Curitiba, junho de 2015.
APLICABILIDADE DOS WETLANDS CONSTRUÍDOS
NO TRATAMENTO DESCENTRALIZADO DE ESGOTOS
Pablo Heleno Sezerino
Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC
Pequenas coletividades
Coleta
Transporte
Tratamento
Disposição final !
Loteamentos
ETE Compacta ETE Natural
Sistema individual
Coleta
Transporte
Tratamento
Disposição final
Alternativa Compacta
Lote
Alternativa Natural
NBR 7229/93
NBR 13969/97
Conceito do deficit em saneamento
básico adotado no Plansab
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)
Proposições do Saneamento Descentralizado
Qual tecnologia?
7
Wetlands construídos
Wetlands construídos
Fonte: Adaptado de Vymazal e Kroepfelová (2008)
Plantas flutuantes
Escoamento subsuperficial
Wetlands construídos
Escoamento superficial
Plantas emergentes
Plantas submersas
Horizontal
Descendente
Sistema híbrido
Plantas com folhas
flutuantes
flutuantes
Vertical
Ascendente
Ciclos de inundação e
esvaziamento
WCV-MFS
Modificado
Fundo
Saturado
WCV-D
WCH
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.
Dimensionamento WCH
tKCo
CeT exp onde:
Ce = concentração efluente em termos de DBO5 (mg.L-1)
Co = concentração afluente em termos de DBO5 (mg.L-1)
KT = constante de reação da cinética de primeira ordem – dependente da temperatura T (d-1)
t = tempo de retenção hidráulico (d)
(i) Modelos oriundos da cinética de primeira ordem aplicável aos reatores tipo pistão:
npK
CeCoQA
T
lnln onde:
A = área superficial requerida (m2)
Q = vazão afluente (m3.d-1)
Co = concentração afluente em termos de DBO5 (mg.L-1 = g.m-3)
Ce = concentração efluente em termos de DBO5 (mg.L-1 = g.m-3)
KT = obtida pela equação 3 (d-1)
n = porosidade do material filtrante (m3 vazios.m-3 material)
p = profundidade média do filtro (m)
(ii) Critério empírico de relação área/pessoa (m2/pessoa): 1 a 5 m2/pessoa
(iii) Critério empírico de carregamento orgânico e hidráulico (gDQO/m2.dia e mm/d): variável !
WCH – GESAD/UFSC
Polimento de Lagoas Facultativas
Desempenho do tratamento
12
WC HORIZONTAL
- remoção de 90% de DBO5;
- remoção de 90% de SS;
- remoção de 20% de amônia;
- remoção de 30% de fósforo.
Para relação ͌ 2 m2/pessoa
POSSIBILIDADES
Limites
13
WC HORIZONTAL
Carga transversal aplicada de no máximo
16 gSS.m-2seção transversal.d
-1, para a manutenção de remoções
superiores a 65% e 80% para DQO e SS, respectivamente
LIMITES
Colmatação !
Limites
14
WC HORIZONTAL Colmatação !
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
Aplicação intermitente (3 vezes ao dia; de 8 em 8hs)
Taxa hidráulica = 230 mm/d
41 gDQO/m2.d
15 gSS/m2.d
12 gNTK/m2.d
Areia (d10 = 0,20mm; U = 4,9) – profundidade de 60cm
4 mudas Typha domingensis/m2
Relação de 1,2 m2/pessoa
Dimensionamento WCV-D
(ii) Carregamento superficial (Sezerino, 2006)
(i) Balanço de Oxigênio (Platzer, 1999):
Balanço O2 - equações:
demanda O2 (g/d) = (0,85 * 0,7 * DQOaflu) + (4,3*NTKaflu) - (0,1*2,9*NTKaflu)
convecção O2 (g/d) = 0,3*Q*1000
difusão O2 (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
Dimensionamento WCV-MFS
Monitoramento em escala real de WC
operados em alta e baixa carga orgânica
Data
Nível
Status B1
Status B2
27/06/2014 13:00:00
Trabalho
Desligado
Desligado
27/06/2014 13:19:44
Trabalho
Desligado
Ligado
27/06/2014 13:49:44
Trabalho
Desligado
Desligado
27/06/2014 14:00:00
Trabalho
Desligado
Desligado
27/06/2014 15:00:00
Trabalho
Desligado
Desligado
27/06/2014 15:22:03
Alarme
Desligado
Desligado
27/06/2014 15:22:08
Alarme
Ligado
Ligado
27/06/2014 15:39:42
Trabalho
Desligado
Desligado
27/06/2014 15:49:45
Trabalho
Desligado
Desligado
27/06/2014 16:19:45
Trabalho
Ligado
Desligado
SCADAweb® (Supervisory Control And Data Acquisition)
Fonte: Extraído de software de sensoriamento remoto disponibilizado pela
empresa operadora das estações.
Sistema 1: WCV-D: Alta carga orgânica aplicada
Sistema 2: WCV-MFS: Baixa carga orgânica aplicada
Vazão de saída
19
WC VERTICAL
pH = 6,29 ± 0,35
DQO = 72%
NH4-N = 78% com nitrificação de 73%
SS = 70% de remoção
POSSIBILIDADES
Critérios de Sezerino (2006)
Para relação ͌ 1,2 m2/pessoa
Desempenho do tratamento
Desempenho de WC
operados em alta e baixa carga orgânica
17 a 82 gDQO/m2.dia Alta carga – MCV-D
7 a 20 gNH4-N/m2.dia
3 a 8 gSS/m2.dia
64% remoção média
32% remoção média
21% remoção NH4-N foi nitrificação
1º semestre 2014
Baixa carga – MCV-MFS 1,5 a 3,8 gDQO/m2.dia
0,5 a 1,6 gNH4-N/m2.dia
0,3 a 0,6 gSS/m2.dia 1º semestre 2014
90% remoção média
93% remoção média
29% remoção NH4-N foi nitrificação
E.coli em torno de 105 NMP/100mL
E.coli em torno de 103 NMP/100mL
Desempenho WCH e WCV
21
DESEMPENHO DE TRATAMENTO 100 trabalhos publicados no BR entre 1999-2011
22
DESEMPENHO DE TRATAMENTO 100 trabalhos publicados no BR entre 1999-2011
Desempenho WCH e WCV
Limites
23
WC VERTICAL
Remoção de Fósforo LIMITES
0,032
0,146
0,014
0,09
y = 0,0059e0,0455x
R2 = 0,984
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
0,14
0,16
0,18
0 10 20 30 40 50 60 70 80
concentração de PO4-P (mg/L)
Massa a
dso
rvid
a (m
g d
e P
O4-P
/g a
reia
seca)
Curva de adsorção de fósforo dissolvido
reativo obtida com ensaio junto a areia
Remoção de Coliformes
Avaliação comparativa
Parâmetros WCV-D
Alta carga
WCV-MFS
Baixa carga
Filtro de
areia ABNT
(1997)
Vala de
filtração ABNT
(1997)
NBR 13.969
(1997)**
Resolução
CONAMA
430/2011
Lei nº
14.675/2009
Remoção Média
(%)
Conc.
(mg/L)
Média
(%)
Conc.
(mg/L) Mín – Máx Mín – Máx Mín - Máx Mín – Máx Mín – Máx
pH - 6,3 - 6,5 - - 6 – 9 5 - 9 6 – 9
DQO 75% 179 93% 18 40 – 75% 40 – 75% Inferior a
150 mg/L ND ND
DBO520 88% 48 97% 5 50 – 85% 50 – 80%
Inferior a
60 mg/L
120 mg/L
ou
Eficiência
de remoção
de 60%
60 mg/L ou
Eficiência de
remoção de
80%
SS 83% 22 94% 3 ND ND
Eficiência
de remoção
de 20%
ND
N-NH4+ 47% 54 93% 3 50 – 80% 50 – 80% - 20 mg/L ND
N-NO3- - 17 - 11 30 – 70% 30 – 70% - ND ND
P-PO43- 63% 10 93% 1 30 – 70% 30 – 70% - ND
*Eficiência
de remoção
de 75%
COMPARATIVO WCV com NBR 13.969/97 e Legislações...
* Para lançamento em lagoas, lagunas e estuários;
** Para lançamento nas galerias de águas pluviais.
ND – não definido.
Sistema Francês
27
Fonte: Damasceno (2013)
Fonte: Damasceno (2015)
Sistema Francês
28
Fonte: Damasceno (2013)
Eficiência (%): DQO: 79 ± 3
SS: 86 ± 3 NTK: 58 ± 5
Eficiência (%) global: DQO: 90 ± 3 SS: 94 ± 3 NTK: 85 ± 5
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
Controle institucional !
Funções da Gestão
do Saneamento
Básico
Vem aí... 32
3º Simpósio Brasileiro sobre
Wetlands Construídos
http://www.fiq.unl.edu.ar/conferenciahumedales2016/
Obrigado !
33
www.gesad.ufsc.br
www.gesad.ufsc.br