APLICABILIDADE DOS WETLANDS CONSTRUÍDOS NO TRATAMENTO DESCENTRALIZADO DE ESGOTOS

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1 APLICABILIDADE DOS WETLANDS CONSTRUÍDOS NO TRATAMENTO DESCENTRALIZADO DE ESGOTOS Pablo Heleno Sezerino Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC Curitiba, junho de 2015.

2 Pequenas coletividades Loteamentos ETE Compacta ETE Natural Coleta Transporte Tratamento Disposição final!

3 Sistema individual Lote NBR 7229/93 NBR 13969/97 Coleta Transporte Tratamento Disposição final Alternativa Compacta Alternativa Natural

4 Conceito do deficit em saneamento básico adotado no Plansab

5 Proposições do Saneamento Descentralizado Racionalização do uso dos recursos públicos, humanos e naturais; Ativação de capacidades ociosas disponíveis nas comunidades; Incentivo à criatividade social voltada para a formulação e adoção de tecnologias apropriadas às condições específicas da comunidade. PHILIPPI (2000)

6 Qual tecnologia?

7 7 Wetlands construídos

8 Wetlands construídos Wetlands construídos Plantas emergentes Escoamento subsuperficial Escoamento superficial Plantas submersas Plantas flutuantes Plantas com folhas flutuantes flutuantes Horizontal WCH Vertical Descendente WCV-D Ascendente Sistema híbrido Ciclos de inundação e esvaziamento Fonte: Adaptado de Vymazal e Kroepfelová (2008) WCV-MFS Modificado Fundo Saturado

9 WCH 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.

10 Dimensionamento WCH (i) Modelos oriundos da cinética de primeira ordem aplicável aos reatores tipo pistão: Ce Co exp K T t onde: Ce = concentração efluente em termos de DBO 5 (mg.l -1 ) Co = concentração afluente em termos de DBO 5 (mg.l -1 ) K T = constante de reação da cinética de primeira ordem dependente da temperatura T (d -1 ) t = tempo de retenção hidráulico (d) A Q ln Co ln Ce K p n T onde: A = área superficial requerida (m 2 ) Q = vazão afluente (m 3.d -1 ) Co = concentração afluente em termos de DBO 5 (mg.l -1 = g.m -3 ) Ce = concentração efluente em termos de DBO 5 (mg.l -1 = g.m -3 ) K T = obtida pela equação 3 (d -1 ) n = porosidade do material filtrante (m 3 vazios.m -3 material) p = profundidade média do filtro (m) (ii) Critério empírico de relação área/pessoa (m 2 /pessoa): 1 a 5 m 2 /pessoa (iii) Critério empírico de carregamento orgânico e hidráulico (gdqo/m 2.dia e mm/d): variável!

11 WCH GESAD/UFSC Polimento de Lagoas Facultativas

12 Desempenho do tratamento 12 WC HORIZONTAL POSSIBILIDADES - remoção de 90% de DBO 5 ; - remoção de 90% de SS; - remoção de 20% de amônia; - remoção de 30% de fósforo. Para relação 2 m 2 /pessoa

13 Limites 13 WC HORIZONTAL LIMITES Carga transversal aplicada de no máximo 16 gss.m -2 seção transversal.d -1, para a manutenção de remoções superiores a 65% e 80% para DQO e SS, respectivamente Colmatação!

14 Limites 14 WC HORIZONTAL Colmatação!

15 WCV-D 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. WCV-MFS

16 Dimensionamento WCV-D (i) Balanço de Oxigênio (Platzer, 1999): Balanço O 2 - equações: demanda O 2 (g/d) = (0,85 * 0,7 * DQOaflu) + (4,3*NTKaflu) - (0,1*2,9*NTKaflu) convecção O 2 (g/d) = 0,3*Q*1000 difusão O 2 (g/d) = 1* área prevista * [24 - (1,5 * núm aplicações)] balanco = convecção O 2 (g/d) + difusão O 2 (g/d) - demanda O 2 (g/d) > 0 (ii) Carregamento superficial (Sezerino, 2006) Aplicação intermitente (3 vezes ao dia; de 8 em 8hs) Taxa hidráulica = 230 mm/d 41 gdqo/m 2.d 15 gss/m 2.d 12 gntk/m 2.d Areia (d 10 = 0,20mm; U = 4,9) profundidade de 60cm 4 mudas Typha domingensis/m 2 Relação de 1,2 m 2 /pessoa

17 Dimensionamento WCV-MFS

18 Monitoramento em escala real de WC operados em alta e baixa carga orgânica Sistema 1: WCV-D: Alta carga orgânica aplicada Sistema 2: WCV-MFS: Baixa carga orgânica aplicada Data Nível Status B1 Status B2 Vazão de saída 27/06/ :00:00 Trabalho Desligado Desligado 27/06/ :19:44 Trabalho Desligado Ligado 27/06/ :49:44 Trabalho Desligado Desligado 27/06/ :00:00 Trabalho Desligado Desligado 27/06/ :00:00 Trabalho Desligado Desligado 27/06/ :22:03 Alarme Desligado Desligado 27/06/ :22:08 Alarme Ligado Ligado 27/06/ :39:42 Trabalho Desligado Desligado 27/06/ :49:45 Trabalho Desligado Desligado 27/06/ :19:45 Trabalho Ligado Desligado Fonte: Extraído de software de sensoriamento remoto disponibilizado pela empresa operadora das estações. SCADAweb (Supervisory Control And Data Acquisition)

19 Desempenho do tratamento 19 WC VERTICAL POSSIBILIDADES Para relação 1,2 m 2 /pessoa ph = 6,29 ± 0,35 DQO = 72% NH 4 -N = 78% com nitrificação de 73% SS = 70% de remoção Critérios de Sezerino (2006)

20 Desempenho de WC operados em alta e baixa carga orgânica Alta carga MCV-D 1º semestre a 82 gdqo/m 2.dia 7 a 20 gnh 4 -N/m 2.dia 3 a 8 gss/m 2.dia 64% remoção média 32% remoção média 21% remoção NH 4 -N foi nitrificação E.coli em torno de 10 5 NMP/100mL Baixa carga MCV-MFS 1º semestre ,5 a 3,8 gdqo/m 2.dia 0,5 a 1,6 gnh 4 -N/m 2.dia 0,3 a 0,6 gss/m 2.dia 90% remoção média 93% remoção média 29% remoção NH 4 -N foi nitrificação E.coli em torno de 10 3 NMP/100mL

21 Desempenho WCH e WCV 21 DESEMPENHO DE TRATAMENTO 100 trabalhos publicados no BR entre

22 Desempenho WCH e WCV 22 DESEMPENHO DE TRATAMENTO 100 trabalhos publicados no BR entre

23 Massa adsorvida (mg de PO 4-P/g areia seca) Limites 23 WC VERTICAL LIMITES Remoção de Fósforo 0,18 0,16 0,14 0,12 y = 0,0059e 0,0455x R 2 = 0,984 0,146 0,1 0,08 0,09 Remoção de Coliformes 0,06 0,04 0,032 0,02 0, concentração de PO 4 -P (mg/l) Curva de adsorção de fósforo dissolvido reativo obtida com ensaio junto a areia

24 Avaliação comparativa

25 COMPARATIVO WCV com NBR /97 e Legislações... Parâmetros WCV-D Alta carga WCV-MFS Baixa carga Filtro de areia ABNT (1997) Vala de filtração ABNT (1997) NBR (1997)** Resolução CONAMA 430/2011 Lei nº /2009 Remoção Média (%) Conc. (mg/l) Média (%) Conc. (mg/l) Mín Máx Mín Máx Mín - Máx Mín Máx Mín Máx ph - 6,3-6, DQO 75% % % 40 75% DBO % 48 97% % 50 80% SS 83% 22 94% 3 ND ND Inferior a 150 mg/l Inferior a 60 mg/l ND 120 mg/l ou Eficiência de remoção de 60% Eficiência de remoção de 20% ND 60 mg/l ou Eficiência de remoção de 80% N-NH % 54 93% % 50 80% - 20 mg/l ND ND N-NO % 30 70% - ND ND P-PO % 10 93% % 30 70% - ND * Para lançamento em lagoas, lagunas e estuários; ** Para lançamento nas galerias de águas pluviais. ND não definido. *Eficiência de remoção de 75%

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27 Sistema Francês 27 Fonte: Damasceno (2013) Fonte: Damasceno (2015)

28 Sistema Francês 28 Eficiência (%): DQO: 79 ± 3 SS: 86 ± 3 NTK: 58 ± 5 Eficiência (%) global: DQO: 90 ± 3 SS: 94 ± 3 NTK: 85 ± 5 Fonte: Damasceno (2013)

29 Necessidades Gerenciamento do LODO; Serviços especializados de operação de ETE pequeno porte; Tarifação destes serviços; Controle de qualidade Operador / órgãos de controle; Tendências do uso racional da água

30 Controle institucional!

31 Funções da Gestão do Saneamento Básico

32 Vem aí º Simpósio Brasileiro sobre Wetlands Construídos

33 Obrigado!