processos extensivos de tratamento das aguas residuais

★

★

★★

★★

★★★

★

★★

Comissão Europeia

GU

IA

ADAPTADOS A PEQUENAS E MÉDIAS AGLOMERAÇÕES (500-5.000 HABITANTESEQUIVALENTES)

PROCESSOSEXTENSIVOS DE

TRATAMENTODAS ÁGUAS

RESIDUAIS

Aplicação da Directiva91/271 do Conselho,de 21 de Maio de 1991,relativa ao tratamento daságuas residuais urbanas

Couv-Portugais 06/11/2002 9:54 Page 2

”Ponta-de-lança” da política ambiental da Europa, o desenvolvimento sustentável implica para os sereshumanos a necessidade de controlar as suas descargas domésticas e urbanas, na medida do possível,mediante técnicas naturais e económicas em energia. A Directiva " Águas Residuais Urbanas " de 21 deMaio de 1991 e, mais recentemente, a Directiva-Quadro sobre a água vieram lembrar a necessidade deum tratamento apropriado destas descargas para cumprir o objectivo de um bom estado ecológico dasnossas águas.

Nos anos 70, a França dotou-se de uma política ambiciosa de saneamento urbano e rural, apoiada finan-ceiramente pelas Agences de l’Eau (Agências da Água) dispondo actualmente de 15 500 estações de tra-tamento, das quais mais de 6 000 têm um tamanho inferior a 2 000 equivalentes de população. Estasestações são, em geral, equipadas com processos extensivos de tratamento devido aos seus reduzidos con-dicionalismos técnicos e financeiros e à sua boa integração ambiental.A grande variedade das suas carac-terísticas locais faz da França um campo de experimentação em praticamente todas as situações existen-tes na Europa de um ponto de visto climático e geográfico, bem como no que diz respeito às caracterís-ticas dos solos.

Pela sua parte, a Direcção-Geral do Ambiente da Comissão Europeia pretende beneficiar dessa experiên-cia e dela retirar os instrumentos de aconselhamento destinados a pequenas aglomerações, bem como, deexperiências similares realizadas na União Europeia, algumas de entre elas apoiadas no âmbito de ope-rações LIFE-Ambiente.

A ideia da valorização dessas experiências, através de uma colaboração entre a Direcção-Geral doAmbiente da Comissão e, do lado francês, a Direcção da Água do Ministério da Ecologia eDesenvolvimento Sustentável e as Agências da Água, nasceu durante a recente presidência francesa. Opresente documento representa o resultado do trabalho desde então realizado.

Formulamos votos que o presente guia possa constituir uma ajuda útil para os autarcas e para os res-ponsáveis dos serviços técnicos das pequenas e médias aglomerações europeias para que possam assimfundamentar as suas escolhas nas melhores bases técnicas e financeiras possíveis, com uma preocupaçãode integração ecológica e de desenvolvimento sustentável. Assim, consideramos que o presente docu-mento poderá, à semelhança de outros, ilustrar o espírito do 6º Programa Comunitário de Acção emMatéria de Ambiente 2001-2010: " O Nosso Futuro, a Nossa Escolha "

INT

RO

DU

ÇÃ O

Prudencio PERERA Director

Qualidade do Ambientee dos Recursos Naturais

Comissão Europeia

Bernard BAUDOT Director da Água

Ministério da Ecologia e Desenvolvimento Sustentável

Informações suplementares sobre a União Europeia estão disponíveis na Internet através doservidor Europa (http://europa.eu.int).

Pode encontrar uma ficha bibliográfica no fim deste documento.

Luxemburgo: Serviço das Publicações Oficiais das Comunidades Europeias, 2001

ISBN 92-894-1690-4

© Departamento Internacional da Água

Esta publicação não pode ser reproduzida nem traduzida, no todo ou em parte, sem préviaautorização do Editor.

Printed in France – Impresso em papel branqueado sem cloro.


SUM

ÁR

IO

Jean-Marc BERLAND (OIEau) e Paul COOPER (Consultor independente) asseguraram a redacção do presente guia.Jean-Antoine FABY (OIEau), Pascal MAGOAROU (Comissão Europeia) e Jean DUCHEMIN (Comissão Europeia)

asseguraram o acompanhamento científico e técnico do presente trabalho e proporcionaram contribuições pontuais.Jörg Max Schau (Consultor de Engenharia) colaborou na tradução técnica.

Vitória SILVA (Instituto da Água) validou a versão portuguesa do presente Guia.

Pa g e

◗PARA QUE SERVE ESTE GUIA? 2◗O QUADRO REGULAMENTAR E O INCENTIVO DADO PELA 3

UNIÃO EUROPEIA PARA A CONSTRUÇÃO DE INFRA-ESTRUTURAS DE RECOLHA E TRATAMENTO

DAS ÁGUAS RESIDUAIS URBANAS.

➜ Prazos 3➜ Resultados a atingir para cumprir os requisitos da Directiva 3

◗TÉCNICAS DISPONÍVEIS PARA 4SATISFAZER AS PRESCRIÇÕES DA DIRECTIVA

➜ Técnicas intensivas convencionais 4▲ Leitos bacterianos▲ Discos biológicos

▲ Lamas activadas▲ Vantagens e inconvenientes dos diferentes sistemas intensivos

➜ Técnicas extensivas 8◗PROCESSOS EXTENSIVOS: INFORMAÇÃO TÉCNICA 9

➜ Culturas assentes em suporte fino 9▲ Funcionamento: mecanismos em jogo

▲ Infiltração-percolação sobre leito de areia▲ Filtros plantados com escoamento vertical

▲ Filtros plantados de caniços com escoamento horizontal

➜ Culturas livres 16▲ Funcionamento: mecanismos em jogo

▲ Lagunagem natural▲ Lagunagem arejada

◗CONCLUSÕES: ELEMENTOS DE APRECIAÇÃO 23PARA ESCOLHAS TÉCNICAS

➜ Recapitulação dos diferentes sistemas extensivos 23➜ Qualidade das descargas 23

➜ Vantagens e inconvenientes: recapitulação 24➜ Importância do factor climático 25

➜ Árvore de decisão 25➜ Custos 26

➜ Uma vantagem dos processos extensivos: a contribuição paisagística 26◗ANEXOS : CASOS DE ESTUDO 27

➜ Infiltração-percolação: um caso particular, as instalações de Mazagon : 27(Espanha)

➜ Infiltração-percolação: uma instalação convencional : 29Souillac Paille-Basse (França – Departamento de Lot)

➜ Filtros plantados com escoamento vertical: caso de NEA Madytos – Modi : 30(Grécia)

➜ Sistema híbrido : 32(filtros plantados com escoamento vertical e filtros plantados com escoamento horizontal) :

caso de Oaklands Park, Newnham-on-Severn, Gloucestershire (Reino Unido)

➜ Lagunagem natural : 34as instalações de Vauciennes (França – Oise)

➜ Lagunagem arejada : 36as instalações de Adinkerke (Bélgica)

◗GLOSSÁRIO 38◗REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 40

INTERIEURE-Portugais 06/11/2002 10:15 Page 1

PARA QUE SERVE ESTE GUIA?

Uma das funções da Comissão é ajudar os responsáveis técnicos das aglomerações com um e.p. entre 500 e 5 000(equivalente de população - ver Glossário) na aplicação da Directiva 91/271 do Conselho, de 21 de Maio de 1991relativa ao tratamento das águas residuais urbanas (ver Glossário), daqui até ao fim de 2005. Com efeito, as aglo-merações com um e.p. inferior a 2 000 que dispõem de um sistema colector devem também imple-mentar um tratamento apropriado [Artigo 7.o da Directiva " Águas Residuais Urbanas " (verGlossário)]. Torna-se indispensável uma acção de sensibilização e de informação, na medida em que as autoridadeslocais envolvidas, responsáveis pela concretização dos projectos, dispõem de estruturas, equipamentos e capacidadesorganizativas inferiores às das aglomerações maiores.

A Direcção-Geral do Ambiente da Comissão favorece o desenvolvimento e a realização de dispositivos extensivosadequados para estas aglomerações, nomeadamente, mediante o instrumento financeiro LIFE-Ambiente. O objecti-vo deste instrumento é facilitar a aplicação da Directiva através do desenvolvimento de acções de demonstração ede tecnologias inovadoras adaptadas aos problemas ambientais a resolver.

Além disso, a Direcção-Geral do Ambiente promove a divulgação destas técnicas favorecendo os conselhos e as tro-cas de informações técnicas. Este guia e o desenvolvimento de meios de ajuda tais como os fundos estruturais e osfundos de coesão são exemplos disso.

O presente documento só aborda sumariamente as técnicas intensivas e examina, antes de tudo, as técnicas exten-sivas de tratamento. Estas últimas ocupam, por definição, maior superfície que os processos intensivos convencionaisconcebidos para as grandes aglomerações. No entanto, os custos de investimento dos processos extensivos sãoregra geral, inferiores e as condições de exploração mais leves, flexíveis e menos consumidoras de energia.Finalmente, estas técnicas requerem menos mão-de-obra e pessoal menos especializado que as técnicas intensivas.

As técnicas extensivas podem ser aplicadas nas várias configurações europeias que não ultrapassemalguns milhares de equivalentes de população. Ao ler o presente documento, é necessário ter pre-sente que as técnicas aqui tratadas não podem ser utilizadas para capacidades superiores a 5 000 e.p.,a não ser a título excepcional.

Após uma recapitulação dos objectivos a cumprir pelas pequenas e médias aglomerações (ver Glossário) e umaapresentação rápida dos diferentes sistemas chamados intensivos, passaremos a descrever mais pormenorizada-mente as várias técnicas extensivas.

PROCESSOS EXTENSIVOS DE TRATAMENTO2

PA

RA

QU

E S

ER

VE E

STE G

UIA

?



O QUADRO REGULAMENTAR E O INCEN-TIVO DADO PELA UNIÃO EUROPEIA

PARA A CONSTRUÇÃO DE INFRA-ESTRU-TURAS DE RECOLHA E TRATAMENTO DAS

ÁGUAS RESIDUAIS URBANAS.

Prazos �A Directiva 91/271/CEE do Conselho, de 21 de Maio de 1991, relativa ao tratamento de águas residuais urbanas (verGlossário) constitui uma trave-mestra da política ambiental da União europeia.

Uma das principais disposições da Directiva é a obrigação para as aglomerações (ver Glossário) de implementar umsistema colector (ver Glossário) das águas residuais obrigatoriamente ligado a um sistema de tratamento das mes-mas águas.

As obrigações devem ser cumpridas de maneira progressiva.Trata-se de equipar :� o mais tardar até 31 de Dezembro de 1998, as aglomerações com um e. p. superior a 10 000 que lancem efluentes

em zonas sensíveis ;� o mais tardar até 31 de Dezembro de 2000, as aglomerações com um e. p. superior a 15 000 que não lancem

efluentes em zonas sensíveis ;� o mais tardar até 31 de Dezembro de 2005, as aglomerações com um e. p. entre 10 000 e 15 000 que não lan-

cem efluentes em zonas sensíveis e as aglomerações com um e.p. entre 2 000 e 10 000 que lancem os efluentesem águas doces ou estuários.

No que diz respeito ao prazo de 2005, a Directiva obriga as aglomerações com um e. p. entre 2 000 e 10 000 quelancem efluentes em zonas sensíveis, (águas doces ou estuários) e com um e.p. entre 2 000 e 15 000 que não lan-cem efluentes em zonas sensíveis, a implementar um sistema colector e um tratamento secundário (ver Glossário).

Para além disso, a obrigação de implementar um sistema de tratamento não se restringe às aglomerações com ume.p. superior a 2 000. Com efeito, a Directiva estabelece que as descargas das aglomerações de dimensão inferior a2 000 e.p., que lancem efluentes em águas doces ou estuários e de dimensão inferior a 10 000 e.p. que lancemefluentes em águas costeiras devem ser sujeitas a um tratamento apropriado quando existir uma rede de recolha. ,o mais tardar até 31 de Dezembro de 2005.

Contudo, a Directiva permite, quando não se justificar a instalação de um sistema colector, quer porque não apre-senta interesse para o ambiente, quer porque os seus custos são excessivos, implementar sistemas de tratamentoindividuais ou outros sistemas apropriados assegurando um nível idêntico de protecção do ambiente.

Resultados a atingir para cumprir os requisitos da Directiva �Os requisitos da Directiva " Águas Residuais Urbanas " para as descargas das aglomerações com um e.p. superior a2 000 podem ser resumidos da seguinte maneira.

Quadro 1: Requisitos para as descargas provenientes das estações de tratamento de águas residuaisurbanas sujeitas às disposições da Directiva de 21 de Maio de 1991(1)

Parâmetros Concentração Percentagem mínima de redução(2)

Carência bioquímica de oxigénio sem nitrificação (3)[CBO5 a 20 °C (ver Glossário]

25 mg/l O2 70-90 %

Carência química de oxigénio [CQO (verGlossário)]

125 mg/l O2 75 %

Total das matérias sólidas em suspensão [TSS (verGlossário)]

35 mg/l(3)

35 mg/l em regiões montanhosaspara as aglomerações com um e.p.superior a 10 000.60 mg/l em regiões montanhosaspara as aglomerações com um e.p.entre 2 000 e 10 000.

90 %(3)

90 % em regiões montanhosas para as aglomerações com um e.p. superiora 10 000.70 % em regiões montanhosas para as aglomerações com um e.p. entre 2 000 e 10 000.

(1) Serão aplicados os valores de concentração ou a percentagem de redução.(2) Redução em relação à carga de afluente.(3) Este requisito é facultativo.


Existe uma excepção para a lagunagem. Com efeito, as análises das descargas provenientes deste tipo de instalaçõesdevem ser realizadas sobre amostras filtradas. Contudo, a concentração total de matérias sólidas em suspensão nasamostras de água não filtradas não deve ultrapassar 150 mg/l.

Parâmetros Concentração Percentagem mínima de redução(2)

Fósforo total 2 mg/l (e.p. entre 10 000 e 100 000)(4) 80 %

Azoto total(3) 15 mg/l (e.p. entre 10 000 e 100 000)(4) 70-80 %

(1) Consoante as condições locais, pode-se aplicar apenas um parâmetro ou os dois.Além disso, é possível aplicar os valores de concen-tração ou a percentagem de redução.(2) Redução em relação à carga do afluente.(3) Por “azoto total”, entende-se a soma do teor total de azoto determinado pelo método de Kjeldahl (azoto orgânico e amoniacal)com o teor de azoto contido nos nitratos e o teor de azoto contido nos nitritos.(4) Estes valores de concentração são médias anuais. No entanto, para o azoto, podem-se utilizar médias diárias desde que sedemonstre que o nível de protecção assim obtido é o mesmo. Neste último caso, a média diária não poderá ultrapassar 20mg/l deazoto total para todas as amostras, quando a temperatura do efluente no reactor biológico for superior ou igual a 12 °C.Alternativamente ao critério da temperatura, poderá ser utilizado um critério de limitação do tempo de funcionamento que atendaàs condições climáticas locais.


TÉCNICAS DISPONÍVEIS PARA SATISFAZER AS PRESCRIÇÕES DA DIRECTIVA

� Técnicas intensivas convencionais

As técnicas mais avançadas para as estações de tratamento das águas urbanas são os processos biológicos intensi-vos.Tais tratamentos baseiam-se na localização em áreas reduzidas e na intensificação dos processos de transfor-mação e de destruição das matérias orgânicas que se podem observar no meio natural.

Utilizam-se três tipos de processos :

� leitos bacterianos e discos biológicos;� lamas activadas;� biofiltração ou filtração biológica acelerada.

▲ Leitos bacterianosO princípio de funcionamento de um leito bacteriano consiste em fazer escoar as águas residuais, previamentedecantadas, sobre uma massa de materiais porosos ou cavernosos que serve de suporte para os microrganismos

depuradores (bactérias) (ver diagrama infra).

O arejamento é realizado por tiragem natural oupor ventilação forçada.Trata-se de insuflar o oxi-génio necessário ao bom funcionamento das bac-térias aeróbias.As matérias poluentes contidas naágua e o oxigénio do ar dispersam-se em contra-corrente através do filme biológico até aosmicrorganismos responsáveis pelo processo dedegradação. O filme biológico contém bactériasaeróbias na superfície e bactérias anaeróbiasperto do fundo. Os subprodutos e o gás carbóni-co resultantes do processo de degradação sãoevacuados nos fluidos líquidos e gasosos (SatinM., Belmi S – 1999).

PrétraitementLeito bacteriano

Sprinkler

Orifícios de arejamento

Enchimento

Grades

Decantador secundário

RecirculaçãoDescarga

Figura 1: Diagrama de uma estação de tratamento com um leito bacteriano (de acordo com a página Internet de Cartel - http://www.oieau.fr/ rubrica guide des services)

Quadro 2: Requisitos para as descargas provenientes das estações de tratamento de águas residuaisurbanas efectuadas em zonas sensíveis sujeitas a eutrofização (ver Glossário)(1)



Objectivo dedescarga

Altura mínimade material (m)

Taxa mínima de recirculação

Carga orgânicamáxima (kgCBO5/m3.dia)

Tipo de enchimento

Carga hidráulicamínima (m/h)

≤ 35 mg CBO5/l 2,5 20,7Tradicional 1

2,5 2,50,4Tradicional 0,7

4 20,7Plástico 2,2

≤ 25 mg CBO5/l

5 2,50,4Plástico 1,8

▲ Discos biológicosOutra técnica que utiliza culturas fixas é constituída por discos biológicos rotativos (ver diagrama infra).Os microrganismos desenvolvem-se e formam um filme biológico depurador à superfície dos discos. Sendo os discos semi-submersos, a rotação permite a oxigenação da biomassa fixada.

Com este tipo de instalação convém assegurar;� a fiabilidade mecânica da armação (transmissão de arranque progressivo, boa fixação do suporte no eixo) ;� o dimensionamento da superfície dos discos (este deve ser efectuado com margens de segurança importantes).

