ESCOAMENTO SUPERFICIAL COMO CRITÉRIO OPERACIONAL PARA INVERSÃO NO SENTIDO DO ESCOAMENTO EM SISTEMAS ALAGADOS CONSTRUÍDOS

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1 ESCOAMENTO SUPERFICIAL COMO CRITÉRIO OPERACIONAL PARA INVERSÃO NO SENTIDO DO ESCOAMENTO EM SISTEMAS ALAGADOS CONSTRUÍDOS Matos, A.T.; Baptestini, G.C.F.; Borges, A.C.; Silva, R.A. Departamento de Engenharia Agrícola/Universidade Federal de Viçosa Curitiba Junho de 2015

2 1. INTRODUÇÃO A colmatação do meio poroso: um dos principais problemas operacionais de Sistemas Alagados Construídos (SACs); Fenômeno é inerente ao processo necessidade com proposição de técnicas operacionais que possibilitem o controle do entupimento do meio poroso; A inversão no sentido do escoamento da água residuária em SACs-EHSS pode ser técnica viável para isso, sendo os microrganismos e as plantas os agentes descolmatantes.

3 Para identificar e acompanhar os processos de colmatação e descolmatação, optou-se pelo monitoramento da extensão do escoamento superficial da água residuária em tratamento (ES), cuja ocorrência está associada à condição de colmatação em SACs-EHSS (NIVALA; ROUSSEAU, 2009; KNOWLES et al., 2011; BUTTERWORTH et al., 2013). Objetivo: Avaliar a utilização do monitoramento do ES como critério para estimar o tempo e o grau de colmatação e de decisão para inversão no sentido de escoamento da água residuária em sistemas alagados construídos de escoamento horizontal subsuperficial (SACs-EHSS).

4 2. MATERIAL E MÉTODOS A estrutura experimental: seis SACs-EHSS, 0,6 m x 0,5 m x 2,0 m e sem declividade de fundo, mantidos em casa de vegetação, utilizados no tratamento de água residuária de suinocultura (ARS); Meio suporte: brita gnáissica D 60 = 9,1 mm, e volume de vazios inicial de 0,40 m 3 m -3, preenchidos até a altura de 0,55 m, e nível d água mantido a 0,05 m abaixo da superfície; Dois SACs-EHSS cultivados com capim tifton 85 (Cynodon spp.) dois com alternantera (Alternanthera philoxeroides) e dois sem cultivo.

5 Figura 1. Desenho esquemático do experimento.

6 Tabela 1. Características operacionais dos SACs-EHSS Q afl Q afl * TDH TAH TC O(S) TC SST(T) (m³ d -1 ) (m³ h -1 ) (h) (L m -2 d -1 ) (g m -2 d -1 de DBO) (g m -2 d -1 ) 0,020 0,010 19,9 20,0 44,4 ± 31,0 42,2 ± 40,6 Estes sistemas estavam em operação há aproximadamente 1 ano, quando iniciou-se a coleta de dados do presente estudo. O monitoramento do avanço do ES foi realizado medindo-se, duas vezes por semana, o alcance do mesmo, com auxílio de fitas métricas instaladas nas bordas dos sistemas, sendo os dados coletados entre jun/2012 e out/2013. A inversão no sentido de escoamento efetuada quando ES alcançou 50% do comprimento do SAC-EHSS, ou seja, 1,0 m.

7 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Figura 6. Alcance do escoamento superficial nos SACs-EHSS 1 (com inversão) e 4 (sem inversão), não cultivados.

8 Figura 2. Alcance do escoamento superficial nos SACs-EHSS 2 (com inversão) e 5 (sem inversão), cultivados com tifton 85.

9 Figura 8. Alcance do escoamento superficial nos SACs-EHSS 3 (com inversão) e 6 (sem inversão), cultivados com alternantera.

10 Os SACs-EHSS cultivados com tifton 85 foram os primeiros a serem invertidos maior camada de acúmulo de lodo sobre a superfície que chegou a apresentar uma espessura em torno de 35 mm no Terço inicial dos sistemas; O acúmulo de material sobre o leito proporcionou redução na taxa de infiltração, diretamente ligada ao ES e foi o fator que mais influenciou o tempo demandado para que ES alcançasse 50%;

11 A inversão no sentido de escoamento promoveu, a princípio, a extinção do ES nos SACs-EHSS, entretanto, pouco tempo depois, o ES nos sistemas invertidos alcançou valores semelhantes ou até superiores aos obtidos nos não invertidos; Acredita-se que se os sistemas estudados fossem maiores longitudinalmente, ou ainda, se o critério do ES tivesse se baseado em alcances menores, entre 10-20%, por exemplo, possivelmente os efeitos positivos da inversão teriam sido mais evidentes e duradouros tempo hábil para que a ARS água residuária chegasse ainda mais tratada na zona colmatada;

12 SACs-EHSS não cultivados foram favorecidos pela mais rápida secagem e quebra da camada de lodo acumulada na superfície, entretanto, o desnivelamento provocado por raízes/rizomas, especialmente nos cultivados com a alternanthera, desfavoreceu o selamento dos espaços porosos entre as partículas do substrato na superfície do sistema; Experimentos de colmatação/descolmatação em SACs-EHSS não devem ser conduzidos em casa de vegetação eliminou, ou reduziu, o efeito da insolação direta e do vento no ressequio das camadas superficiiais e o efeito de braço de alavanca, proporcionado pelo vento.

13 4. CONCLUSÕES Com base nos resultados apresentados pode-se concluir que: Nos SACs-EHSS avaliados, a espera pelo avanço do ES até 50 % do comprimento não foi a melhor escolha como critério de definição da época de inversão no sentido do escoamento da água residuária, tendo em vista que proporcionou efeitos muito pouco duradouros e pouco mitigadores dos problemas de escoamento no meio poroso, como presença e avanço do ES nos sistemas colmatados; O ES não representa uma variável que traduz o estado de colmatação do SAC-EHSS em todo seu perfil, mas apenas o grau de colmatação superficial, o que, por essa razão, indica não ser o seu monitoramento um bom critério para determinação da época para se efetuar a alteração no sentido do escoamento em SACs-EHSS.

14 BAPTESTINI, G. C. F. Sistemas alagados construídos de escoamento horizontal subsuperficial com inversão no sentido de escoamento Tese (Doutorado em Engenharia Agrícola) Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, BUTTERWORTH, E.; DOTRO, G.; JONES, M.; RICHARDS, A.; ONUNKWO, P.; NARROWAY, Y.; JEFFERSON, B. Effect of artificial aeration on tertiary nitrification in a full-scale subsurface horizontal flow constructed wetland. Ecological Engineering, v. 54, p , COOPER, D.; GRIFFIN, P.; COOPER, P. Factors affecting the longevity of sub-surface horizontal flow systems operating as tertiary treatment for sewage effluent. Water Science and Technology, v. 51, n. 9, p , KNOWLES, P.; DOTRO, G.; NIVALA, J.; GARCÍA, J. Clogging in subsurface-flow treatment wetlands: occurrence and contributing factors. Ecological Engineering, v. 37, p , NIVALA, J.; ROUSSEAU, D. P. L. Reversing clogging in subsurface-flow constructed wetlands by hydrogen peroxide treatment: two case studies. Water Science and Technology, v. 59, n. 10, p , AGRADECIMENTOS Ao Departamento de Engenharia Agrícola (DEA) da Universidade Federal de Viçosa (UFV), a Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG), ao Conselho Nacional de Desenvolvimento de Científico e Tecnológico (CNPq) e ao Grupo de Pesquisa em Qualidade Ambiental (GPQA). 6. PRINCIPAIS REFERÊNCIAS

15 OBRIGADO Prof. Antonio Teixeira de Matos Departamento de Engenharia Agrícola - UFV atmatos@ufv.br Tel: Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental - UFMG Tel: