Etapas de implantação do FPMH; a) escavação no solo; b) impermeabilização; c) assentamento do material filtrante; d) FPMH pós-plantio; e) FPMH em janeiro de 2012; f) FPMH em agosto de 2012.

39 % Passante Ensaio granulométrico (d 60 ) de 0,75 mm (d 10 ) de 0,30 mm coeficiente de uniformidade (U) de 2,50

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41 Regime de alimentação operado L semana Dia (4 horas) 995L segundas Terças Quintas Sextas - feiras Dias de alimentação

42 FPMV Implantado em março/2011 A superficial= 14,3 m² Dimensionamento= 20 g de DQO/m².dia Lona plástica e BIDIN Areia (d 10 ) de 0,30 mm, (d 60 ) de 0,75mm Comprimento = 4,4 m Largura = 3,25 m profundidade = 0,80 cm Macrófita= Typha domingensis Pers.

43 Etapas da construção do WCFV. a) escavação no solo; b) impermeabilização com lona; c) assentamento de manta de poliéster; d) primeira camada de brita utilizada na confecção do material filtrante; e) detalhe da tubulação de coleta do efluente; f) areia distribuída no WCFV; g) detalhe da última camada de brita; h) término do assentamento do material filtrante; i) WCFV plantado.

44 FPMV plantado 20 mudas 2 plantas/m²

45 Regime de alimentação operado L semana Dia L 4 pulsos de 375L; Sucção de 5 min Alimentação intermitente Dias de alimentação segundas quartas Sextas - feiras

46 Locais de monitoramento (1) Pós LA; (2)- Pós FPMH; (3)- Pós PMV;

47 Parâmetros físico, químicos e biológicos Parâmetros Metodologia empregada R² ph Direto, Potenciométrico,pHmetro T Tekna DQO Refluxo fechado, APHA, ,9813 Alcalinidade Método Titulométrico - APHA, SS Método gravimétrico APHA, ST Método gravimetrico APHA, NTK Macro-Kjeldahl APHA, N-NH 4 Método Nessler - Vogel, ,9961 N-NO - 2 Método Alfanaftilamina APHA, ,9909 N-NO - 3 Método Brucina APHA, ,9825 P-PO 3-4 Método Colorimétrico do Acído Vanadomolibdofosfórico APHA, ,9987

48 Evapotranspiração no FPMH Quantificada no período de maio a setembro de Medições de vazão efluente Medições de vazão afluente

49 Resultados

50 Evapotranspiração no FPMH EVT média quantificada durante o período de maio a setembro de 2012: 22 mm/dia.: perda de 49% da vazão de entrada; A variação da EVT foi de 19,33 mm/dia até 29,4 mm/dia; Parâmetros Correlação de Pearson Temperatura 0, Umidade do ar -0, Radiação 0, Crescimento das macrófitas -0,779126

51 Evapotranspiração no FPMH Máxima área foliar das macrófitas Menores temperatura do ar e maior umidade relativa do ar

52 DQO Carga aplicada FPMH: 151 g/m².semana Carga aplicada FPMV: 317 g/m².semana DQO (mg/l) LA FPMH FPMV Eficiência média FPMH: 74 % Eficiência média FPMV: 68% Median 25%-75% Non-Outlier Range Outliers Extremes

53 SS Carga aplicada FPMH ( 3,16 m² área transversal): 320 g/m².semana Carga aplicada FPMV: 80 g/m².semana Eficiência média FPMH: 80% Eficiência média FPMV: 68%

54 FPMH Carga aplicada: 8,2 g N-NH 4 /m².semana Poda das macrófitas Remoção média 29 % Remoção média 78 %

55 FPMV Carga aplicada: 17,33 g N-NH 4 /m².semana Remoção média de amônia de 80 %

56 Ortofosfato - FPMH carga de 4,4 g/m².semana carga de 3,04g/m².semana Remoção média 76 % Remoção média 4 %

57 Ortofosfato - FPMV Carga aplicada: 7,35 g/m².semana Eficiência média de 10 %

58 Corpo hídrico

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