Pré-tratamento

Discos biológicosDecantadorprimáriodigestor

RecirculaçãoDescargas

Figura 2: Diagrama de uma estação de tratamento com um disco biológico (de acordo com a páginaInternet de Cartel - http://www.oieau.fr/ rubrica guide des services)

Figura 3: Esquema do princípio de umdisco biológico.

Decantadorsecundário

Ar (oxigenação)

Adsorção

Quadro 4: O dimensionamento dos discos biológicos efectua-se da seguinte forma(Ficha técnica FNDAE n° 22) :

Objectivo de descarga Carga orgânica a aplicar (após decantação primária)

≤ 35 mg CBO5/l 9 g CBO5/m2.dia

≤ 25 mg CBO5/l 7 g CBO5/m2.dia

Assim, aplicando uma carga orgânica de 9 g CBO5/m2/dia para um processo típico para um e.p. de 1 000, a áreatotal útil é de 3 900 m2.

Outros processos com culturas fixas, tais como os biofiltros, são mais adaptados às aglomerações de maiordimensão, dispondo de grandes meios técnicos e humanos e onde exista uma grande pressão urbanística. Por conse-guinte, estes processos não serão aqui detalhados

Quadro 3: O dimensionamento dos leitos bacterianos realiza-se da seguinte forma (Ficha técnica FNDAE n° 22):


O tratamento por " lamas activadas " realiza-se misturando e agitando as águas residuais brutas com lamas activa-das líquidas, bacteriologicamente muito activas. A degradação aeróbia dos poluentes realiza-se pela mistura íntimados microrganismos depuradores e dos efluentes a tratar.A seguir, separam-se as fases " águas tratadas " e " lamasdepuradoras " (Agences de l’Eau – 1999).

Uma instalação deste tipo envolve as seguintes etapas :

� tratamentos preliminares e eventualmente primários;� tanque de activação (ou tanque de arejamento);� decantador secundário com recuperação de uma parte das lamas;� eliminação das águas tratadas;� digestores das lamas excedentes provenientes dos decantadores

O dimensionamento do tanque de arejamento efectua-se da seguinte forma, no caso de arejamento prolongado(Ficha técnica FNDAE n° 22) :

� Carga mássica : ≤ 0,1 kg CBO5/kg SST/d;� Carga volúmica : ≤ 0,35 kg CBO5/m3/d;� Concentração das lamas : 4 a 5 g MS/l;�Tempo de retenção : cerca de 24 horas;� Necessidades em O2 : na ordem de 1,8 kg O2/kg CBO5 eliminada;� Potência de brassagem� 30 à 40 W/m3 para arejadores de superfície de tipo turbina ;� 3 à 10 W/m3 para agitadores� 10-20 W/m3 para sistemas de arejamento com bolhas de ar finasr.

Uma lama activada com arejamento prolongado permite eliminar 95% da CBO5.


▲ Lamas activadasO princípio das lamas activadas pretende intensificar os processos de auto-depuração que ocorremnos meios naturais (ver diagrama infra).

Figura 4: Diagrama de um sistema de lamas activadas – arejamento prolongado(de acordo com a página Internet de Cartel - http://www.oieau.fr/ rubrica guide des services)

Pré-tratamento

Arejador

Recirculação

Descarga

TANQUES DE AREJAMENTO DECANTADOR SECUNDÁRIO

Águatratada

Extracção das lamas



Nota: O fraco rendimento microbiológico dos processos intensivos (coeficiente de remoção entre 10 e 100, ao contrário dos coefi-cientes entre 100 e 10 000 para os processos extensivos por alguns filtros de areia ou por lagoas), pode revelar-se problemático emcaso de uso sanitário das águas a jusante (água potável ou balnear, irrigação, conquicultura...). Nestes casos, é por vezes preferívelescolher um processo extensivo ou utilizar as técnicas intensivas apenas para o tratamento final, incluindo as grandes capacidades devários milhares de e.p. (ver Árvore de decisão, pág. 36

As vantagens destas técnicas são de tal ordem, que são utilizadas com sucesso pela maior parte das aglomerações..Uma outra vantagem, nomeadamente para as lamas activadas, decorre do facto de estas técnicas serem objecto depesquisas avançadas por parte dos grandes grupos envolvidos na gestão das águas e de se encontrarem facilmentepublicações pormenorizadas relativas ao dimensionamento e às inovações, permitindo assim melhorar os rendi-mentos, no que respeita a tal ou tal parâmetro. No entanto, se forem respeitadas as regras de dimensionamento jámencionadas, os leitos bacterianos e os discos biológicos, constituem de facto técnicas especificamente adequadasàs pequenas aglomerações, na medida em que os seus custos de exploração são menos elevados:

� consumo de energia muito reduzido (até cinco vezes menos, em relação a um processo por lamas activadas),� necessidade reduzida de pessoal para a exploração deste tipo de estação rústica...

Estas técnicas podem ser utilizadas em combinação com processos extensivos. Salienta-se, em particular, que as esta-ções utilizando processos com um disco biológico ou um leito bacteriano, completados por uma lagoa de decanta-ção final, podem permitir obter descargas de excelente qualidade (eliminação dos nutrientes, importante remoçãodos microrganismos patogénicos).

No presente documento, não iremos mais adiante na pormenorização dos processos intensivos e passaremos a des-crever técnicas menos conhecidas, ou seja, as técnicas extensivas de tratamento.

Além disso, sendo o presente documento dedicado ao tratamento para as aglomerações e industrias ligadas a siste-mas colectores, não trataremos aqui as técnicas específicas de tratamento individual (fossas sépticas com dispersãono solo ou leito filtrante, fossa de acumulação...).

Vantagens Inconvenientes

Leito bacteriano edisco biológico

� economia de consumo energético;� simplicidade de funcionamento, necessi-

tando menos manutenção e controlocomparado com a técnica de lamas activa-das;

� boa decantabilidade das lamas;� menor sensibilidade às variações de carga

e às toxinas do que as lamas activadas;� geralmente adequado às pequenas aglo-

merações;� resistência ao frio (os discos estão sempre

protegidos por coberturas ou por umpequeno edifício).

� rendimento geral mais fraco que um processopor lamas activadas. (Isto decorre principal-mente das práticas antigas de concepção. Umdimensionamento mais realista deve permitiralcançar qualidades de águas tratadas satisfató-rias);

� custos de investimento relativamente elevados(que podem ser superiores cerca de 20% emrelação a um processo por lamas activadas);

� necessidade de um pré-tratamento eficaz;� sensibilidade à colmatagem;� grande dimensão da construção se objectivos

de remoção do azoto forem impostos.Lamaactivada

▲ Vantagens e inconvenientes dos diferentes processos intensivos

� adequado a todas as dimensões de aglome-ração (salvo as mais pequenas);

� boa eliminação do conjunto dos parâmetrosde poluição (SST, CQO, CBO5, N por nitri-ficação e desnitrificação);

� adequado à protecção dos meios receptoressensíveis;

� lamas (ver Glossário) em parte estabilizadas;� facilidade de aplicação de uma remoção

simultânea dos fosfatos ;

� custos de investimento relativamente eleva-dos;

� grande consumo de energia;� necessidade de pessoal especializado e de um

controlo regular;� sensibilidade às sobrecargas hidráulicas;� decantabilidade das lamas por vezes difícil de

controlar;� grande produção de lamas que devem ser

concentradas.

Quadro 5:Vantagens e inconvenientes dos processos intensivos (de acordo com a página Internetde Cartel - http://www.oieau.fr/ rubrica guide des services)


� Técnicas extensivas

▲ Técnicas a desenvolverAs técnicas chamadas extensivas, que vamos passar a descrever em pormenor no presente documento, são proces-sos que realizam o tratamento com o auxilio de culturas fixas sobre suporte fino ou ainda, mediante culturas livres,mas com utilização da energia solar para a produção de oxigénio por fotossíntese. O funcionamento deste tipo deinstalação, sem energia eléctrica, é possível, salvo para a lagunagem arejada, para a qual uma fonte de energia énecessária para alimentação dos arejadores ou dos equipamentos de insuflação de ar.

Estas técnicas distinguem-se, também, das técnicas previamente mencionadas, pelo facto de as cargas de superfícieaplicadas serem muito reduzidas.


Por biofilme sobre suporte sólidoPor culturas livres (areia ou solo filtrante)

(algas + bactérias em água)(lagunagem)

1,5 a 3 m3 de material por e.p.

8 a 12 m3 de água por e.p.

Figura 5:Tratamento " natural " extensivodas águas residuais

Estas técnicas foram desenvolvidas em diferentes países paraaglomerações de dimensão geralmente inferior à 5 000 e.p.É o caso, em particular, da França, com lagoas naturais, daBaviera, com um tipo de lagunagem natural de concepçãobastante diferente da francesa ou ainda do Reino Unido,com filtros horizontais (zonas húmidas artificiais).

A divulgação destas técnicas para as aglomerações comdimensão superior a 500 e.p. pode ser encarada mediantealgumas precauções que precisaremos.

O presente documento deve portanto impulsionar estadivulgação e contribuir para a demonstração da pertinênciadas técnicas extensivas, no cumprimento das prescrições daDirectiva " Águas Residuais Urbanas ".

Após uma descrição geral do funcionamento das culturasfixas e das culturas livres, passaremos a descrever, em por-menor, as técnicas extensivas conforme o seguinte plano :

� Culturas fixas� Infiltração-percolação;� Filtro plantado com escoamento vertical;� Filtro plantado com escoamento horizontal.

� Culturas livres:� Lagunagem natural;� Lagunagem com macrófitas;� Lagunagem arejada.

� Sistemas mistos.

Os sistemas de tratamento por zonas húmidas artificiaisreproduzem os processos depuradores dos ecossiste-mas (Wetzel, 1933).A grande heterogeneidade e diver-sidade das plantas, dos solos e dos tipos de escoamen-to das águas origina uma grande variedade de dispositi-vos possíveis :

� sistemas de escoamento por debaixo da superfíciedo solo (filtros plantados com escoamento horizon-tal ou vertical);

� sistemas de escoamento de águas livres de superfí-cie (ver lagunagens naturais);

� menos frequentemente, a irrigação de sistemasvegetalizados (por ex.: salgueiros); de talhadias decurta rotação, para afinar o tratamento com umaúltima filtração.

Para todas as zonas húmidas artificiais, temos osseguintes diferentes mecanismos depuradores :

Mecanismos físicos:� filtração através de meios porosos e de sistemas

radiculares (ver mecanismos em culturas fixas);� sedimentação de SST e de colóides em lagoas

ou pântanos (ver mecanismos em culturas livres),

Mecanismos químicos:� precipitação de compostos insolúveis ou co-pre-

cipitação com compostos insolúveis (N, P);� adsorção sobre um substrato, consoante as

características do suporte aplicado ou pelasplantas (N, P, metais);

� decomposição por processos de radiação U.V.(vírus e bactérias), de oxidação e de redução(metais).

Mecanismos biológicos :� Mecanismos biológicos decorrentes do desenvolvi-

mento bacteriano livre ou fixo permitem a degrada-ção das matérias orgânicas, uma nitrificação emzonas aeróbias e uma desnitrificação (ver Glossário)em zonas anaeróbias. Com os sistemas com camadade água livre o tratamento biológico resulta de pro-cessos aeróbios perto da superfície da água, even-tualmente anaeróbios perto dos depósitos profun-dos. O desenvolvimento de algas fixas ou em sus-pensão na água (fitoplâncton) produz por fotossín-tese o oxigénio necessário às bactérias aeróbias efixa uma parte dos nutrientes (efeito "lagunagem ")

.

O tratamento e o papel da vegetação nas zonas húmidas artificiais



INFORMAÇÃO TÉCNICA

Culturas fixas sobre suporte fino�▼ Funcionamento: mecanismos em jogoOs processos de tratamento por culturas fixas sobre suporte fino consistem em fazer escoar a água a tratar atra-vés de vários leitos independentes.

Os dois mecanismos principais são :� Filtração superficial : os sólidos em suspensão (SST) são retidos à superfície do leito filtrante e, com eles, uma

parte da poluição orgânica (CQO – partículas) ;� Oxidação : o meio granular constitui um reactor biológico, um suporte de grande área específica, sobre o qual

se vão fixar e desenvolver as bactérias aeróbias responsáveis pela oxidação da poluição dissolvida (CQO dis-solvida, azoto orgânico e amoniacal).

O arejamento é assegurado pela :

� convecção produzida pela deslocação da superfície de água ;� difusão do oxigénio a partir da superfície dos filtros e canais de arejamento, através do meio poroso.

A oxidação da matéria orgânica é acompanhada por um desenvolvimento bacteriano que deve ser regulado afim de impedir a colmatação biológica interna no leito filtrante e a libertação ocasional da biomassa, fenómenosinevitáveis uma vez que as cargas aplicadas são importantes.A auto-afinação da biomassa é conseguida através da ali-mentação alternada dos vários leitos independentes. Durante as fases de inactividade (ou de não-alimentação),o desenvolvimento das bactérias assim colocadas numa situação de carência reduz-se ao mínimo pela predação, desi-dratação... Estes períodos de inactividade não devem ser muito prolongados, para não prejudicar o recomeço rápi-do dos processos depuradores numa nova fase de alimentação.A situação mais frequente para os processos " cul-turas fixas sobre suporte fino " é de 3 leitos, cada um alimentado durante 3 a 4 dias consecutivos.

A gestão controlada do desenvolvimento bacteriano evita a necessidade de instalar um equipamentoespecífico de separação água + lama. As instalações para culturas fixas sobre suporte fino são concebidassem decantador final.

O dispositivo de alimentação das unidades de infiltração deve assegurar uma distribuição uniforme do efluente(assegurando a utilização da totalidade da área disponível) e a homogeneidade das cargas hidráulicas (ver Glossário)unitárias.A alimentação pode ser realizada por submersão temporária (ou por aspersão) utilizando um tanque quepermita um esvaziamento rápido mediante o uso de vários meios (sifão, bombas...). Esta alimentação sequencial tam-bém permite a manutenção de uma elevada concentração de oxigénio dentro do filtro graças à difusão de ar entredois esvaziamentos consecutivos.

O leito filtrante é geralmente constituído por areia (quer setrata de areia importada ou de areia proveniente das dunas locaisexistentes).A areia deve corresponder a alguns requisitos precisosa fim de encontrar um compromisso entre o risco de colmatação(areia demasiada fina) e o escoamento demasiado rápido (areiademasiada grossa). As areias cujas características se apresentamseguidamente, à luz dos actuais conhecimentos, (Liénard et al.,2000), correspondem ao melhor compromisso possível. Importasalientar que o não respeito desses limites poderia prejudicar avida útil das instalações.

Características das areias :� areia de sílica ;

� areia lavada ;

� d10 ccompreendido entre 0,25 mm e0,40 mm;

� CU [coeficiente de uniformidade, (verGlossário)] compreendido entre 3 e 6;

� Teor de finos inferior a 3%.

Canal de repartição do efluente

▼ Infiltração-percolação através de leito de areia

Princípio de funcionamento

Figura 6: Infiltração-percolação estanque e drenada (Agences de l'Eau, 1993)

Drain

Saída dedrenagem

Canal de repartição do efluente

Areia Saída dedrenagem

DrenoGéomembraneGravilha


A infiltração-percolação das águas residuais é um processo de tratamento por filtração biológica aeróbia sobre um meiogranular fino.A água é distribuída sucessivamente sobre várias unidades de infiltração. As cargas hidráulicas são de váriascentenas de litros por metro quadrado de leito filtrante por dia. A água a tratar é distribuída de maneira uniformesobre a superfície do filtro que não está coberto.A área de distribuição das águas encontra-se ao ar livre e visível.

Outra variante interessante de tratamento pelo solo é constituída por filtros de areia horizontais ou verticais enterra-dos. Estas tecnologias, principalmente utilizadas em situações de tratamento individual, permitem um tratamento autó-nomo válido para agrupamentos de algumas centenas de habitantes equivalentes. No caso de um filtro de areia verti-cal enterrado, é necessário prever um dimensionamento de 3,5 m2/hab. e uma alimentação com baixa pressão

Critérios de dimensionamento

Uma estação na qual o principal meio de tratamento das águas residuais é a infiltração-percolação deve comportar: umpré-tratamento, uma instalação de decantação (no caso de aglomerados de algumas centenas de h.e., pode ser utiliza-da uma grande fossa séptica de uso colectivo), um tanque de armazenamento, um sistema de repartição entre ostanques, um dispositivo de alimentação, os leitos filtrantes e a restituição no lençol freático ou a descarga.

Os leitos de infiltração-percolação em areia devem seguir o seguinte método de dimensionamento (Ficha técnicaFNDAE n° 22) : Área = 1,5 m2/h.e. (quer se trate de um leito drenado ou não)

Nota: os filtros de areias verticais enterrados e drenados podem serinteressantes para as mais pequenas instalações (individuais e grupoautónomo) que apenas necessitam de 3 m2/hab.em vez de 1,5 m2/habpara a filtração ao ar livre.

Cálculo da espessura

Se a remoção bacteriana não for um dos objectivos da insta-lação, é suficiente uma espessura de leito filtrante de 80 cm.

No caso em que se pretenda também a remoção dosmicrorganismos patogénicos através da infiltração-percola-ção, a espessura do leito filtrante depende do grau de des-contaminação esperado.A curva apresentada a seguir indicaa relação entre a remoção dos coliformes fecais em funçãoda carga hidráulica (h) e da espessura do leito filtrante quan-do se tratar de areia (Etude Inter Agences n° 9, 1993).

Quando o maciço for constituído de areia natural existente, a relação entre a sua espessura e a descontaminação émais difícil de calcular e torna-se preferível recorrer a laboratórios para obter uma correcta caracterização da areia edas suas capacidades de descontaminação.O número de unidades depende :

� da área total do maciço filtrante;� da área máxima da unidade de infiltração compatível

com uma repartição uniforme do efluente da mesmaunidade.

Aplicação

Na medida do possível, as paredes das fossas devem serverticais a fim de permitir que o percurso vertical da águaseja rigorosamente igual à espessura de toda a área domaciço filtrante.

A altura das bordas livres (margens acima da zona de infil-tração) deve ser de aproximadamente 30 cm. Devem serinstaladas descargas de superfície de segurança, paraenfrentar emergências e poder desviar os caudais exce-dentes para um meio receptor ou outros tanques menoscheios.

Os taludes das margens dos tanques podem estar protegi-dos por placas de betão, estaca-pranchas alcatroadas, betãoprojectado ou ainda mediante uma cobertura vegetal.


Figura 8: Sistema drenado por um leito drenantecom impermeabilização por meio de uma mem-brana impermeável (Agences de l'Eau, 1993)

Alimentação

Solo existenteimpermeável

Drenos derecolha Areia

Alimentação

Solo existentepermeável

Membranaimpermeável

Figura 7: Sistema drenado sobre solo existenteimpermeável (Agences de l'Eau, 1993)

Figura 9: Remoção dos coliformes fecais emfunção da carga hidráulica (H em m/dia) e daespessura do maciço filtrante

Figura 9: Remoção dos coliformes fecais em função da cargahidráulica (H em m/dia) e da espessura do maciço filtrante

Espessura do maciço filtrante (m)

H = 0,2 m/dia

H = 0,4 m/dia

H = 0,6 m/dia

Instalação de MAZAGON (Espanha) capacidade de 1.700 h.e.(fotografia : F. BRISSAUD)



Exploração

(*) O funcionamento óptimo de um filtro com escoamento vertical produz nitratos e qualquer diminuição de concentração à saída (àescala da semana ou do mês) indica uma carência de oxigénio e portanto uma degradação do tratamento. Este acompanhamentopode ser facilmente efectuado com um papel indicador.

Rendimento

Este sistema permite alcançar excelentes resultados de eliminação (em concentrações) :

� CBO5 inferior a 25mg/l;� CQO inferior a 90mg/l;� SST inferior a 30mg/l;� Nitrificação quase completa;� Desnitrificação limitada neste tipo de instalação. Na sua versão " tratamento individual ", o tratamento pelo solo

pode resultar em alguma remoção do azoto. Um estudo realizado pela Direction Départementale des AffairesSanitaires et Sociales de Loire-Atlantique em 1993 permitiu observar que se podia remover 40% do azoto (oumais) com a ajuda de um filtro vertical de areia. Esta redução pode chegar aos 50% no caso de se utilizar um fil-tro horizontal de areia (Cluzel F. – 1993).

� Fósforo: redução importante durante 3 a 4 anos (60-70%), seguida de uma redução limitada e mesmo negativaapós 8-10 anos (Duchemin J. - 1994);

� Possibilidade de eliminação dos microrganismos de origem fecal sob condição de se dispor de uma altura dematerial suficiente e de que o funcionamento hidráulico seja sem encaminhamento preferencial (redução micro-biana de 1/1 000 para 1m de espessura).

Vantagens técnicas � resultados excelentes com a CBO5, a CQO e os SST;� nitrificação importante;� muito menor área necessária do que para uma lagoa sem arejamento;� capacidade de descontaminação interessante.

Inconvenientes técnicos � necessidade de uma instalação de decantação primária eficaz;� riscos de colmatagem a ter em conta (é portanto essencial utilizar uma areia lavada e de boa granulometria);� necessidade de dispor de grandes quantidades de areia, o que pode significar investimentos importantes se não

houver uma origem nas proximidades da estação;� adequação limitada às sobrecargas hidráulicas.

Tarefas Observações

Manutenção corrente(em cada 3 ou 4 dias)

� Manobra das comportas;� Limpeza das grades;� Controlo do grau de colmatação da superfície das unidades de infiltração, even-

tualmente da altura de água sobre a área de infiltração;� Tempo de desaparecimento da lâmina de água;� Nas instalações não gravíticas, controlo do caudal das bombas;� Manter um livro de bordo, com todas as tarefas realizadas, as medições de caudal

(canal Parchal, tempo de funcionamento das bombas) a fim de ter um bom conhe-cimento dos caudais e permitir a elaboração de relatórios de funcionamento.

Acompanhamento regular

Inspecções mensais ou emcada 2 meses

� Observações visuais, bom escoamento das águas, aspecto dos efluentes;� Remoção dos flutuantes (decantador-digestor), nível das lamas (lagoa anaeróbia

ou decantador-digestor);� Regulação de nível, alturas de água máximas no reservatório, dispositivos de ali-

mentação (sifões, drenos, etc.);� Comportas ou dispositivos de repartição;� Escavação por erosão e manutenção do nivelamento das áreas de infiltração;� Saída de drenagem da estação (sistemas drenados) e qualidade das descargas;� Funcionamento dos aspersores (sprinkler) e limpeza mensal.

Outras operações de manutenção

� Manutenção dos dispositivos electromecânicos (1 a 2 vezes /ano);� Ceifa das margens e dos aterros em volta dos maciços;� No termo das fases de secagem, as acumulações orgânicas são reduzidas a flo-

cos que podem ser facilmente removidos das areias e que devem ser recolhidose evacuados em aterros conforme uma frequência a definir empiricamente; emcada 3 ou 4 anos, convém mudar os 5 a 10 primeiros cm de areia;

� Esvaziamento das lamas do decantador-digestor ( 1 a 2 vezes / ano) ou das lagoasde decantação (1 a 2 vezes / ano) ou ainda das fossas sépticas de uso colectivo(uma vez em cada 3 ou 4 anos);

� Análises regulares de teores em nitratos da descarga dão uma boa indicação doestado de funcionamento da estação (*).

Quadro 6: Exploração de uma instalação de infiltração-percolação


▼ Filtros de plantas com escoamento vertical


Os filtros são escavações estanques em relação ao solo, revestidas de camadas sucessivas de gravilha ou de areia de granulo-metria variável conforme a qualidade das águas residuais a tratar.

Ao contrário da infiltração-percolação já mencionada, o afluente bruto é distribuído directamente, sem decantação primária,sobre a superfície do filtro. O escoamento efectua-se através do filtro onde é objecto de um tratamento físico (filtração), quí-mico (adsorção, complexação...) e biológico (biomassa fixa sobre suporte fino).As águas tratadas são drenadas. Os filtros sãoalimentados com águas residuais a partir de descargas provenientes de um reservatório. Para um mesmo nível, a área de fil-tração é dividida em várias unidades o que permite estabelecer uma periodicidade das fases de alimentação e de inactivida-de.

O princípio depurador decorre do desenvolvimento de uma biomassa aeróbia fixa sobre um solo reconstituído (ver: capítu-lo relativo às culturas fixas sobre suporte fino). O oxigénio é fornecido por convecção e difusão.A incorporação de oxigéniopelo sistema radicular das plantas é, neste caso, irrelevante tendo em conta as necessidades (Armstrong, 1979).


Figura 10: corte transversal de um filtro de plantas com escoamento vertical (fonte: CEMAGREF)

Entrada doafluente bruto Gravilha fina

Gravilha grossa

80 cm

Descarga daságuas tratadas

SeixoTubo de drenagem

Tampa de arejamento

FILTRO VERTICAL:ALIMENTAÇÃO INTERMITENTE COMAREJAMENTO PELA SUPERFÍCIE


O dimensionamento dos filtros verticais foi calculado empiricamente determinando-se as cargas orgânicas superfi-ciais diárias limites aceitáveis (20 a 25 g CBO5 m-2.d-1 de área total plantada).

A dimensão do primeiro nível é prevista para receber cerca de 40 g CBO5 m-2.dia-1 , o que representa 60% da áreatotal, ou seja, cerca de 1.2 m2/h.e. Para uma rede unitária ou parcialmente unitária, o dimensionamento do primeironível deve chegar a 1,5 m2/h.e. (Agence de l'eau, 1999). Este nível é dividido num número de filtros múltiplo de 3, oque permite obter períodos de inactividade de 2/3 do tempo

Em geral, a área do segundo nível representa 40% da área total, ou seja, cerca de 0,8 m2/h.e. Para este nível, o tempode inactividade necessário é igual ao tempo de operação, requerendo assim a instalação de um número de filtrosmúltiplo de 2 e igual a 2/3 do número de filtros utilizados para o primeiro nível (ver esquema seguinte).

Figura 11: Esquema deconcepção dos primeiro esegundo níveis.

Aplicação

AlimentaçãoA velocidade de alimentação do afluente bruto deve ser superior à velocidade de infiltração a fim de assegurar umaboa repartição do afluente. Os depósitos acumulados à superfície contribuem para diminuir a permeabilidade (verGlossário) intrínseca do material e melhoram portanto a repartição do efluente. Os pés dos vegetais furam a cama-da dos depósitos acumulados, limitando assim a colmatação de superfície e permitindo a entrada de água em váriospontos.

MaterialO material que constitui o primeiro nível é composto de várias camadas de gravilha.A camada activa é uma gravil-ha com uma granulometria de 2-8 mm com uma espessura de cerca de 40 cm.As gravilhas das camadas inferiorestêm uma granulometria intermédia (10-20 mm) e a camada drenante é de gravilha de 20-40 mm.

O segundo nível, onde os riscos de colmatagem são menores, afina o tratamento. É composto por uma camada deareia (ver infiltração-percolação) com uma altura de pelo menos 30 cm.

DescargaA camada inferior de gravilha 20-40 mm assegura a drenagem do efluente. Utilizam-se de preferência drenos emmaterial plástico rígido providos com entalhes largos, já que estes são pouco sensíveis à colmatagem. Cada drenoestá ligado a uma chaminé de arejamento.

1° nivel 2° nivel

O processo compreende :

� Câmara de grades ;� um primeiro nível de

filtros radiculares verti-cais;

� um segundo nível defiltros radiculares verti-cais.



PlantaçãoEm teoria, podem ser utilizadas várias espécies de plantas (Scirpus spp,Typha...), mas o caniço do tipo Phragmitesaustralis é o mais utilizado nos climas temperados (Brix, 1987) devido à sua resistência às condições que irão encon-trar (longo período de submersão do filtro, períodos secos, altas taxas de matérias orgânicas) e o crescimento rápi-do do sistema radicular e dos rizomas.A densidade de plantação é de 4 plantas/ m2.

Concepção

Escolha dos terrenosOs condicionalismos do local são os seguintes:

� Disponibilidade de terrenos : A área necessária para uma instalação deste tipo torna por vezes impossívela sua instalação para pequenas e médias aglomerações, submetidas a uma importante pressão urbanística.

� Relevo : Um declive na ordem de 3 a 4 metros entre as extremidades a montante e jusante permite alimentaros filtros por gravidade (recorrendo a sifões sem consumo de energia). Para os aglomerados com dimensõespróximas de 3000/4000 h.e., a instalação de bombas pode tornar-se necessária.

Exploração

A manutenção destes sistemas não necessita nenhuma qualificação particular, mas obriga o responsável das opera-ções a efectuar visitas frequentes e regulares.

(*) O funcionamento óptimo de um filtro com escoamento vertical produz nitratos e qualquer diminuição de concentração à saída (àescala da semana ou do mês) indica uma carência de oxigénio e portanto uma degradação do tratamento. Este acompanhamentopode ser facilmente efectuado com um papel indicador.

Rendimento � CBO5 ≤ 25 mg/l� CQO ≤ 90 mg/l� SST ≤ 30 mg/l� NTK : ≤ 10 mg/l em geral, com picos não ultrapassando 20 mg/l � Fósforo: Redução normalmente fraca (depende da capacidade de adsorção do substrato e da idade da instalação)� Microrganismos patogénicos: eliminação limitada (redução de 1/10 a 1/100).Vantagens técnicas � Facilidade de operação e baixos custos de exploração. Nenhum consumo energético quando a topografia o per-

mitir;� Possibilidade de tratar as águas residuais domésticas brutas;� Gestão das lamas reduzida ao mínimo;� Boa adaptação às variações sazonais de população.Inconvenientes técnicos � Necessidade de regularidade na exploração, ceifa anual das partes

aéreas dos caniços, deservagem manual antes da predominância doscaniços;

� Utilizar este processo para capacidades superiores a 2 000 h.e. continuaa ser muito delicado devido aos problemas ligados ao controlo hidráu-lico e aos custos em relação aos processos convencionais.A concepçãode um sistema para dimensões superiores apenas pode ser encaradacom uma análise completa, no que diz respeito à adaptação dos crité-rios de dimensionamento e aos condicionalismos decorrentes danecessidade do controlo hidráulico;

� Risco de presença de insectos ou de roedores.

Tarefas Fréquence Observations

Deservagem No primeiro ano � Remoção manual das ervas daninhas (Kadlec et al. – 2000). Estaoperação já é necessária uma vez estabelecida a predominância.

Acompanhamento e manutenção regular

1 / trimestre

1 / semana

� Limpar o sifão de alimentação do primeiro nível com um jacto deágua sob pressão.

� Análises regulares dos nitratos no efluente dão uma boa indicaçãodo estado de funcionamento da estação (*).

Ceifa 1 / ano (Outono) � Ceifa e remoção dos caniços.A sua eliminação permite evitar a suaacumulação à superfície dos filtros.A fim de reduzir o tempo de manu-tenção, os caniços podem eventualmente ser queimados desde que aestanquidade do filtro não seja assegurada por uma geomembrana e seos tubos de alimentação forem em ferro fundido (Liénard et al, 1994).

Manutenção corrente

1 a 2 / semana

1 / semana

� Limpar as grades.� Verificar regularmente o bom funcionamento dos equipamentos

electromagnéticos e detectar as avarias o mais rapidamente possível.� Manobra das comportas.

Outras operaçõesde manutenção

Cada visita � Manter um livro de bordo, com todas as tarefas realizadas, asmedições de caudal (canal Parchal, tempo de funcionamento dasbombas) a fim de ter um bom conhecimento dos fluxos e permitira elaboração de relatórios de funcionamento.

Quadro 7 : Exploração de filtros de plantas com escoamento vertical

instalação de OAKLANDS PARK (Reino Unido) –capacidade: 65 p.e. (fotografia: Paul COOPER).


▼ Filtros de plantas com escoamento horizontal


Nos filtros com escoamento horizontal, o leito filtrante está quase totalmente saturado de água. O afluente é distribuído sobre toda a largura e a altura do leito por um sistema repartidor colocado numa extremidade da lagoa ; aseguir, flui principalmente no sentido horizontal através do substrato. A maior parte do tempo, a alimentação efectua-se em contínuo já que a carga orgânica produzida é pouca.

A descarga realiza-se por um dreno colocado na extremidade oposta do leito, no fundo e enterrado numa valapreenchida de pedras drenantes. Este tubo está ligado a um sifão que permite regular a altura da descarga, e por-tanto a altura da água no leito, de maneira a que este fique saturado durante a alimentação. Deve-se manter o nívelda água aproximadamente 5 cm abaixo da superfície do material. Com efeito, a água não deve circular acima dasuperfície, o que interromperia a cadeia de tratamento; por consequência, não há superfície livre de água e assimnão existe o risco de proliferação de insectos.


Para determinar a área necessária, os valores empíricos abaixo indicados fornecem os resultados de tratamentoesperados (Vymazal et al., 1998) :

� Para concentrações iniciais da ordem de 150 a 300 mg.l-1 de CBO5, as áreas plantadas são de cerca de 5 m2/h.e.em tratamento secundário que corresponde a Kcbo=0,1m/d ;

� Para concentrações entre os 300 e os 600 mg.l-1 de CBO5, concentrações que correspondem melhor às concen-trações normais das águas residuais urbanas correntes, parece preferível optar pela prática Dinamarquesa queconsiste em dimensionar o filtro para 10 m2/h.e ;

� Para o tratamento de efluentes de redes pluviais (Cooper – 1196), a área requerida é de 0,5 m2/h.e.A secção do filtro deve ser calculada por um gabinete de estudos e depende da permeabilidade inicial do materialescolhido (1 a 3.10-3 m .s-1).

A profundidade do filtro deve ser igual à profundidade máxima de penetração das raízes. Esta profundidade é de60 cm para os Phragmites (Marsteiner, 1996).

Não foi confirmada a hipótese de uma melhoria notável da condutibilidade hidráulica inicial após o intenso desenvolvi-mento radicular dos caniços, tanto em densidade, como em profundidade (Boon – 1986). De facto, o aumento dacondutibilidade hidráulica inicial devido ao desenvolvimento radicular é parcialmente compensado pela acumulação de

SST e de matéria orgânica(Cooper – 1996). É poisimportante que o suporteescolhido tenha uma per-meabilidade de 1 à 3.10-3m .s-1.A maior parte dossolos está portantoexcluída, devendo-se emsubstituição utilizar a gra-vilha


Figura 11: corte transversal de um filtro de plantas com escoamento horizontal(Fonte: CEMAGREF)

Entrada das águasdecantadas

Nível de água

60 cm

Descarga daságuas tratadas

Pedra drenantede descarga

Areia grossa ougravilha fina

Pedra drenantede alimentação

FILTRO HORIZONTAL:ALIMENTAÇÃO CONTÍNUA

Aplicação

Compartimentação Para dimensões superiores a 500 m2, o fraccionamento em várias unidades de tamanho mais reduzido favorecerá amanutenção da instalação e melhorará a repartição hidráulica.

DecliveA superfície do leito é horizontal. O fundo do leito deverá ter um declive para permitir o esvaziamento completodo filtro. No entanto, este declive não deve permitir que as raízes ao nível da saída sequem. Uma variação da pro-fundidade do leito igual a 10% da altura do material à entrada é suficiente (Kadlec, R.H. et al. - 2000)..

MateriaisOriginalmente, o processo foi desenvolvido utilizando o solo existente no local, procurando simultaneamente atin-gir no final uma condutibilidade hidráulica de 3.10-3m s-1. Numerosos filtros foram concebidos partindo da hipóte-se de que a condutibilidade hidráulica iria aumentando com o desenvolvimento radicular.

Na sequência de algumas más experiências, preconiza-se actualmente a utilização de gravilhas lavadas, com granu-lometrias distintas conforme a qualidade das águas afluentes (3-6, 5-10, 6-12 mm) (Vymazal - 1998).

VegetaçãoA variedade mais utilizada é o caniço Phragmites Australis devido à sua velocidade de crescimento, ao seu desen-volvimento radicular e à sua resistência às condições de saturação do solo.A plantação pode realizar-se a partir desementes, de rebentos ou de rizomas com uma densidade na ordem de 4 por m2.



Concepção

Escolha dos terrenosOs condicionalismos para uma instalação deste tipo são os seguintes :

� Necessidade de grandes áreas de terreno ;� Relevo: uma diferença de nível de 1 metro entre o ponto de alimentação da futura estação e o ponto de descarga

permite alimentar os filtros por gravidade. O declive necessário não é importante devido ao escoamento horizontal.� Características do solo do fundo do filtro: se o solo for argiloso, a estanquidade natural pode ser alcançada por

simples compactação (condutibilidade exigida:1.10-8m.s-1). No caso contrário,é necessária a colocação de uma geo-membrana impermeável.

Exploração

A manutenção destes sistemas não necessita de nenhuma qualificação particular, mas obriga o responsável das opera-ções a efectuar visitas frequentes e regulares. Na faixa de populações que nos interessa, é contudo preciso pensar namanutenção dos equipamentos de decantação primária (remoção das lamas) e do nível de tratamento biológico, no casodo filtro de plantas assegurar um tratamento terciáriole filtre assurerait un traitement tertiaire.

Tarefa Frequência Observações

Manutenção das instalações de pré-tratamento

1 / semana O objectivo é assegurar o seu bom funcionamento e que não se veri-fiquem descargas demasiado importantes de SST que possam provo-car uma colmatação.

Vegetação

Deservagem

Ceifa

1º ano

desnecessária

Durante o primeiro ano (e eventualmente durante o segundo), convém efectuaruma deservagem manual das ervas daninhas a fim de não prejudicar o desenvolvi-mento dos caniços (Kadlec R.H.et al., 2000).

Esta operação também pode realizar-se submergindo ligeiramente a superfície do fil-tro (10 cm) em detrimento dos rendimentos de tratamento (Cooper – 1996).Umavez estabelecida a predominância dos caniços, esta operação já não é necessária.

A ausência de escoamento de superfície permite evitar a ceifa.A vegetação mortanão prejudica a hidráulica dos filtros e, além disso, constitui um isolamento térmicodo filtro

Regulação do nível de saida

1 / semana O ajuste regular do nível de saída de água permite evitar os escoa-mentos de superfície. Para estações importantes (> 500 m3d-1), averificação do nível de saída pode exigir uma visita diária.

A hidráulica deste tipo de processo constitui um ponte chave.Convém verificar a boa distribuição do afluente no filtro.A limpeza dodispositivo de alimentação deve ser prevista aquando da concepção.

Outras operaçõesde manutenção

Cada visita Manter um livro de bordo, com todas as tarefas realizadas, as medi-ções de caudal (canal Parchal, tempo de funcionamento das bombas) afim de ter um bom conhecimento dos caudais e permitir a elaboraçãodos relatórios funcionamento.

Quadro 8 : Exploração dos filtros plantados com escoamento horizontal

Rendimento

Em termos de rendimento de remoção de CBO5 , para concentrações de entrada entre 50 a 200 mg/l e para umdimensionamento de 3 a 5 m2/h.e., filtros com escoamento de tipo horizontal e revestidos de gravilha alcançam ren-dimentos na ordem de 70 a 90%. Estas concentrações são, no entanto, demasiada fracas para serem consideradasrepresentativas de uma água residual urbana, razão pela qual parece mais prudente seguir o exemplo dinamarquês.

Com efeito, 80 instalações dinamarquesas, dimensionadas para cerca de 10 m2//h.e., atingem rendimentos da ordemde 86% para a CBO5 e os SST, de 37% para o azoto total e de 27% para o fósforo total (Cooper – 1996).

De uma forma geral, pode-se afirmar que, em tratamento secundário, a nitrificação é limitada, mas a desnitrificaçãoé muito boa.

Os rendimentos relativamente ao fósforo dependem do tipo de solo utilizado, mas são relativamente fracos.

Vantagens técnicas � Consumo de energia reduzido;� Não precisa de um declive importante para assegurar o escoamento por gravidade;� Não é preciso pessoal de manutenção muito qualificado;� Boa reacção às variações de carga.Inconvenientes técnicos � Área exigida importante (tal como para lagoas);� Uma instalação para aproximadamente 4 000 h.e. só pode ser considerada, desde que seja realizado um estudo

sério sobre as condições de adaptação dos critérios de dimensionamento e o domínio do funcionamento hidráu-lico.



Uma lagoa sem arejamento é geralmente composta por várias lagoas estanques ou " lagoas de micrófitas " funcio-nando em série.

Número de lagoas É frequente instalar três lagoas, o que permite assegurar um bom nível de fiabilidade no funcionamento para a remo-ção da matéria orgânica. Os rendimentos mais elevados, no que diz respeito à desinfecção, só são alcançados comuma maior compartimentação (até seis lagoas em série). .

O papel respectivo das diferentes lagoas é o seguinte:

� a primeira assegura, acima de tudo, a redução da carga poluente que contém carbono;� a segunda assegura a redução do azoto e do fósforo;� a terceira afina o tratamento e fiabiliza o sistema em caso de uma disfunção numa lagoa a montante ou durante

uma operação de manutenção.A carga superficial diária aplicada é da ordem de 4,5 g CBO5 por m2 de área total, o que corresponde a uma super-fície de água da ordem de 10 à 15 m2/h.e. (Vuillot et al. – 1987).

� Culturas em suspensão

▲ Funcionamento: princípios em jogoO processo de depuração por ”culturas em suspensão” baseia-se no desenvolvimento de uma cultura bacteriana,principalmente de tipo aeróbia. Conforme o processo, o oxigénio provém de diferentes fontes.

Uma vez a cultura bacteriana desenvolvida, ela é separada da água mediante um mecanismo de sedimentação numainstalação específica (caso mais frequente – decantador final, lagoa de decantação, …).

▲ Lagoas sem arejamento (lagoas de estabilização)Princípio de funcionamento

A depuração é assegurada graças a um longo tempo de retenção, em várias lagoas estanques dispostas em série. Onúmero de lagoas mais frequentemente encontrado é de 3. No entanto, a utilização de uma configuração com 4 oumesmo 6 lagoas permite conseguir um maior grau de desinfecção.

O mecanismo básico em que se baseiam as lagoas sem arejamento é a fotossíntese.A camada superior de água daslagoas está exposta à luz, o que permite o desenvolvimento de algas que produzem o oxigénio necessário ao desen-volvimento e à manutenção das bactérias aeróbias. Estas bactérias são responsáveis pela decomposição da matériaorgânica. O dióxido de carbono produzido pelas bactérias, bem como os sais minerais contidos nas águas residuais,facilitam a multiplicação das algas. Obtém-se assim uma proliferação de duas populações interdependentes: as bac-térias e as algas, também chamadas " micrófitas ". Este ciclo funciona em auto-manutenção enquanto o sistema rece-ber energia solar e matéria orgânica.

No fundo do tanque, onde a luz não penetra, são as bactérias anaeróbias que degradam os sedimentos provenientesda decantação da matéria orgânica. A este nível libertam-se anidrido carbónico e metano.


LuzRadiação solar

Saída

Superfície

1 m

Entrada Vento

O2 atmosférico

O2

O2

O2CO2

CO2CH4 NH3

Matéria biodegradávelorgânica solúvel

Bactériasaeróbias

protozoárias

Águas tradadas + Algas

Matéria sedimentável orgânica einorgânica solúvel e insolúvel

Fundo

Zona anaeróbia Bactérias anaeróbiasfacultativas

Figura 12: Os mecanismos em jogo nas lagoas sem arejamento.(Fonte:Agences de l’eau, CTGREF)



A baixa carga aplicada implica que os efluentes permaneçam durante muito tempo nos tanques.Na ausência de águas plu-viais, o tempo de retenção situa-se à volta de 70 dias. Nos climas quentes e secos, (países do sul da Europa), estas áreaspodem ser reduzidas a metade, atendendo a que a temperatura acelera os processos biológicos e a evaporação aumentao tempo de retenção (ver Radoux M., Cadelli D., Nemcova M., Ennabili A., Ezzahri J.,Ater M. - 2000).

Por esta razão, os volumes a tratar num dado momento são totalmente diferentes dos volumes descarregados para omeio natural.A fim de assegurar o bom funcionamento hidráulico das instalações (e de detectar as eventuais infiltraçõesde águas a partir do lençol freático ou, ao contrário, de fugas), é importante ter a possibilidade de comparar os caudaisa montante e jusante mediante dispositivos adequados (medidores de caudal ou tempo de funcionamento das bombas).

Concepção da primeira lagoaÉ utilizado com êxito o valor de 6 m2/h.e., que corresponde a uma carga superficial nominal de cerca 8,3 g CBO5/m2 epor dia.

Para as instalações destinadas a uma população variável, e em condições soalheiras e de calor, o dimensionamento podeser efectuado baseando-se na frequência máxima do mês de ponta.

A forma da lagoa não deve favorecer o crescimento bacteriano em detrimento do desenvolvimento das algas. O equilí-brio entre as duas populações deve ser respeitado para que o fornecimento de oxigénio seja sempre suficiente.Para isso,será preferível optar por um lagoa de forma compacta em vez de uma forma demasiado longitudinal.A relação L/l < 3é utilizada na França (ver esquema seguinte).

A profundidade da lagoa deve permitir:� evitar o crescimento de vegetais superiores;� a penetração da luz e a oxigenação de uma grande parte do volume.Portanto, a altura deve ser de 1 metro (±0,2 m). No entanto, com o fim de facilitar a limpeza do cone de acumulaçãodos depósitos que se desenvolve habitualmente junto ao ponto de alimentação,pode-se considerar aí uma zona de maiorprofundidade.Esta área, com uma altura suplementar de 1 metro no máximo,pode ocupar algumas dezenas de m2 e devesempre ser acessível a partir da margem ou a partir de uma passadeira construída para esse efeito.

Concepção da segunda e da terceira lagoaEstas duas lagoas devem ter dimensões semelhantes e a área total das duas extensões de água deve ser igual a 5m2/h.e.

A altura da água deve ser de 1 metro (± 0,2 m).A sua forma pode variar em função, nomeadamente, dos condicionalis-mos topográficos e dos aspectos a respeitar a fim de obter uma boa integração na paisagem

Pré-tratamento dos afluentes brutosDeve-se colocar uma câmara de grades antes da zona de tratamento nas instalações de maiores dimensões. Para as ins-talações previstas para menos de 500 h.e., é possível utilizar uma barreira flutuante (desengordurador grosseiro) sub-mergida em 30 a 40 cm, que permite reter os sólidos flutuantes à entrada da primeira lagoa

Espaço necessário A escolha do terreno é condicionada pela dimensão da superfície total do sistema de lagoas.A área da lagunageminclui as extensões de água e os espaços envolventes que devem ser concebidos para permitir uma fácil manuten-ção. É preciso, por exemplo, cerca de 15 m2/h.e. de superfície total para construir os 4 400 m2 das lagoas necessá-rias ao tratamento das águas residuais produzidas por 400 h.e., o que requer portanto um terreno de 0,6 hectares(ver esquema seguin).

Figura 13: Área total de uma lagoa sem arejamento(Agence de l’Eau Seine-Normandie, CEMAGREF – 1998)

I L

Circulação da água

6 m2/EH

2,5 m2/EH 2,5 m2/EH

Localização.A instalação deve estar situada num pontobaixo, num lugar onde os ventos dominantesfavoreçam o arejamento da camada superfi-cial de água. No caso de existirem terrenosmais impermeáveis (silt/argilas) numa locali-zação de cota superior, deve-se considerar apossibilidade de se recorrer a uma bomba-gem.

Não se devem encontrar árvores a menosde 10 metros das lagoas, uma vez que asraízes podem criar caminhos preferenciaisao nível dos diques. Além disso, a queda defolhas na lagoa pode gerar uma sobrecargaorgânica bem como um risco de obstruçãodas instalações de intercomunicação.

O terreno dever ser de tipo silto-argiloso.Acima de tudo, o subsolo não deve ser cár-sico e não deve apresentar fissuras.

TopografiaO terreno deve ser escolhido por forma a permitir um escoamento gravítico para o meio receptor. Deve-se tam-bém escolher um lugar necessitando o mínimo de obras de terraplanagem. Finalmente, devem ser eliminados os ter-renos exageradamente inclinados, devido aos riscos de desabamento, de erosão e de alimentação pela lagoa de cap-tação (após chuvas fortes, uma lagoa de captação demasiado inclinada poderá dar origem a um súbito e forte aumen-to do caudal das águas pluviais).


Aplicação

TerraplanagemO declive dos diques construídos com solos impermeáveis naturais deve respeitar uma relação H/l de pelo menos1/2,5 a fim de :

� limitar a acção erosiva das ondas;� facilitar a manutenção corrente;� permitir o acesso a todas as lagoas das máquinas de limpeza.Para prevenir a erosão provocada pelas ondas e eventualmente as deteriorações devidas aos roedores, é útil pôr relvanas margens antes do enchimento com água ou de utilizar lajetas , geogrades ou qualquer outro material de protecçãodas margens.

Os diques devem ser construídos por compactações de sucessivas camadas de 15 a 20 cm, a fim de assegurar um assen-tamento homogéneo até ao " coração do aterro ".

A compactação da soleira deve ser efectuada após a dos diques.

A colocação de uma geomembrana é possível, mas apresenta o inconveniente de aumentar o custo de investimento dainstalação. Nestas circunstâncias, o declive dos diques poderá ser maior (até 1/1,5), reduzindo assim a área total das ins-talações.

Devem-se prever ligações com sifões entre os tanques a fim de reter os hidrocarbonetos e as lentilhas de água.

É preferível instalar uma derivação (by-pass) fixo em cada tanque a fim de facilitar as operações de esvaziamento e delimpeza.

A última fase da realização é o enchimento rápido com água limpa das diferentes lagoas a fim de verificar qual a per-meabilidade obtida evitando o risco das terras de construção da instalação secarem, verificar a estanquidade e favorecero estabelecimento do ecossistema (incluindo a vegetação das margens).

Podem ocorrer cheiros desagradáveis nas mudanças de estações do ano (ligados ao fenómeno de anaerobiose) se oefluente presente na primeira lagoa se apresentar demasiado concentrado.É possível resolver esta situação fazendo recir-cular a água da primeira lagoa ou diluindo o afluente mediante dispositivos de descarga de correntes de varrer na rede.

A fim de prevenir a falta de estanquidade das lagoas, é imperativo proceder a um estudo prévio pedológico e hidro-geológico.

ExploraçãoO quadro que se segue apresenta uma descrição precisa das tarefas a realizar.



Controlo geral – pontos a controlar:� presença de roedores;� obstrução dos equipamentos

de inter-comunicação;� desenvolvimento de lentilhas

de água;� bom escoamento da água;� ausência de substâncias

flutuantes;� cor da água;� ausência de cheiros;� estado dos diques

1 / semana A visita de controlo deve ser efectuada percorrendotodos os diques, método que tem a vantagem de prevenira instalação de roedores.

Além disso, os métodos de luta contra as lentilhas deágua são preventivos (sedentarização de patos) ou curati-vos (remoção dos vegetais, p. ex. mediante tábuas flu-tuantes).

Quadro 9: Exploração das lagoas

Manutenção das instalaçõesdepré-tratamento

1 / semana Trata-se de impedir a colocação em carga da rede ou doby-pass dos efluentes e evitar os maus cheiros ;

Limpeza das lagoas Em cada 5 a 10anos, conforme acarga efectivamenterecebida na primeiralagoa, e em cada 20anos para as lagoasseguintes

Deve ser realizada quando o volume de lama atingir os30% do volume do tanque.Dois métodos de limpeza são habitualmente utilizados:� por máquinas de movimentação de terras, após o esva-ziamento da lagoa. Isto implica a presença de um by-passfixo em cada tanque;� por bombagem, sem esvaziamento prévio, chamada "limpeza debaixo de água ".

Limpeza parcial do cone desedimentação (entrada da pri-meira lagoa )

1 a 2 / ano Deve ser realizada por bombagem.

Corte de relva nos diques, nasmargens e da cintura vegetal(ou pastagem de carneiros)

2 a 4 / ano O objectivo é manter o acesso aos corpos de água, delimitar a instalação de roedores e o desenvolvimento delarvas de insectos e de controlar o estado das margens.



Rendimento

Os rendimentos, calculados com base na redução de matéria orgânica, alcançam mais de 75% o que corresponde auma concentração em CQO de 125 mg/l no efluente filtrado.Além disso, a quantidade de água tratada, e portantoo caudal descarregado, é muitas vezes reduzido no Verão (-50%) devido à evapotranspiração.

As concentrações de azoto total no ponto de descarga são muito baixas no Verão, mas podem atingir várias deze-nas de mg/l (expresso em N) no Inverno.

A redução do fósforo é notável durante os primeiros anos (≥ 60%), e diminui para atingir um rendimento nulo aofim de aproximadamente 20 anos. Esta diminuição deve-se à libertação do fósforo a partir das lamas acumuladas nofundo.As condições iniciais são restabelecidas mediante a limpeza do fundo das lagoas (quando o meio receptor forsensível ao fósforo, esta limpeza deverá ser executada ao fim de 10 anos e não ao fim dos habituais 20 anos)

A desinfecção é importante, particularmente no Verão (redução > 10 000). Este rendimento está ligado ao tempode retenção prolongado do afluente (cerca de 70 dias para um tratamento completo), à competição biológica e àsradiações ultravioletas solares.

Vantagens � Se o declive for favorável, não se verifica qualquer consumo de energia;� A exploração é simples, mas se a limpeza geral não for realizada regularmente, os rendimentos da lagoa baixam

de maneira notável;� Elimina uma grande parte dos nutrientes: fósforo e azoto (no Verão);� Muito boa eliminação dos microrganismos patogénicos no Verão (4-5 logs), boa no Inverno (3 logs);� Boa reacção às fortes variações de carga hidráulica;� Nenhuma construção pesada; os trabalhos de construção civil são simples e reduzidos;� Boa integração na paisagem;� Equipamento com carácter pedagógico, para iniciação em ciências da natureza� Ausência de poluição acústica;� As lamas provenientes da limpeza são bem estabilizadas (salvo as lamas junto à entrada da primeira lagoa) e fáceis

de dispersar num solo agrícola.Inconvenientes técnicos � Área exigida importante;� Custo de investimento muito dependente das características do subsolo. No caso de terrenos arenosos ou instá-

veis, é preferível renunciar a este tipo de lagoas;� Rendimentos em termos de matéria orgânica removida são inferiores aos processos intensivos. No entanto, a

matéria orgânica descarregada efectua-se sob a forma de algas, o que é menos prejudicial para a oxigenação domeio receptor a jusante, do que a matéria orgânica dissolvida. Além do mais, o caudal descarregado no Verão(evapotranspiração), período menos favorável para os rios, é baixo, pelo que a redução do caudal descarregadoacaba por ser uma vantagem nesta época do ano;

� Qualidade da água descarregada varia conforme a estação do ano.

▲ Lagoas de macrófitas As lagoas de macrófitas reproduzem zonas húmidas naturais com uma superfície de água livre e tentam valo-rizar os processos naturais destes ecossistemas. São pouco utilizadas na Europa, mas são frequentemente utilizadasnos Estados Unidos para tratamentos terciários a seguir a uma lagoa sem arejamento, a lagoas facultativas ou a lagoasarejadas. Este processo é geralmente utilizado com vista a melhorar o tratamento (em termos de CBO5 ou SST) oude afiná-lo (nutrientes, metais...). Nota-se, no entanto, que a utilização de uma lagoa de micrófitas permi-te obter melhores resultados e a sua manutenção é mais fácil.

.


▲ Lagoas arejadasPrincípio de funcionamento

Descrição geralNo caso das lagoas arejadas, a oxigenação é realizada mecanicamente por um arejador de superfície ou por injec-ção de ar. Este princípio só se diferencia das lamas activadas pela ausência de sistema de reciclagem das lamas ou deextracção das lamas em contínuo. O consumo de energia nos dois processos é, para as mesmas capacidades, com-parável (1,8 a 2 kW/kg CBO5 eliminada).

Principais mecanismos em jogoNa lagoa de arejamento, as águas a tratar estão em presença de microrganismos que vão consumir e digerir osnutrientes provenientes da poluição a eliminar. Estes microrganismos são principalmente bactérias e fungos (equi-paráveis aos presentes nas estações com lamas activadas).

Na lagoa de decantação, as matérias em suspensão constituídas pelas acumulações de microrganismos e de partícu-las retidas, são decantadas produzindo as lamas. Estas lamas são bombeadas regularmente ou removidas da lagoaquando representarem um volume demasiado importante. Este processo de decantação realiza-se numa simpleslagoa de decantação, ou ainda melhor, em duas lagoas que possam ser utilizadas separadamente, permitindo assimrealizar as limpezas, quando necessárias.

Nas lagoas arejadas verificam-se os seguintes efeitos numa população bacteriana sem recirculação:

� uma baixa densidade de bactérias e um tempo de tratamento importante para conseguir o nível de qualidadeexigido;

� uma floculação pouco importante das bactérias, o que obriga à instalação de uma lagoa de decantação dedimensões correspondentes.


Entrada Descarga

3 m3

por hab.equiv.

3 m3 por hab. equiv.

0,3 a 0,5 m3 por hab.equiv.

Rio

Figura 14: Esquema de princípio deuma lagoa arejada (segundoAgences Financières de l’Eau,CTGREF)


Escolha dos terrenosDeve-se prever uma área compreendida entre 1,5 a 3 m2 por habitante equivalente .

Lagoas de arejamento

Parâmetros Critérios de dimensionamento

Tempo de permanência

20 dias (o tempo de retenção reduz–se de facto a cerca de quinze dias após alguns anos defuncionamento devido ao volume ocupado pela deposição das matérias em suspensão => por-tanto, não se deve procurar reduzir este tempo de retenção aquando do dimensionamento).

Volume 3 m3 por utente.

Profundidade 2 a 3,50 m com arejadores de superfície (as turbinas de 4 kW correspondem a profundi-dades na ordem de 2,5 m, as de 5,5 kW são usadas para profundidades entre 2,5 e 3 m).

> 4 m possível com injectores de ar

Forma do tanque Quadrangular com um arejador central

Potência específica de arejamento

As necessidades de oxigénio são de aproximadamente 2 kg O2 / kg CBO5. Para reduziros depósitos a um volume que não prejudique o tratamento e prevenir a formação dealgas microscópicas, é necessário sobredimensionar os arejadores e utilizar uma potênciaentre 5 e 6 W/m3. Em funcionamento, é sempre possível reduzir o tempo de operaçãodestes arejadores em relação aos tempos de operação dos arejadores de menor potên-cia, o que permite diminuir os custos adicionais de funcionamento.

Quadro 10 : Critérios de dimensionamento para as lagoas arejadas


21

Lagoas de decantação

Parâmetros Critérios de dimensionamentovolume 0,6 a 1 m3 por habitante equivalente (2 tanques de 0,3 a 0,5 m3/e.p. )

Profundidade 2 m a fim de deixar um metro de água livre antes da remoção das lamas.

Forma da lagoa Quadrangular com uma relação largura / comprimento igual a 1/2 ou 1/3

Quadro 11 : Critérios de dimensionamento para as lagoas de decantação

A utilização de duas lagoas de decantação permite o funcionamento de modo alternado facilitando a remoção daslamas, operação esta que deve ser realizada em cada dois anos.

Aplicação

Ao contrário das lagoas não arejadas, é preferível assegurar a impermeabilização por uma geomembrana a fim delimitar os riscos de degradação das margens devido às ondas produzidas pela água em movimento. No caso de serecorrer a terras naturais impermeáveis, convém instalar sobre as margens materiais que assegurem uma protecçãocontra a erosão provocada pelas ondas (betão projectado, geogrades + plantação de juncos).A vida útil da instala-ção depende dessas medidas.

Qualquer que seja o modo de construção escolhido, deverão colocar-se lajes de protecção contra a erosão por esca-vação por debaixo dos arejadores.

Exploração

As diferentes tarefas de manutenção e conservação são enumeradas no seguinte quadroQuadro 12 : Exploração das lagoas arejadas


Limpeza das instalaçõesde pré-tratamento(grades + barreira flu-tuante de protecção)

1 / semana /

Inspecção geral daslagoas

1 / semana /

Remoção das lamasdas lagoas de decan-tação

1 vez em cada 2anos em carganominal

A primeira limpeza só é necessária após 3 ou 4 anos de funcionamento.

Regulação, progra-mação do arejamento

2 / ano Operação mais complexa, que implica uma verificação do novo equilí-brio biológico no tanque após cada regulação.

Corte das ervasaquáticas, ceifa

2 a 5 / ano /

Verificação e leiturados contadores

1 / semana /

Manutenção dolivro de bordo

1 / semana /

Rendimento

O nível de qualidade do efluente é bom em termos de matéria orgânica: mais de 80% de redução. Para os nutrientes,a eliminação fica limitada à assimilação bacteriana e é na ordem de 25-30%.

O processo adapta-se facilmente à adição de reagentes físico-químicos com vista a eliminar os ortofosfatos.

Vantagens técnicas

Este processo é particularmente tolerante para com numerosos factores que geralmente provocam graves disfun-ções nos processos convencionais de tratamento:

� grandes variações das cargas hidráulicas e/ou orgânicas;� afluentes muito concentrados;� desequilíbrios de nutrientes nos afluentes (causa de aumento de matérias filamentosas nas lamas activadas);� tratamentos conjuntos de efluentes domésticos e industriais biodegradáveis;� boa integração na paisagem;� lamas estabilizadas;� limpeza das lamas apenas de dois em dois anos. Inconvenientes técnicos� qualidade média das descargas, para todos os parâmetros;� presença de equipamentos electromecânicos necessitando uma manutenção por mão de obra especializada:� poluição acústica devido à presença do sistema de arejamento;� forte consumo de energia

PROCESSOS EXTENSIVOS DE TRATAMENTO

Profundidade 2 a 3 m com arejadores de superfície.



A associação de vários sistemas naturais, em culturaslivres ou fixas, em série ou em paralelo, é por vezes apli-cada a fim de adaptar o tratamento a um objectivoespecífico (qualidade da descarga, integração das águaspluviais, afluente de tipo particular...).

Para o tratamento principal, as experiências ainda sãopoucas e os seus rendimentos reais difíceis de avaliar.Alguns estudos (Radoux M. et al. - 2000) sobre MHEA‚(Mosaicos Hierarquizados de Ecossistemas Artificiais)demonstram potencialidades interessantes sem definircritérios de dimensionamento.

A utilização de filtros verticais e horizontais em sérieparece ser uma solução interessante para permitir umtratamento mais completo do azoto e do fósforoconforme o tipo de suporte utilizado (Cooper – 1996).Uma primeira fase recorrendo a filtros verticais permi-te uma boa redução dos SST, da CBO5, bem como, umanitrificação quase completa. Uma segunda fase de filtroshorizontais afina o tratamento sobre os SST, a CBO5, epermite uma desnitrificação, bem como, uma adsorçãodo fósforo se o suporte escolhido tiver as característi-cas adequadas.

Configurações mais complexas são frequentemente uti-lizadas para afinar tratamentos secundários ou terciá-rios. Após tratamentos de tipo lagoas com arejamentoou lagoas sem arejamento, a utilização de lagoas demacrófitas emergentes permitirá eliminar o risco dedescargas temporárias de qualidade medíocre.

Sistemas de lagoas facultativas seguidas de lagoas demacrófitas emergentes são frequentemente utilizadaspara o tratamento das águas pluviais (Strecker et al. –1992).

Quando a população atingir um valor próximo de 4 000h.e., convém proceder a uma boa comparação dos cus-tos de investimento e de gestão com os processosreputados mais intensivos. Deve–se ter em conta osencargos de gestão decorrentes das grandes superfí-cies em causa.

Inúmeras configurações são possíveis conforme a von-tade de reproduzir os vários sistemas naturais de zonashúmidas. Convém no entanto lembrar que o aumentoda complexidade de uma estação de tratamento destetipo faz-se à custa da cada vez menor simplicidade dasua exploração, sendo este o objectivo frequentementemais procurado.Além disso, o estado actual dos conhe-cimentos científicos sobre o funcionamento das zonashúmidas incita geralmente a tentar simplificar a configu-ração a fim de controlar melhor o grau de tratamento.

SISTEMAS COMBINADOS [ASSOCIAÇÃO DE PROCESSOS EXTENSIVOS (CULTURAS FIXAS OU EMSUSPENSÃO)]



CONCLUSÕES: ELEMENTOS DE APRECIAÇÃO PARA OPÇÕES TÉCNICAS

Recapitulação dos diferentes processos�As tecnologias de tratamento correspondentes à expressão " processos extensivos " estão sumariamente resumi-das no quadro seguinte, que mostra, para algumas, a necessidade de se prever um tratamento primário (verGlossário) a montante, e que outras, se adequam exclusivamente para tratamento final (ou terciário).

* Filtros com gravilha em vez de areia (ver estudo de caso da NEA Maytos – Modi pág. 30)

A maior parte destas tecnologias asseguram uma eliminação notável de um dos parâmetros característicos do tra-tamento terciário (azoto, fósforo ou microrganismos atestando uma contaminação fecal) conforme os vários níveisconsiderados e detalhados no quadro 14 seguinte.

Qualidade das descargas �

Quadro 14 : Eficácia dos processos extensivos conforme os parâmetros (*cf. glossário)

Parâmetros Descontaminação bacteriológica

MO* NTK* N Global* P total*

Filtros de plantas comescoamento vertical

Não Sim Sim Não Não

Lagoas arejadas NãoMédia Média Não Não

Lagoas de macrófitas SimMédia Sim Sim Sim, os pri-meiros anos

Lagoas sem arejamento SimMédia Sim Sim Sim, os pri-meiros anos

Filtros de plantas comescoamento horizontal

NãoSim Má desnitrifi-cação

Boa desnitri-ficação

Não

Infiltração - percolação Só com dimensionamentoespecífico

Sim Sim Não Não

Processo convencional Tratamento primário Tratamento secundário Tratamento terciário

Sistemas mistos,

por exemplo...

1ª lagoa, 2ª lagoa Infiltração - percolação

Lagoas arejadas Lagoa arejada + lagoa de decantação Lagoa de decantação final

Filtros de plantas comescoamento horizontal

Decantador digestor Filtros de plantas com escoamento horizontal

Lagoa arejada + lagoa de decantação Infiltração - percolação

Filtros de plantas com escoamento vertical + Filtros de plantas com escoamento horizontal

Infiltração – percolação Decantador digestor Infiltração - percolação

Filtros de plantas comescoamento vertical

Necessário (filtros de plan-tas com escoamento verti-cal* podem ser utilizadospara assegurar o tratamen-to primário)

Filtros de plantas comescoamento vertical (1º nível)

Filtros de plantas comescoamento vertical (2º nível)

Lagoas não arejadas 1ª lagoa 2ª lagoa 3º tanque de lagunagem

Lagoas de macrófitas Desaconselhado Desaconselhado Um ou vários tanques

Quadro 13 :As técnicas de tratamento extensivas


� Vantagens e inconvenientes: recapitulação

A opção final tomar-se-á tendo em conta as vantagens e os inconvenientes das diferentes tecnologias, apresentadossucintamente no seguinte quadro :


Quadro 15 : Recapitulação das vantagens e inconvenientes dos processos extensivos

Processo Vantagens Inconvenientes

Infiltração-percolação emareias

� Excelentes resultados relativamente aCBO5, a CQO, os SST e nitrificaçãoavançada;

� Área necessária muito menor que parauma lagoa sem arejamento;

� Capacidade de descontaminação interes-sante.

� Necessidade de uma instalação de decan-tação primária eficaz;

� Risco de colmatação a gerir;� Necessidade de dispor de grandes quan-

tidades de areia;� Adaptação limitada às sobrecargas

hidráulicas.

Lagoas arejadas � Tolerância para com variações impor-tantes das cargas hidráulicas e/ou orgâni-cas;

� Tolerância para com afluentes muitoconcentrados;

� Tolerância a desequilíbrios de nutrientesnos afluentes (causa de aumento dematérias filamentosas nas lamas activa-das);

� Tratamentos conjuntos de efluentesdomésticos e industriais biodegradáveis.

� Boa integração na paisagem;� Lamas estabilizadas.

� Qualidade média da descarga para todosos parâmetros;

� Presença de equipamentos electromecâ-nicos necessitando uma manutenção pormão de obra especializada:

� Poluição acústica ligada à presença do sis-tema de arejamento;

� Forte consumo energético.

Lagoas sem areja-mento

� Se o declive for favorável, não há consumo deenergia;

� A exploração é simples, mas se a limpeza glo-bal não for realizada regularmente, os rendi-mentos da lagoa diminuem de forma notável;

� Remoção da maior parte dos nutrientes: fósfo-ro e azoto (no Verão);

� Qualidade da descarga limitada e boa elimina-ção dos microrganismos patogénicos no Verão;

� Boa reacção às fortes variações de cargahidráulica;

� Nenhuma construção civil pesada; os trabalhosde engenharia civil são simples;

� Boa integração na paisagem;� Bom instrumento pedagógico (iniciação às

ciências da natureza);� Ausência de poluição acústica;� As lamas provenientes da limpeza são bem

estabilizadas, salvo as lamas da entrada da pri-meira lagoa.

� Área exigida importante (10 m2/e.p.);� Custo de investimento muito dependente

das características do subsolo. Em pre-sença de um terreno arenoso ou instável,é preferível renunciar a este tipo delagoas;

� Rendimentos em termos de matériaorgânica eliminada inferiores aos proces-sos intensivos. No entanto, a matériaorgânica é descarregada sob a forma dealgas, o que é menos prejudicial para aoxigenação do meio receptor a jusante,do que a matéria orgânica dissolvida;

� Qualidade da descarga variável conformeas estações do ano;

� Domínio limitado do equilíbrio biológicoe dos processos depuradores.

Filtros de plantascom escoamentovertical

� Facilidade de operação e baixos custosde exploração. Nenhum consumo deenergia quando a topografia o permitir;

� Tratamento das águas residuais domésti-cas brutas;

� Gestão reduzida ao mínimo para depósi-tos orgânicos retidos nos filtros do 1°nível;

� Boa adaptação às variações sazonais depopulação

� Exploração regular, ceifa anual das partesaéreas dos caniços, deservagem manualantes da predominância dos caniços seestabelecer;

� A utilização deste processo para capaci-dades superiores a 2 000 h.e.. continua aser muito delicada dado os problemas liga-dos ao controlo hidráulico e custos semel-hantes aos dos processos convencionais;

� Risco de presença de insectos ou de roe-dores;

Filtros de plantascom escoamentohorizontal

� Consumo de energia reduzido;� Ausência de poluição acústica e boa

integração na paisagem;� Não é preciso uma qualificação avançada

para assegurar a manutenção;� Boa reacção às variações de carga.

� Área exigida importante, partes envolventesincluídas. Na ordem de 10 m2/h.e. (equiparávelà superfície de uma lagoa sem arejamento).

� Uma instalação para dimensões de 2 000 à 15000 h.e. só pode ser encarada na condição deque seja realizado um estudo cuidado sobreas condições de adaptação dos critérios dedimensionamento e do controlo hidráulico.



Importância do factor climático�Será sempre a adaptabilidade das características dos diferentes processos às condições locais que deverá levar osórgãos de decisão a tomar uma decisão. Nesta perspectiva, dever-se-ão estudar mais em pormenor as capacidadesde adaptação dos diferentes processos a diversas condições climáticas.

Os filtros verticais podem aguentar períodos de formação de gelo à superfície sem grande perda de qualidade dotratamento. Contudo, sendo a alimentação alternada, períodos prolongados de gelo, na ausência de uma protecçãotérmica proporcionada pela neve, podem prejudicar o funcionamento hidráulico do filtro e, por conseguinte, a qua-lidade do tratamento. Um isolamento com palha pode evitar os efeitos de uma geada demasiado forte (Wallace etal – 2000, Brix – 1998). No entanto, não foram observadas grandes diferenças de rendimento entre as várias esta-ções do ano em numerosas instalações na Dinamarca.

Os filtros horizontais aguentam facilmente períodos prolongados de congelamento.Vários factores contribuem parao isolamento térmico das águas das baixas temperaturas exteriores: neve, caniços cortados e mantidos à superfíciee, para os períodos mais críticos da retenção do gelo, a camada de ar retida debaixo da camada de gelo à superfíciedo filtro. Os rendimentos podem, no entanto, revelar-se mais baixos do que nas condições de Verão. Em condiçõesclimáticas extremas, convém ter em conta um factor de segurança aquando do dimensionamento destas instalações.

Os sistemas de lagoas de macrófitas são sensíveis às temperaturas da água.A cinética das reacções de decomposi-ção diminui no caso de a temperatura baixar. No que diz respeito às lagoas de micrófitas, observa-se que o proces-so de fotossíntese pode continuar, mesmo debaixo de um ou dois centímetros de gelo.

No dimensionamento das lagoas de macrófitas, a constante de degradação é dependente da temperatura. Não obs-tante, a variabilidade dos caudais e das concentrações em função das estações do ano torna difícil a interpretaçãodo efeito da temperatura. O ciclo do azoto é o mais sensível aos efeitos da temperatura. Curiosamente, os efeitossobre a CBO5 são menos evidentes e alimentam vários debates (Kadlec, R.H. et al – 2000). Em compensação, os SSTnão são afectados pela temperatura.

O tempo de retenção nas lagoas varia em função das condições climáticas e portanto afecta indirectamente os ren-dimentos esperados.A forte evapotranspiração que se verifica durante a estação quente pode aumentar considera-velmente o tempo de retenção e, por consequência, o rendimento.

Desaconselha-se a implantação de lagoas arejadas em zonas com um clima extremamente frio

Qualquer que seja o processo escolhido, em condições climáticas extremas, convirá ter em conta umfactor de segurança aquando do dimensionamento. Está ainda por realizar um estudo complementarpara determinar com mais precisão esse factor

De facto, o espaço disponível e a permeabilidade do solo, mais do que as condições climáticas, são os principais fac-tores determinantes para a escolha destas tecnologias.

Diagrama de decisão�Para a escolha de um processo de tratamento, pode-se utilizar o seguinte diagrama de decisão:

*filtro vertical quando se procurar a eliminação do NH4+ e dos microrganismos (sem acção sobre NO3-) ; filtro vertical + filtro hori-zontal ou só filtro horizontal se se pretender uma desnitrificação. O risco de uma concentração elevada em NH4+ ao nível da des-carga é então mais importante

Figura 15 : Diagrama de decisão

Superfície disponível

Solo permeável

Sistema extensivoou misto

Infiltração percolaçãoou filtros*

Lagoa sem arejamento de micrófitas

ou

Filtros de plantas horizontais

Sistema híbrido:l Filtro biológico + lagoa final;l Disco biológico + lagoa final;

Oul lagoa arejada + lagoa final;

l filtro vertical de areia drenado (pequenas unidades)

Sistema intensivo + tratamento terciário quando necessário(nutrientes / microbiologia)

Sim (8 - 15 m2/hab) Não (Menos de 1 m2/hab)

Limitada (2 - 5 m2/hab)

Sim

Não

Jean DucheminComissão Europeia - 2001


�Custos

Os dados apresentados no quadro seguinte derivam de experiências francesas e são, antes de tudo,válidas e comprovadas para esta mesma zona geográfica.


Outra fonte, indica custos sensivelmente diferentes para os processos intensivos, já que o custo de investimentopara as lamas activadas, bem como, para os filtros biológicos se situa na ordem dos 155 000 EURO (ver Agence del’Eau Seine-Normandie – 1999). Estes últimos números, no entanto, provêm de dados fornecidos pelos construtores,enquanto que os dados do quadro anterior provêem de inquéritos no terreno a partir dos quais foram compara-dos e analisados os custos de 10 a 16 estações utilizando sempre o mesmo processo.

Uma terceira fonte (ver Alexandre O, Grand d’Esnon – 1998) fornece valores para uma estação de tratamento comum dimensionamento compreendido entre 2 000 e 15 000 h.e., do tipo arejamento prolongado com tratamento doazoto e eventualmente do fósforo. O preço de construção de uma estação deste tipo, após a realização de umconcurso público, foi de 120-140 EURO /h.e. O total da operação, que inclui a direcção das obras, os diferentes estu-dos preliminares, o processo de autorização de descarga, os estudos de valorização das lamas e resíduos, é da ordemde 150 EURO / h.e. Se se aceitar a hipótese de um sobredimensionamento normal de 15 a 20%, uma estação dedepuração com uma capacidade compreendida entre 2 000 e 15 000 h.e. custa 185 EURO/h.e..A construção civil,avaliada em 92,5 EURO/h.e. amortiza-se em 20 anos. O equipamento electromecânico, avaliado em 92,5 EURO / h.e.,amortiza-se em 12 anos.

Como se pode observar com os exemplos acima referidos, os números podem variar sensivelmente consoante asfontes, embora o objecto em causa seja o mesmo (construção de uma estação na França). Isto vem confirmar que,querer fazer uma comparação dos custos entre as diferentes tecnologias extensivas ao nível europeu, continua a seruma tarefa muito delicada.Vários estudos permitem avançar que as estações alemãs são, com capacidade equivalen-te, 20 a 30% mais caras que as francesas, devido ao custo da construção, ao material utilizado e aos factores de segu-rança utilizados (ver Berland J.M.,1994).Ao contrário, os custos na Grécia ou em Portugal são menos elevados quena França, devido a um custo menor da construção civil.Além disso, o contexto local pode gerar diferentes custossuplementares ao nível do investimento (terraplanagem em zona granítica, colocação de uma geomembrana devidoà permeabilidade do solo, ausência de areias nas proximidades...). Por tudo isso, considera-se pelo menos arriscadoapresentar regras gerais neste campo.

É possível, em compensação, afirmar que a exploração dos diferentes sistemas extensivos é mais simples e, porconseguinte, menos dispendiosa que a operação dos sistemas intensivos, nomeadamente no que diz respeito aocusto energético e ao custo decorrente da gestão das lamas. Aqui reside a grande vantagem destes sistemas, que,para além disso, não necessitam de uma mão-de-obra especializada. Convém todavia lembrar que, em nenhum caso,se pode negligenciar a realização das tarefas requeridas, sob pena de ver os rendimentos das instalações caírem demaneira espectacular (ver quadro 15).

Em termos globais, a utilização dos processos extensivos, para uma capacidade equivalente, deveria permitir realizaruma economia média de 20 a 30% sobre os custos de investimento e de 40 a 50% sobre os custos de funciona-mento, em comparação com os correspondentes sistemas intensivos de tratamento.

� Uma vantagem dos processos extensivos: contribuição paisagística e uma iniciação nas ciências danatureza.

As estações de tratamento são habitualmente construídas em áreas periurbanas e, por conseguinte, nas periferiasdas grandes cidades. Nestas zonas, a paisagemé frequentemente objecto de críticas devidoà concentração urbanística e à predominânciado betão. O facto de se optar por um pro-cesso extensivo, que não gera poluição acús-tica e apresenta qualidades paisagísticas evi-dentes, poderá ser aceite mais facilmente doque no caso da construção de uma estaçãocompacta convencional, que poderia ser enca-rada como um incómodo suplementar.

Além disso, as zonas húmidas(lagoas, canaviais) recriadascom estes processos atraemfrequentemente uma fauna aquáti-ca interessante, o que favorece as acçõespedagógicas nas escolas e nas popula-ções dos arredores.

Decantador-diges-tor + infiltraçãopercolação

Decantador-diges-tor + filtro de plantas

Lamas activadas

Filtrosbiológicos

Discosbiológicos

Lagoas c/arejamento

Lagoas s/arejamento

Investimento 190 000 (+50%) 190 000 (+35%)230 000(+30%)

180 000(+50%)

220 000(+45%)

130 000(+50%)

120 000(+60%)

Funcionamento(incl. energia) =>Custo anual emEURO/ano

6 000 5 50011 500 7 000 7 000 6 500 4 500

Quadro 16: custos (em EURO líquido de imposto) relativos a uma estação para 1 000 habitantes(Fonte: ficha técnica FNDAE n.° 22 – 1998)

A lagoa de Rochefort Sur Mer (França) – capacidade de 28.000 p.e. (Fotografia L.P.O.)



CASOS DE ESTUDO

Infiltração percolação : um caso particular, a instalação de Mazagon (Espanha). �▲ Em termos geraisA instalação trata as águas residuais de Mazagon, aldeia turística situada sobre a costa atlântica do sul da Espanha.Apopulação da aldeia é de 850 habitantes no Inverno e aumenta fortemente no Verão para chegar aos 20 000 h.e.Aestação de tratamento piloto apenas trata uma parte desta poluição e foi concebida para uma capacidade média de1 700 h.e.

Observe-se que neste caso apenas se pretende realizar um tratamento parcial, o que justifica o sub- dimensiona-mento preconizado no presente documento (1,5 m2/ hab) e que foi validado sobre um certo número de instalaçõesexistentes.

▲ Descrição do projectoA instalação compreende um decantador de 170 m3, um tanque de armazenamento e três pares de lagoas de infil-tração situadas nas dunas. Cada unidade de infiltração ocupa um área de 200 m2.Trata-se de um sistema sem dre-nagem. O lençol freático encontra-se entre 5,1 e 6,6 metros de profundidade conforme os tanques.

Figura 16: Esquema da instalação(V. Mottier, F. Brissaud, P. Nietoand Z.Alamy – 2000)

Lagoas de infiltração

Estrada deMazagon

Tanque dearmazenamento

Tratamento primário -Desarenação

Tratamento preliminar

Águas residuais

Conduta dealimentação

das lagoas

50 m

Cerca de 1100 m3 de águas residuais são dispersas em cada descarga dotanque. Cada descarga realiza-se sobre um par de lagoas de infiltração. As des-cargas são comandadas por comportas manuais. Uma descarga de alimenta-ção de águas residuais para uma unidade de infiltração demora entre 40 e 50minutos, o que corresponde a um caudal e130 m3/h. Só se efectua uma descarga por uni-dade de infiltração por dia.

As águas residuais distribuem-se sobre os fil-tros por meio de canais de repartição (condu-tas furadas).

As amostras foram realizadas a 30, 60, 100,150 et 200 centímetros de profundidademediante câmaras de colheita deliberadamen-te instaladas para esse efeito.

instalação de Mazagon(Espagne)


▲ ResultadosImporta salientar que o efluente não se distribui de uma maneira homogénea sobre a superfície de infiltração.Metade da superfície está submersa após cinco minutos de distribuição dos efluentes, 75% após 12 minutos e 90%após 21 minutos.

Observa-se a mesma heterogeneidade após o fim da alimentação. Este inconveniente deve-se a :

� uma distribuição pelas condutas não uniforme;� uma alimentação demasiado longa em relação à superfície de infiltração e à permeabilidade da areia;� desigualdades de altura do nível da superfície de infiltração, apesar das frequentes operações de igualização.Como consequência disto, verifica-se uma grande heterogeneidade das cargas efectivamente aplicadas ao nível dasuperfície da unidade de infiltração.

95% do volume da descarga ultrapassou os dois metros de profundidade, duas horas após o início da alimentação.A velocidade de percolação situa-se entre 1,1 e 2m/h

▲ RendimentoParâmetros químicos convencionais

Os rendimentos medidos relativamente aos diferentes parâmetros químicos clássicos são os seguintes.


Quadro 17 : Rendimento da instalação

Rendimentos na Primavera (1993) – valor médio de quatro descargas

CQO (mgO2/l) NH4 (mgN/l) NO2 (mgN/l) NO3 (mgN/l)

Efluente 279 31,5 0,02 2,3

Rendimento do tratamento 91% 99%

Água tratada 35 0,3 0,14 32,4

Efluente 408 53,8 0,02 3,0

Rendimentos no Verão (1993) – valor médio de três descargas

Rendimento do tratamento 87% 98%

Água tratada 36 0,5 0,08 28,2

A CQO foi reduzida de 90% e mais de 98% de N-NH4 foram oxidados. Os rendimentos relativos a CQO e ao NH3são portanto excelentes. No entanto, estes dados resultam de apenas uma campanha de colheitas que demoroucinco meses (de Março a Agosto de 1993), o que não permite verificar se os rendimentos se mantiveram a longoprazo.

Desinfecção

No que diz respeito à desinfecção, os rendimentos foram calculados relativamente aos coliformes totais, aos coli-formes fecais e aos estreptococos fecais. As médias foram calculadas a partir de medições realizadas sobre setesequências.

A taxa de redução é expressa da seguinte maneira :

∆m = log (Ci/C0)

O resultado é expresso em unidade log. (U log.).

com Ci = número de microrganismos na água residual

C0 = número de microrganismos na água filtrada

Esta taxa de redução é de 1,2 U log. para os coliformes totais, 1,6 U log. para os coliformes fecais e 1,3 U log paraos estreptococos fecais..

Esta taxa de redução é de 1,2 U log. para os coliformes totais, 1,6 U log. para os coliformes fecais e 1,3 U log paraos estreptococos fecais.

A desinfecção é portanto limitada para um processo de infiltração sobre areia. Isso deve-se principalmente à granu-lometria da areia utilizada, que é relativamente grossa e às irregularidades deste material. Os rendimentos sobre estetipo de parâmetros até são menores que os alcançados pelos processos compactos convencionais (lamas activadas,leitos bacterianos...).

▲ Referências bibliográficas relativas à infiltração percolação de Mazagon (Espanha)V. Mottier, F. Brissaud, P. Nieto and Z.Alamy – 2000 wastewater treatment by infiltration percolation: a case study, inWater Science and Technology,Vol. 41, P.P. 77-84.



Efluentes decantados (saída de decantador)

Efluentes percolados(descarga)

SST (mg/l) 117 20 a 36

CQO (mg/l) 580 201 a 282

CBO5 (mg/l) 263 54 a 120

NTK (mg/l) 112 53 a 75

2.107 6.106 à 2.107

N-NO3 (mg/l) > 1 70* a 1

* média influenciada por alguns valores excepcionalmente fortes.

A carga poluente dos efluentes decantados é de tal ordem que a sua oxidação só é possível na condição de se apli-carem cargas hidráulicas diárias máximas de 15 cm/d. Dado que as cargas aplicadas são de 3 a 5 vezes superiores, aoxidação é parcial.A solução reside numa mudança de sub-lagoa para cada nova descarga; para isso, seria necessá-rio um equipamento mais sofisticado (comportas motorizadas telecomandadas).

Cargas hidráulicas elevadas ou até muito elevadas aplicadas num leito filtrante pouco espesso não permitem alcan-çar um nível elevado de descontaminação.

▲Referências bibliográficas relativas à infiltração percolação de Souillac Paille-Basse� Brissaud F. – 1993, Epuration des eaux usées urbaines par infiltration percolation: état de l’art et études de cas,

Etude Inter Agences n°9,Agences de l’Eau, Ministère de l’Environnement, Paris.

Infiltração-percolação: uma instalação clássica: o caso de Souillac Paille-Basse �(França – Departamento de Lot)

▲ Em termos geraisO objectivo do tratamento é a protecção do aquífero cársico.A população servida na altura da medição dos rendi-mentos (1993) era de 900 h.e. e era principalmente sazonal.

A rede de saneamento é uma rede separativa e o caudal diário é de 100 m3 / dia, em caudal de ponta.

▲ Descrição do projectoA instalação é composta por:

� Pré-tratamento: bomba dilaceradora;� Decantador-digestor (capacidade: 1 200e.p.);� Alimentação: por descargas de 17 ou 34 m3, conforme a capacidade da lagoa em serviço;� alimentação por bombagem a 40 m3/h.As bombas são comandadas por bóias;� a distribuição entre as lagoas é comandada manualmente;� a repartição sobre as lagoas é sucessivamente a seguinte;� configuração inicial: 3 pontos de alimentação por lagoa, com equi-repartição por extravasamento;� configuração definitiva: 2 pontos de alimentação por sub-lagoa.

� Lagoas :� configuração inicial: 2 lagoas de 400 m2 cada;� configuração definitiva: compartimentação das lagoas em sub-unidades de 130 ou 200 m2.� leito filtrante.� Areia calibrada (d10 = 0,21 mm ; coeficiente de uniformidade = 2,4), espessura: 0,80 m.� Camada drenante: 20 a 40 cm de gravilha.

� Descarga : infiltração no local sobre o lençol freático.� Funcionamento :� Alimentação por descargas de 0,13 ou 0,26 m na configuração inicial e de 0,085 ou 0,17 m na configuraçãodefinitiva.� A duração dos períodos de funcionamento é extremamente variável, de 1 dia a quase 1 mês. Em geral, ape-nas uma lagoa está em funcionamento;

Lâmina de água diária sobre a lagoa em operação: h = 50 cm / d.

▲ RendimentoQuadro 18 : Rendimento da instalação

Coliformes fecais / 100 ml


�Filtros de plantas com escoamento vertical, a experiência de NEA Madytos – Modi (Grécia)

▲ Em termos geraisEm 1991, por iniciativa da Comissão Europeia, foi iniciado na Grécia, nas autarquias de NEA MADYTOS – MODI umprograma de avaliação das estações de tratamento do tipo filtros de plantas com escoamento vertical. O dimensio-namento foi efectuado na base das experiências inglesas (Montgomery Watson, University of Portsmouth, CamphillWater) e francesas (Société d’Ingénierie Nature et Technique, SINT), tendo como principais objectivos demonstrar:

� a eficácia do tratamento com o mínimo de equipamentos electromecânicos;� a boa integração do processo no seu ambiente;� o desenvolvimento de interesses e de uma responsabilização local para o saneamento;� a redução dos custos de investimento e de manutenção;� a possibilidade de reutilização local das lamas e do efluente tratado.

Esta estação é uma das maiores estações do tipo filtros de plantas com escoamento vertical existentes no mundo.A sua capacidade é de 3 500 h.e.. Entrou em funcionamento em Junho de 1995 e foi objecto de um acompanha-mento cuidadoso do seu funcionamento e dos rendimentos obtidos durante 2 anos, o que não permite tirarconclusões consistentes referentes aos rendimentos a longo prazo.

▲ Descrição do projectoA totalidade do caudal passa por uma grade automática, podendo ser desviado para uma grade de limpeza manual.

Tratamento primário

Foram realizados dois sistemas de pré-tratamento primário distintos a fim de verificar os seus rendimentos:

O processo A recebe cerca de 2/3 do caudal num decantador-digestor.As lamas são enviadas sobre leitos de seca-gem das lamas (filtros verticais segundo Liénard et al. – 1995).

O processo B recebe cerca de 1/3 do caudal. É composto por 4 filtros verticais dimensionados para 0,6 m2/h.e., ouseja, uma superfície de 620 m2. Funcionam aos pares com uma alternância semanal.

Tratamento secundário

Esta fase é composta por dois conjuntos de filtros verticais.

As águas decantadas do caudal A são enviadas, por um sifão, para um primeiro conjunto de 8 filtros verticais, comuma área total de 1 360 m2 dimensionados para 0,6 m2/h.e.. Seis dos 8 filtros recebem as águas simultaneamente eos 2 restantes estão em inactividade.

As águas do caudal B, provenientes da primeira fase, são enviadas para 2 filtros dimensionados para 0,3 m2/h.e. comuma área total de 340 m2. Funcionam com uma alternância semanal.

A segunda fase recebe a totalidade das águas provenientes das etapas precedentes. Trata-se de 6 filtros verticaisdimensionados para 0,35 m2/h.e. com uma área total de 1 170 m2. Quatro são alimentados simultaneamente e 2 estãoem inactividade.


Caudal BPrimeira fase

Caudal BSegunda faseetapa 1

Caudal ASegunda faseetapa 1

Caudal A+BSegunda faseetapa 2

Dimensionamento (m2/h.e.) 0,6 0,3 0,6 0,35

Areia (m) - 0,15 0,15 0,15

Altura do substrato

Área por filtros (m2) 2*140 + 2*170 170 170 195

Número de filtros 4 2 8 6

Área total (m2) 620 340 1360 1170

Camada drenante (m) 0,15 0,15 0,15 0,15

Gravilha grossa (m) 0,10 0,10 0,10 0,10

Gravilha fina (m) 0,70 0,60 0,60 0,60

Quadro 19 : Rendimento da instalação

Tratamento terciário

Duas lagoas situadas a jusante dos filtros têm por função reduzir o número de microrganismos patogénicos a fim deas águas poderem ser reutilizadas para a irrigação.As duas lagoas têm características idênticas: 1,5 a 2 m de profun-didade para um volume de armazenamento total de 4 500 a 7 000 m3.


31

Figura 17: Esquema do processo (Montgomery Watson – 1997)

Caudal de entrada

Pré-tratamen-to (desbaste)

4 filtros verticais(620 m2)

2 filtros verticais(340 m2)

Decantador-digestor

8 filtros verticais(1 360 m2)

6 filtros verticais(1 170 m2)

4 leitos de secagemdas lamas (560 m2)

▲ AplicaçãoImpermeabilização

Sendo a permeabilidade do solo inadequada, a imper-meabilização foi assegurada por meio de betão, aten-dendo a que na Grécia, a realização de tal operaçãorecorrendo a geomembranas seria mais cara.

Materiais

Os diferentes materiais de enchimento (gravilhaslavadas, areias, seixos para a drenagem) foram encon-trados localmente.

▲ RendimentoOs rendimentos obtidos durante os dois anos deobservação indicam uma importante diminuição daCBO5 da CQO, dos SST, bem como, uma nitrificaçãoactiva.

Mais especificamente, para as diferentes etapas do processo, podemos observar o seguinte:

Tratamento primário fossa Imhoff (A) e filtros verticais (B)

Os rendimentos obtidos nos processos A e B demonstram o interesse da alimentação dos filtros verticais com águasresiduais brutas. Os rendimentos médios são de 74 a 90% para os SST, 50 a 80% para a CBO5 e 12,5 a 37,5% parao NH4+ , para os caudais A e B respectivamente. O funcionamento sem recurso à decantação primária permite evi-tar custos suplementares devidos à gestão das lamas decantadas, o que, neste caso, obrigou à construção de leitosde secagem das lamas. Aliás, o efluente apresenta-se bem oxigenado à saída dos filtros, o que favorece as fasesseguintes do tratamento.

Tratamento secundário, etapa 1:

A eficiência do tratamento relativamente à matéria orgânica e aos SST leva a que as concentrações à saída sejam daordem de 20 mg/l para a CBO5 e os SST.A concentração em O2 dissolvido aumenta nos dois processos, manten-do-se a diferença proveniente da primeira etapa.

Tratamento secundário, etapa 2:

Os dois caudais são misturados antes desta etapa.A redução dos SST e da CBO5 a níveis da ordem de 5 a 10 mg/lé acompanhada de uma nitrificação quase completa (NH4+ª 0). Observam-se concentrações da ordem de 45 mg/lem N-NO3.A desnitrificação fica portando limitada já que só se alcança os 40%.

▲ ConclusãoA qualidade do efluente à saída dos filtros no que diz respeito à CQO, à CBO5 e aos SST cumpre as recomenda-ções europeias (< 25 mg/l em CBO5 e 35 mg/l em SST).A alimentação com águas residuais brutas na primeira fasede filtração é preferível, não só pela qualidade do tratamento que se obtém, como pela redução dos custos de pri-meiro investimento. Os filtros permitem uma muito boa nitrificação. As variações na qualidade do tratamento(Montgomery Watson – 1997) são inerentes às variações das cargas, das temperaturas e da actividade de fotossín-tese ligada às diferentes estações do ano. No entanto, os filtros assumem perfeitamente a função de zona tampão ea qualidade da descarga é mais ou menos constante durante o decorrer do ano. Este tipo de estação reage muitobem às variações de cargas e de temperaturas.

▲ Referências bibliográficas relativas aos filtros de plantas com escoamento vertical deNEA Madytos – Modi (Grécia)

Montgomery W., (1997), Demonstration project in the treatment of domestic wastewater with constructed wetlands.Stage II – Monitoring of Maintenance. Final report. LIFE95\UK\A13\GR\181\THE.

Liénard A., Duchène Ph., Gorini D. (1995), A study of activated sludge dewatering in experimental reed-planted orunplanted sludge drying beds.Wat. Sci.Tech., 32 (3), pp 251-261.

Parâmetros Valores mínimosSaída Filtros VerticaisEntrada

CBO5 (mg/l) 5,717516

CQO (mg/l) 24,958959

SST (mg/l) 1,15497

P-PO4 (mg/l) 18,84466

N-NO3 (mg/l) 2444,92,6

NH4 (mg/l) 0,754,780

Coliformes totais (cfu/100ml) 6896,1.105 (4,2.104 nas lagoas)8,8.107

Coliformes fecais (cfu/100ml) 2852,1.105 (8,6.104 nas lagoas)2,3.107

Quadro 20: Rendimentos médios dos doisanos de estudo (Final report programme Life)



� Sistema híbrido (filtros de plantas com escoamento vertical e filtros de plantas comescoamento horizontal): caso de Oaklands Park, Newnham-on-Severn, Glouces (Reino Unido)

▲ Em termos geraisEste sistema híbrido foi construído em Julho de 1989 para servir a localidade de Camphill Village Trust na periferiade Newnham, no estuário do rio Severn (Inglaterra ocidental). O movimento de Camphill é uma organização cari-tativa internacional que constrói e gere centros de acolhimento para pessoas desfavorecidas. As comunidades deCamphill praticam a agricultura biológica. Desde a construção deste primeiro sistema em 1989, muito outras insta-lações deste tipo foram implantadas noutras comunidades de Camphill e organizações caritativas similares.

▲ Descrição do projectoO sistema de Oaklands Park foi inicialmente concebido para servir 98 h.e., mas na realidade trata apenas as águasresiduais correspondentes a 65 h.e. O sistema que se pode observar no esquema seguinte apresenta duas séries defiltros verticais, alimentados intermitentemente, com uma área total de 63 mm2, seguidos de dois conjuntos de fil-tros horizontais, alimentados em contínuo, com uma área total de 28 m2.A área total utilizada é apenas de 1,4 m2/h.e.O esquema em corte que se apresenta a seguir mostra a estrutura dos filtros verticais utilizados no primeiro esegundo conjunto de filtros.

Cada filtro é alimentado durante 1 a 2 dias e seguidamente deixado em inactividade durante cerca de 10 dias. Issopermite a secagem dos filtros entre as alimentações e impede a colmatagem pela biomassa depuradora. A alimen-tação é controlada manualmente por membros da comunidade. Os filtros horizontais são alimentados em contínuo.


Figura 18 : Sistema híbrido de Oakland Park(Cooper et al., 1996)Fossa séptica Caudal = 9,8 m3/j

6 filtros verticals plantados de Phragmites (6 x 8 m2) alimentados por intermitância

3 filtros (3 x 5 m2)Schoenoplectus - Iris

Phragmites

Fossa sépticaCascata

Reciclagem Iris

Tanque de estabilização (90 m2)

Descarga

Typha

Acoruscarex

SparganiumSchoenoplectus

Fase 1(filtro vertical)

fase 2(filtro vertical)

Fase 3(filtro vertical ouhorizontal)

Fase 5

Fase 4filtro

horizontal20 m2

Figura 19: Cortedos níveis de filtros verticais

Condutas

Drena

Géotêxtil Rede de drenos agricolas Pedras grossasDeclive de 1 %

Areia britada

Gravilha paquena lavada6 mmGravilha redonda lavada12 mmGravilha redonda lavada30-60 mm

Descarga

Oaklands Park (Royaume-Uni)



▲ RendimentosUma síntese dos rendimentos provenientes de 47 medições realizadas entre Agosto de 1989 e Março de 1990 éapresentada seguidamente (Bryan e Findlater / WRc – 1991, Cooper et al. – 1996 e Cooper – 2001).

Parâmetros, mg / litro Afluente Fase I Fase II Fase III Fase IV Fase V

CBO5 285 57 14 15 7 11

SST 169 53 17 11 9 21

NH4 50,5 29,2 14,0 15,4 11,1 8,1

NO3 + NO2 1,7 10,2 22,5 10,0 7,2 2,3

Ortofosfato 22,7 22,7 16,9 14,5 11,9 11.2

Fase I 6 filtros verticais utilizados por intermitência (rotação => 1 em funcionamento, 5 em inactividade)

Fase II 3 filtros verticais utilizados por intermitência (rotação => 1 em funcionamento, 2 em inactividade)

Fase III 1 filtro horizontal

Fase IV 1 filtro horizontal

Fase V Tanque de estabilização

Uma segunda série de medições teve lugar durante o período entre Dezembro de 1990 e Agosto de 1991. Os resul-tados destas análises confirmam os valores apresentados no quadro anterior.

A eliminação da CBO5 e das matérias em suspensão nos filtros verticais é satisfatória e permite cumprir as normasde descarga da directiva " águas residuais urbanas ". Observa-se uma certa deterioração da água tratada na fase dalagoa no que diz respeito à CBO5 e aos SST. Isto é devido ao crescimento de algas que aumentam a CBO5 e pro-duzem sólidos em suspensão.A redução dos ortofosfatos et de NH4+ é igualmente muito fraca nesta fase .

A nitrificação é muito forte nas fases com filtros verticais. Isso pode deduzir-se da redução dos NH4N e do aumen-to concomitante dos NO3- + NO2-. Contudo, a fase II não permite alcançar uma nitrificação completa.

Observam-se aumentos significativos dos compostos azotados NO3+ + NO2- nos filtros verticais e a seguir umadiminuição nas fases III e IV apesar da concentração relativamente fraca em CBO5. Isto parece indicar que existemmecanismos de desnitrificação na fase dos filtros horizontais, amplificados pelo longo período de retenção que carac-teriza estas fases.

Verifica-se uma desnitrificação na fase dos dois filtros verticais onde a soma dos compostos NO3- + NO2- + NH4+é menos importante (36,5 mg N / litro) que a concentração em NH4+ entrando no sistema (50,5 mg N / litro).Amedição da concentração em NH4+ do efluente subestima provavelmente a carga real em azoto do efluente. Comefeito, as águas residuais contêm ureia (proveniente da urina), que pode demorar 20 horas antes de ser hidrolizadaem NH3 e não é detectada pelo método analítico que permite medir os NH4+.A verdadeira carga em poluição azo-tada situar-se-ia então à volta de 70 – 100 mg N / litro.

Esta primeira experiência de sistema misto foi portanto um êxito. Ficou assim demonstrado que a utilização combi-nada de filtros horizontais e verticais permite reduzir a CBO5 a 20 mg/l, os SST a 30 mg/l e obter uma nitrificaçãosubstancial.

▲ Referências bibliográficas relativas ao sistema híbrido de Oaklands ParkBryan D and Findlater B C, (1991),The modified Max Planck Institute Process- a review of the operation of a verti-cal flow Reed Bed Treatment System at Oaklands Park,WRc Report UC 1264,WRc Swindon, R. U.

Burka U and Lawrence P C (1990),A new community approach to wastewater treatment with higher plants. pp 359-371 in P F Cooper and B C Findlater (Editors), Constructed Wetlands in Water Pollution Control, Pergamon Press,Oxford, R. U.

Cooper P F, Job G D, Green M B and Shutes R B E (1996), Reed Beds and Constructed Wetlands for WastewaterTreatment.pp206 WRc Publications, Medmenham, Marlow, Buckinghamshire, R. U.

Cooper P F (2001), Nitrification and denitrification in Hybrid Constructed Wetland systems. Chapter 12 inTransformations in Natural and Constructed Wetlands ,Vymazal, J (Editor)to be published by Backhuys Publishers,Leiden, The Netherlands in February,2001 from paper presented at workshop of the same name held at Trebon,República Checa.

Seidel K (1978), Gewässerreinigung durch höhere Pflanzen, Zeitschrift Garten und Landschaft, H1, pp9-17

Quadro 21: Rendimentos do sistema misto de Oakland Park (valores médios de 47 medições realizadas entre Agosto de 1989 e Março de 1990)


� Lagoas sem arejamento: caso da instalação de Vauciennes (França – Departamento de Oise).

▲ Em termos geraisAs lagoas sem arejamento natural de Vauciennes são constituídas por três lagoas em série, cuja ordem é a seguinte:� uma lagoa de micrófitas;� uma lagoa de macrófitas;� uma lagoa mista.Os rendimentos desta instalação foram meticulosamente acompanhados de Outubro de 1981 a Julho de 1991 peloSATESE de Oise e o CEMAGREF, a pedido da Agence de l’Eau Seine-Normandie (Schetrite S. – 1994).

▲ Descrição do projectoO dimensionamento caracteriza-se pelos parâmetros seguintes:

� capacidade nominal: 1 000 equivalentes de população;� caudais diários: 150 m3/ dia;� caudais de ponta: 24,5 m3/ h;� carga diária: 54 kg CBO5 / dia.A rede de drenagem das águas residuais é, numa parte, semi-separativa (equipada com descarregadores de tempes-tade) e, noutra parte, separativa.


Grelhamanuel

Área : 5 000 m2

Profundidade : 1,1 mx1ª lagoa de micrófitas

Mediçãode caudal

Mediçãode caudal

Área : 5 500 m2

Profundidade : 0,5 m

Área : 3 750 m2

Profundidade : 0,4 à 1 m

2ª lagoa de macrófitas

3ª lagoa mista

Figura 20 : Lagoas deVauciennes

▲ RendimentoOs rendimentos, calculados a partir dos valores médios provenientes de 11 campanhas de medições realizadas entreOutubro de 1981 e Julho de 1991, são apresentados seguidamente

* a CBO5 foi calculada em amostras recolhidas à saída das três lagoas até à 6ª campanha de medições (Abril de 1985).Tendo em contaas incertezas sobre os valores obtidos (presença de algas, de lentilhas de água...), não mais foi medida para além desta data. É paraevitar, nomeadamente, este tipo de incidente que a directiva " águas residuais urbanas " precisa que as análises das descargas prove-nientes deste tipo de instalações devem ser efectuadas sobre amostras filtradas

CBO5(mg/l)

CQO(mg/l)

SST(mg/l)

AzotoKjedhal(mg/l)

NH4(mg/l)

Fósforototal(mg/l)

Concentrações médias das águas brutas 175 546 302 55 38 20

Concentrações médias do efluente de saída - * 83,6 34,7 13,9 9 4,6

Quadro 22 : Rendimento das instalações



Após o arranque, os rendimentos médios da CQO e dos SST aumentam progressivamente e mantêm-se dentro delimites relativamente estáveis a partir da 3ª campanha de medições, ou seja, entre 60 e 90% e 70 a 95% para os SST.Os maus rendimentos dos primeiros meses devem-se à baixa de carga das instalações (apenas 15 a 20% na terceiracampanha).

Os rendimentos relativos ao azoto total verificados no período estival são notavelmente estáveis, qualquer que sejaa carga à entrada (rendimento = 70%). Não se observa uma degradação do tratamento para este mesmo períododurante os dez anos de acompanhamento.

No Inverno, os rendimentos relativos ao azoto total decrescem de maneira contínua com o decorrer dos anos (60a 10%).As concentrações à saída dependem da carga admitida pelas instalações. Nota-se, no entanto, que em Janeirode 1990, as lagoas ainda recebem apenas 26% da sua carga nominal. Durante o Inverno, os rendimentos de elimina-ção do azoto total são em média de 50% para as instalações habitualmente submetidas a cargas mais elevadas.Portanto, pode-se afirmar que o tratamento das cargas em azoto diminui progressivamente durante os meses doInverno.

Os rendimentos de eliminação do fósforo total decrescem regularmente desde a primeira campanha de medições.Passaram de 75% em 1981 para 30% em Janeiro de 1990 e isso, independentemente da estação do ano. No entan-to, durante a última campanha de medições, em Julho de 1991, os rendimentos pareceram excepcionalmente bons(81% em Julho de1991 contra 32% em Janeiro de 1990).A hipótese mais provável para explicar este súbito aumen-to de rendimento prende-se com o aparecimento recente de uma cobertura de lentilhas de água que captariam, nasua fase de crescimento, uma grande quantidade do fósforo presente na água.

No que diz respeito aos aspectos bacteriológicos, as reduções médias situam-se todas ao nível de 4 unidades log. enão manifestam uma tendência significativa para diminuir quando as radiações solares decrescem.

▲ Referências bibliográficas relativas às lagoas sem arejamento de VauciennesCollectif (1984), Synthèse du fonctionnement du lagunage naturel de Vauciennes (Oise), CEMAGREF, SATESE del’Oise,Agence de l’Eau Seine Normandie, Paris.

Schetrite S. (1994), Etude synthétique du fonctionnement du lagunage naturel de vauciennes (Oise): Octobre 81 àjuillet 91, CEMAGREF, SATESE de l’Oise,Agence de l’Eau Seine Normandie, Paris


� Lagoas com arejamento: caso da instalação de Adinkerke (Bélgica).

▲ Em termos geraisAdinkerke situa-se na região belga da Flandres.A estação de tratamento desta povoação é uma lagoa arejada. O are-jamento efectua-se por injecção de ar. Embora os princípios biológicos em jogo sejam os mesmos, a concepção destetipo de instalação é sensivelmente diferente daquela apresentada nas fichas técnicas com utilização de arejadores.De um ponto de vista energético, a principal diferença com outros sistemas de lagoas com arejamento é a baixacapacidade instalada. Por isto, não apresentaremos em pormenor o dimensionamento desta instalação, cuja técnicanão é representativa da maior parte das instalações actualmente em funcionamento.

▲ Descrição do projectoA estação é constituída por três lagoas em série, as duas primeiras arejadas e a terceira, a lagoa de acabamento final(lagoa de decantação). O esquema seguinte mostra as diferentes lagoas e os seus equipamentos.


Figura 21: Lagoas com arejamento de Adinkerke

Pré-tratamento(desbaste)

Legenda : Uma lagoa de micrófitas(fotografia: Sociedade AQUAFIN)

By-pass à estação

By-pass à primeiralagoa

Injecção de ar

Injecção de ar

Descarga no meio receptor

Estação de bombagem (2 x)

Primeira lagoa :lagoa arejada

Segunda lagoa :lagoa arejada

Terceira lagoa :lagoa de decantação

Características dos equipamentos

Quadro 23: características dos equipamentos

Número Tipo Dimensão

Bombas para águas residuais 2 Bombas submersas Caudal : 2 x 40m3/h

2 Lagoas com arejamento Volume total 4000 m3

Tempo de retençãoÁrea total 100 horas

1.812 m3

4 Injecção de ar /

Tanque de clarificação 1 Rectangular Área : 490 m2

Volume : 490 m3

Profundidade : 1 m

Bacias de lagunagem

Dispositivos de arejamento



Concepção

O dimensionamento das instalações corresponde aos seguintes valores:

� carga em CBO = 37 kg CBO5/dia;� carga hidráulica = 300 m3/ dia;� caudal máximo = 1.400 m3/dia.

▲ RendimentoOs rendimentos, calculados relativamente aos valores médios provenientes de 18 medições realizadas em 1999, sãoapresentados no seguinte quadro.

CBO5 CQO Sólidosem sus-pensão

Azotototal

Fósforototal

Estes resultados demonstram que este processo, com utilização de injecção de ar, permite perfeitamente alcançaros valores prescritos na directiva " águas residuais urbanas ".

▲ Referências bibliográficas relativas às lagoas com arejamento de AdinkerkeDados fornecidos pela Sociedade AQUAFIN (Organismo da região flamenga que concebe, financia, realiza e exploraa infra-estrutura supra-municipal para o tratamento das águas residuais urbanas.

Rendimento da instalação (em %) 94,9% 89,7% 94,6% 34,4% 86,5%

Descarga da estação para o meio receptor: valormédio para 1999 em mg / l

12,6 76,7 22,3 50,2 1,5

Águas residuais afluentes: valor médio para 1999em mg / l

245,7 744,9 409,5 76,5 11,1

Quadro 24 : Rendimento das instalações


GLOSSÁRIO

Aglomeração : qualquer área em que a população e/ou as actividades económicas seencontrem suficientemente concentradas para que se proceda à drena-gem das águas residuais urbanas e à sua condução para uma estação detratamento de águas residuais ou um ponto de descarga final.

Azoto Total Kjedahl (NTK) : Soma do azoto orgânico e do azoto amoniacal.

Lamas : as lamas residuais, tratadas ou não, provenientes de estações de trata-mento de águas residuais urbanas.

Carga Hidráulica : peso h de uma coluna de água de altura H acima de um nível de refe-rência, expressa em metros de coluna de água.

Coeficiente de Uniformidade (CU) CU = d60/d10

Com:

d10 = diâmetro na curva cumulativa para o qual 10% da areia está mais fina.

d60 = diâmetro na curva cumulativa para o qual 60% da areia está mais fina.

O CU é portanto um índice de uniformidade ou, ao contrário, de irre-gularidade da distribuição do tamanho das partículas. Se CU<2, a gra-nulometria é considerada uniforme. Se 2<CU<5, a areia é heterogénea,mas a granulometria é considerada densa, já que ainda pertence à famí-lia das areias

CBO5 : A carência bioquímica de oxigénio é uma medição das matérias orgâni-cas biodegradáveis. Corresponde à quantidade de oxigénio dissolvidona água necessária à oxidação biológica dessas matérias orgânicas. Estamedição é efectuada em ensaios normalizados de cinco dias, daqui aabreviatura CBO5.

CQO : A carência química de oxigénio é uma outra medição da concentraçãoda matéria orgânica e inorgânica contida numa água. Mede-se após oxi-dação química intensa e representa a concentração de oxigénionecessária à oxidação da totalidade das matérias orgânicas.

Desnitrificação : conversão dos nitratos em nitritos e a seguir em N2O ou em azoto.Adesnitrificação das águas residuais urbanas ocorre principalmente nafase do tratamento terciário e é parcial ou totalmente realizada pordepuração microbiológica.

Águas residuais industriais : todas as águas residuais provenientes de instalações utilizadas para todoo tipo de comércio ou indústria que não tenham origem doméstica ouprovenientes de escoamentos pluviais.

Águas residuais domésticas : águas residuais de serviços e instalações residenciais e essencialmenteprovenientes do metabolismo humano e de actividades domésticas.

Águas residuais urbanas : águas residuais domésticas ou a mistura de águas residuais domésticascom águas residuais industriais e/ou águas de escoamento pluvial.

Eutrofização : enriquecimento do meio aquático com nutrientes, sobretudo compos-tos de azoto e/ou fósforo, que provoca o crescimento acelerado dealgas e de formas superiores de plantas aquáticas, perturbando o equilí-brio biológico e a qualidade das águas em causa.

Habitante equivalente (h.e.) : carga orgânica biodegradável com uma carência bioquímica de oxigéniode cinco dias (CBO 5) igual a 60 gramas de oxigénio por dia.

SST (Sólidos Suspensos Totais) : total das partículas minerais e/ou orgânicas contidas dentro de umaágua natural ou poluída.

Permeabilidade : capacidade do solo ou de um substrato rochoso em permitir a infiltra-ção das águas para camadas mais profundas.

Sistema de drenagem : sistema de condutas de recolha e condução das águas residuais urba-nas.

Tratamento apropriado : tratamento de águas residuais urbanas por qualquer processo e/ou sis-tema de depuração que permita que as águas receptoras, após a des-carga, satisfaçam os objectivos de qualidade que estejam conformescom as disposições da presente e das demais directivas comunitárias.

Tratamento primário : tratamento das águas residuais urbanas por um processo físico e/ouquímico que envolva a decantação das partículas sólidas em suspensão,ou por outro processo em que a CBO5 das águas recebidas seja redu-zida em, pelo menos, 20% antes da descarga e o total de partículas sóli-das em suspensão das águas recebidas seja reduzido em, pelo menos,50%.



39

Tratamento secundário: tratamento das águas residuais urbanas por um processo envolvendogeralmente um tratamento biológico com decantação secundária ououtro processo em que sejam respeitados os requisitos constantes do

(1) Redução em relação à carga de afluente.(2) O parâmetro pode ser substituído por outro: carbono orgânico total (COT) ou carência total de oxigénio (CTO), se for possívelestabelecer uma relação entre a CBO5 e o parâmetro de substituição.(3) Este requisito é facultativo.

As análises das descargas provenientes de lagoas serão efectuadas com amostras filtradas; no entanto, a concentra-ção do total de partículas sólidas em suspensão em amostras de água não filtradas, não poderá exceder 150 mg/l.

Tratamento terciário : a expressão " tratamento terciário " pode designar vários tipos de tra-tamentos ou diferentes funções com vista a alcançar um nível de tra-tamento de qualidade superior ao que se poderia normalmente espe-rar de um tratamento secundário. O tratamento terciário pode pre-tender uma remoção mais elevada para os parâmetros convencionais,como as matérias em suspensão, ou ainda, para alguns parâmetros comuma baixa taxa de remoção num tratamento secundário, como é o casodo fósforo.

Parâmetros Concentração Percentagem de redu-ção mínima (1)

Método de medição dereferência

Sólidos suspensos totais 35 mg/l (3)

35 nos casos previstos no§ 2 do artigo 4.o (h.e..superior a 10 000)

60 nos casos previstos no§ 2 do artigo 4.o (h.e. de 2000 a 10 000)

90 (3)

90 nos casos previstos no§ 2 do artigo 4.o (h.e.superior a 10 000)

70 nos casos previstos no§ 2 do artigo 4. °(h.e. entre 2 000-10 000)

- Filtração de uma amostrarepresentativa através deum filtro de membrana de0,45 µm. Secagem a 105 °Ce pesagem.

- Centrifugação de umaamostra representativa(durante pelo menos cincominutos a uma aceleraçãomédia de 2 800 a 3 200 g),secagem a 105 °C e pesagem.

Carência bioquímica deoxigénio (CBO5 a 20 °C)sem nitrificação (2)

25 mg/l O2 70-90

40 nos casos previstos no§º 2 do artigo 4. °

Amostra homogeneizadanão filtrada, não decantada.Determinação do oxigéniodissolvido antes e depois daincubação de cinco dias a20 °C ± 1 °C, em completaausência de luz.Adição deum inibidor de nitrificação.

Carência química de oxi-génio (CQO)

125 mg/l O2 75 Amostra homogeneizadanão filtrada, não decantada.Dicromato de potássio.

Quadro 25: Requisitos para as descargas das estações de tratamento de águas residuais urbanas sujei-tas ao disposto nos artigos 4.o e 5.o da directiva U.E.. Serão aplicados os valores de concentração oua percentagem de redução




REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS :

● Agence de l’Eau Seine-Normandie (1999), Guides des procédés épuratoires intensifs proposés aux petites col-lectivités, Nanterre.

● Agences de bassins (1979), Lagunage naturel et lagunage aéré: procédés d’épuration des petites collectivités,CTGREF d’Aix en Provence.

● Agences de l’eau (1996), Conception des stations d’épuration: les 50 recommandations, Etude Inter Agences n°45, 1996, 56 p.

● Alexandre O., Grand d’Esnon (1998), Le coût des services d’assainissement ruraux. Evaluation des coûts d’inves-tissement et d’exploitation, in TSM n°7/8 – juillet-août 1998 – 93°année

● Almasi A., Pescod M. B. (1996),Wastewater treatment mechanisms in anoxic stabilisation ponds,Water Sciencesand Technologies, 125-132.

● Armstrong (1979), aeration in higher plants,Adv. in Bot. Res. 4, 332-445.● Berland J.M., (1994) Une évaluation du système d’assainissement des anciens Länder allemands, ENPC-LATTS,

rapport réalisé à la demande de l’Agence de l’Eau Rhin-Meuse, Noisy-le-Grand● Boon A.G. (1985), Report of a visit by members and staff of WRc to Germany to investigate the root zone

method for treatment of wastewaters.WRc Report 376-S/1, Stevenage, UK.● Boon G. (1986), Report of a visit by a boon to Canada and the USA to investigate the use of wetlands for the

treatment of wastewater;Water Research Processes , 55.● Boutin C., Duchène P., Liénard A. (1997), Filières adaptées aux petites collectivités, Document technique FNDAE

n°22.● Brissaud F. (1993), Epuration des eaux usées urbaines par infiltration percolation: état de l’art et études de cas,

Etude Inter Agences n°9,Agences de l’Eau, Ministère de l’Environnement.● Brix, H. (1987),Treatment of wastewater in the rhizosphere of wetland plants - the roots-zone method,Wat. Sci.

Tech. 19, 107-118● Brix H. (1998), Denmark experiences in Vymazal, J. et al, Constructed Wetlands for Wastewater Treatment in

Europe. Backhuys Publisher, Leiden.● Cluzel F. (1993), Diagnostic comparé de système d’assainissement autonomes.Application aux systèmes semi-col-

lectifs, DDASS de Loire-Atlantique, Ecole Nationale de la santé publique, Rennes.● Cooper A. B., Findlater B.C. (1990), Constructed wetlands in water pollution control. Adv. Water Pollution

Control n°11. (Pergamon Press), Oxford. Inglaterra.● Cooper P. (1996), Reed beds & Constructed Wetlands for wastewater treament. S.T.W.WRC, Ed.● Cooper P. Griffin P. (1999),A review of the design and performance of vertical-flow and hybrid reed bed treat-

ment systems;Wat. Sci.Tech. 40, 1-9.● Crites R.,Tchobanoglous G. 1998. Small and decentralized wastewater managment systems. McGraw-Hill Series

in Water Ressources and Environmental Engineering, pp.1084.● Drizo A. (1997), Phosphate and ammonium removal by constructed wetlands with horizontal subsurface flow,

using shale as a substrate.;Wat. Sci.Tech. 35, 95-102.● Duchemin J. (1994), Effluents domestiques et phosphore: le rendement des filière d’assainissement autonome, in

Phosphore des villes… Phosphore des champs – journée d’échanges techniques du 13 décembre 1994, Ministèredes Affaires Sociales de la Santé et de la Ville, DDASS d’Ille-et-Vilaine, DDASS de Loire-Atlantique, França, Derval.

● EC Life project (1997), Guidelines for constructing reedbeds for environmental improvement applications.Experience from the Somerset Levels and Moors, UK and the Parc des Marais du Cotentin et du Bassin, France.Life Project 92-1/UK/026.

● EPA (1988), Design Manuel. Constructed Wetlands and Aquatic Plant Systems for Municipal WastewaterTreatment, EPA/625/1-88/022.

● European Investiment Bank (1998), Design Manual for Waste Stabilisation Ponds in Mediterranean Countries,Mediterranean Environmental Technical Assistance Programme.

● Jensen, P.D. et al (1994), Cold Climate constructed wetlands, 4th International Conference on Wetlands systemsfor water pollution control, Guangzhou, China.

● Johansson L. (1999), Industrial by-products and natural substrata as phosphorus sorbents;Env.Tech. 20, 309-316.● Kadlec, R.H. Knight R.L., Vymazal J., Brix H., Cooper P., Haberl R. (2000) Constructed Wetlands for Pollution

Control. Processes, Performance, Design and Operation. IWA Publishing, Scientific and Technical Report N°8.● Lassus C et al (1998), Objectif Epuration - Le lagunage Naturel: conception et réalisation – Les règles de l’art,

Agence de l’Eau Seine-Normandie, CEMAGREF, UTC.● Marsteiner (1996), The influence of macrophytes on subsurface flow wetland hydraulics, 5th International

Conference on Wetland Systems for Water Pollution Control,Viena.● Racault Y. et al. (1997), Le lagunage naturel: les leçons tirées de 15 ans de pratique en France, CEMAGREF, SATE-

SE, ENSP,Agences de l’Eau.● Radoux M., Cadelli D., Nemcova M., Ennabili A., Ezzahri J., Ater M. (2000), Optimisation of natural wastewater

treatment technologies in the MHEA‚ experimental centre in M’Diq, Mediterranean coast of Morocco. 7thInternational Conference on Wetlands Systems for Water Pollution Control, Florida, USA.

● Strecker, E.W., Kersnar J.M., Driscoll, E.D., Horner R.R. (1992),The use of wetlands for controllingstormwater pol-lution, EPA/600 Washington D.C.,The Terrene Institute.

● Vymazal, J. et al (1998), