EFEITO DA DECLIVIDADE DA RAMPA NA REMOÇÃO DA MATÉRIA ORGÂNICA PELO MÉTODO DO ESCOAMENTO SUPERFICIAL.
Coraucci Filho *Bruno1, Além Sobrinho Pedro2, Feijó de Figuereido Roberto1 1
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RESUMO
O escoamento superficial é um método de tratamento de esgotos domésticos extremamente simples e de baixo custo. Nele o efluente escoa sobre o solo por entre a vegetação que, por processos físicos, químicos e biológicos, melhoram a qualidade do líquido. O sistema em estudo foi implantado em uma área experimental, patamares de solo contendo rampas com as seguintes características: 2%, 4% e 6% de declividade, dimensões de 3,7 metros de largura por 20,0 metros de comprimento e cobertura vegetal de grama “ Brachiaria humidicola” . Utilizou-se esgoto doméstico bruto como alimentação, o qual foi lançado na parte superior das rampas com o uso de mangueiras perfuradas, devidamente posicionadas de forma a propiciar um despejo uniforme na largura do patamar a uma taxa de aplicação de 0,20 m3/h.m. A avaliação da eficiência do sistema na remoção da matéria orgânica foi feita utilizando os parâmetros físico-químicos: DQO, DBO, série de sólidos e pH, de acordo com a metodologia contida no Standard Methods for the
Examination of Water and Wastewater da APHA/AWWA. As rampas tiveram desempenho semelhantes
entre si e a de 4% de declividade foi aquela que apresentou a melhor remoção de DBO, da ordem de 80%.
Palabras clave: Tratamento de esgotos, tratamento no solo, escoamento superficial, baixo custo, declividade.
INTRODUÇÃO
A área de saneamento sofreu grande avanço desde o início deste século quando os processos e sistemas para tratamento de águas residuárias foram desenvolvidos e aperfeiçoados. Às técnicas convencionais de tratamento de esgotos domésticos ( e posteriormente, dos efluentes industriais ) foram adicionadas outras técnicas denominadas: alternativa e avançada, com o objetivo de preservar o ambiente e proteger ainda mais a saúde pública.
Em muitos paises desenvolvidos já são encontradas estações de tratamento de efluentes líquidos utilizando as técnicas mencionadas, as quais, apesar de apresentarem vantagens e desvantagens entre si, principalmente devido aos custos econômicos e financeiros, por volume específico de esgoto tratado, conseguem atender aos requisitos mínimos exigido pela legislação. Nos países em desenvolvimento, ainda se luta pela implantação dos sistemas convencionais, ou outros opcionais que produzam resultados semelhantes. No Brasil, em particular, os métodos alternativos estão sendo bastante difundidos, principalmente o do sistema de lagoas de estabilização, pois têm um grau de experimentação razoavelmente desenvolvidas. No entanto, outros estão sendo testados, como por exemplo os métodos de aplicação, disposição e tratamento no solo, entre eles o da irrigação de alta e baixa carga, o do escoamento superficial (overland flow) e a da infiltração rápida ( USEPA, 1976 ). sendo os dois primeiros iniciados na década de 80 e o último só recentemente. Estes experimentos têm apresentado resultados satisfatórios e referem-se a aplicação em larga escala da vinhaça nos campos canavieiros, utilizando o método da irrigação; e do esgoto doméstico, utilizando o método de escoamento superficial, e efluentes cítricos, em menor escala, com escoamento superficial e irrigação (NOUR, 1991).
Mesmo as instalações de tratamento de esgoto mais adequadas, do ponto de vista de concepção e operação, geram efluentes líquidos que, embora estando em conformidade com a legislação vigente, podem ainda causar impactos nos corpos receptores. Impactos estes que vão desde perturbações osmóticas, devido ao incremento na força iônica, até eutrofização, passando ainda pela possibilidade de modificações nos fenômenos de sucessão biológica, devido ao lançamento de material que ainda exiba toxidade. Estas
mesmas instalações produzem lodos originados em algumas unidades do processo de tratamento, em quantidades consideráveis em média 30 kg/hab.ano de sólidos secos ( para esgotos domésticos ) -apresentando dificuldades no seu transporte e problemas de disposição.
Na visão moderna da qualidade ambiental almeja-se que o tratamento deva ser o mais completo possível e portanto, requerendo que todos os compostos e elementos químicos retornem aos seus reservatórios naturais, para manutenção: O CO2 que foi fotossinteticamente utilizado na formação de compostos orgânicos, deverá ser devolvido para o seu reservatório natural no ambiente durante o processo de degradação. Da mesma forma os outros componentes deste composto, como a H2O, N2, P, K, S, Ca, Fe e outros, deverão ser devolvidos para os seus reservatórios. Em conseqüência, o C e o N2 para a atmosfera, a H2O para o ciclo hidrológico, os macro e os micronutrientes, na sua grande totalidade, para o solo.
No solo, para ocorrer a mineralização, intermediada por microrganismos, da matéria orgânica existente nas águas residuárias, são necessárias quantidades apreciáveis de O2 difundido na sua estrutura física. Sua deficiência diminui a atividade bacteriana e reduz o grau de mineralização no interior do solo, comprometendo a produção de nutrientes para as plantas. O excesso de água no solo reduz as trocas gasosas entre o interior do solo e a atmosfera e apresenta condições anaeróbias, onde a decomposição é reduzida. Solos mal drenados ou com excesso de irrigação devem ser evitados porque, solos nestas condições, são frios e retardam o crescimento da vegetação. Portanto, taxas hidráulicas elevadas, condições de drenagem pobres ou existência de lençóis freáticos altos, estão geralmente acompanhados de deficiência de O2 , ocasionando uma redução na respiração e do volume de raízes das vegetações (remoção de nutrientes no solo).
Dessa forma, o solo se apresenta como uma solução ideal para a resolução da quase totalidade dos problemas . As matérias orgânicas brutas, as tratadas e os produtos da decomposição, poderão ser nele depositados com objetivos de tratamento ou disposição. As matérias orgânicas sofrerão uma degradação lenta, devolvendo gradualmente para o meio os produtos transformados, favorecendo as atividades biológicas e a recuperação dos nutrientes pelas plantas. Em termos agronômicos, os solos serão recuperados, podendo alcançar objetivos agrícolas apenas fazendo pequenas correções na concentração de nutrientes necessários a determinada cultura, e o que é mais importante, com menor custo econômico. A água e os compostos inorgânicos solúveis, juntos, fornecem e promovem a fertirrigação, tão desejável que é para a produção agropecuária.
A preocupação no emprego de despejos líquidos no solo é a de manter as condições ideais deste para que os objetivos do tratamento e da disposição sejam atingidos. Para isso ocorrer, dever-se-á mantê-lo em condições de permitir a fácil entrada de ar até a região das raízes e facilitar o transporte de gases da atmosfera e dos produzidos pelas raízes, microrganismos e reações químicas.
O risco de poluição da água resultante do lixiviamento, pode ser minimizado se forem tomados cuidados especiais como: escolha adequada da área de lançamento, taxa hidráulica, período e freqüência de aplicação, entre outras. Após a água ter penetrado no aqüífero é virtualmente impossível efetuar o controle. Assim, o aumento de sais nutrientes e a existência de organismos patogênicos na água do solo assume papel de importância na saúde pública.
OBJETIVO
O presente trabalho teve como objetivo investigar o comportamento das rampas de diferentes declividades do sistema de tratamento no solo, pelo método do escoamento superficial, na remoção da matéria orgânica contida no esgoto doméstico bruto.
Nesta avaliação é considerado o desempenho das rampas de 2, 4 e 6% de declividade, quando se aplicou a taxa hidráulica de 0,20 m3/h.m. É utilizado patamar de terreno, em solo classificado como “ Areia franca” (USDA ) e cobertura vegetal de “ Brachiaria humidicola” . O desempenho foi avaliado utilizando-se parâmetros físicos e químicos: pH, DQO, DBO, SSV (sólidos suspensos voláteis) e SSed (sólidos sedimentáveis).
O trabalho experimental foi desenvolvido no campo com uso de reatores em escala real, cada qual possuindo sua característica física, dimensões e adaptação adequadas para permitir avaliar o desempenho de cada um. Cada reator, foi construído com uma determinada declividade. Manteve-se a condição hidráulica constante e a eficiência do sistema foi analisada por parâmetros físicos-químicos.
Implantação do sistema de tratamento. O sistema de tratamento pelo método de escoamento superficial no solo, foi implantado em uma área localizada no interior da Cooperativa de Laticínios e Agrícola de Batatais Ltda - COLABA, situada no Município de Batatais, Estado de São Paulo.
O efluente utilizado foi o esgoto doméstico bruto, coletado no emissário do sistema de esgoto municipal, e os reatores, na forma de rampas, constituídos de solo do local e construidos de forma artesanal.
Área de tratamento. Isolou-se uma área com aproximadamente 4.000 m2, a qual foi demarcada com uma cerca de proteção com 8 fios de arame farpado. Nela foram construídos patamares, cada um contendo 3 reatores, constituídos de rampas com 2, 4 e 6% de declividade.
As dimensões das rampas foram de 3,70 metros de largura por 20,0 metros de comprimento. Dessa área, foram escolhidos dois patamares do terreno, contendo 3 rampas cada um, e denominados respectivamente de R2A , R2B , R2C , R3A , R3B , R3C, conforme Figura 1. Entre as rampas de cada patamar foi feita uma elevação com terra do local formando leiras ( bermas ou morretes ), com largura de 0,40 m na base, 0,25 m de altura e comprimento idêntico ao das rampas, ou seja, 20,0 m. Há necessidades dessas leiras para evitar que o efluente de uma determinada rampa passe para a rampa vizinha e não interfira no desempenho das mesmas. O terreno original possuia topografia plana, com pequenas irregularidades, e declividade média de 4%., O delineamento das rampas e dos patamares foi feito utilizando-se instrumento e ferramentas simples e a construção teve característica construtiva artesanal.
Características do solo. As características físicas e químicas do solo são de grande importância nos processos de tratamento com disposição de efluentes no solo. A caracterização física do solo, e consequente definição das classes texturiais, foram feitas de acordo com o U.S. Department of Agriculture e classificado como “ Areia franca” . As análises químicas são apresentadas em CORAUCCI FILHO (1992). Cobertura vegetal. Para resistir ao encharcamento do solo a vegetação escolhida foi a “ Brachiaria
humidicola” . A vegetação é utilizada para evitar a erosão do solo, devendo ser preferivelmente de ciclo
perene para atender ao sistema em todas as épocas do ano, e ser responsável pela remoção dos nutrientes depositados no solo.
Sistema de distribuição de esgoto nas rampas. Foram utilizadas mangueiras de polipropileno de 2 polegadas de diâmetro para a distribuição do efluente nos patamares. Na alimentação das rampas foram utilizados tubos de PVC de 1 polegada de diâmetro. Estas tubulações foram perfuradas a cada 5 cm, com furos de 5/16 polegadas, e devidamente posicionadas de forma a propiciar um despejo uniforme na largura do patamar. As mangueiras continham dispositivos hidráulicos para garantir aplicação da taxa hidráulica de 0,20 m3/h.m.
Sistema de coleta dos efluentes tratados. Consistiu de um canal de terra, aberto no solo, passando ortogonalmente ao final de cada tabuleiro. O efluente após percolar na rampa, por entre a vegetação, atingia este canal e era desviado para o córrego adjacente, sem receber desinfecção.
Operação do sistema. Aplicou-se taxa hidráulica de 0,20 m3/h.m, com período de aplicação de 8 horas/dia e freqüência de aplicação de 5dias/semana.
As rampas R3A , R3B , R3C receberam o esgoto doméstico e as R2A , R2B , R2C ficaram como reserva.
Para avaliação do sistema foram coletadas amostras do tipo composta nas posições de: lançamento, 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15 e 20 metros da cabeceira da rampa, tendo-se o cuidado de coletá-las em 3 ( três ) pontos, ortogonais às posições citadas.
Caracterização do efluente. Foram avaliados os parâmetros pH, DQO, DBO, S.S.V. ( sólidos suspensos voláteis ), SSed. ( sólidos sedimentáveis ). As análises de laboratório seguiram as metodologias contidas no “ Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater” da APHA/AWWA e normas estabelecidas pela CETESB - SP. ( Cia Estadual de Tecnologia e Saneamento Ambiental ).
RESULTADOS
São apresentados os resultados, em termos de valores médios, de amostras coletadas durante o tempo de realização da experiência. Estes resultados são apresentados nas Figuras 2 a 6. Observando-se os gráficos referentes a estas figuras é possivel verificar, para todos os parâmetros analisados, e nas 3 rampas ( de diferentes declividades ), as alterações das concentrações destes parâmetros.
Há uma significativa redução deles até os 5 ( cinco ) primeiros metros da rampa, observa-se também que no 1 metro das rampas os valores de pH são reduzidos para, depois, gradativamente, atingirem o valor próximo ao neutro.
Na Figura 6 é mostrada a elevada redução de sólidos sedimentáveis e que, após os 15 ( quinze ) primeiros metros, os valores são constantes para todas as declividades.
CONCLUSÃO
Ficou demonstrado nessa experiência que o método de escoamento superficial, como sistema de tratamento, foi muito eficiente. Em termos médios, os valores de concentração dos parâmetros que referem-se à matéria orgânica, foram reduzidos entre 65% e 80%, referem-sendo os valores mais altos referentes às declividades de 2 e 4%, sendo que esta ultima, aquela que ao longo da rampa teve a eficiência de remoção mais destacada.
Entre outras observações, verifica-se que o sistema é muito eficaz na remoção de matérias suspensas, sendo que o maior grau de remoção ocorreu no início da rampa.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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PONENTE:
BRUNO CORAUCCI FILHO
Curriculum Vitae resumido
CORAUCCI FILHO, B. Engenheiro Civil (1975) pela Faculdade de Engenharia Civil - UNICAMP. Mestre em Engenharia (1982), área de Concentração Hidráulica e Saneamento, pela Escola de Engenharia de São Carlos - USP. Doutor em Engenharia (1992), Área de Concentração: Hidráulica e Sanitária, pela Escola Politécnica de São Paulo USP. Área de Pesquisa: Tratamento de Águas de Abastecimento e Residuárias, Reciclagem de Lixo, Qualidade de Água e Solo, Aplicação de Lodos de ETE’s no Solo. Professor Assistente Doutor (1992) do Departamento de Hidráulica e Saneamento da Faculdade de Engenharia Civil da UNICAMP.
C.P. 6021, CEP 13083-970, Campinas-SP, Brasil. Fone (019) 239-7813, Fax (019) 239-4823.
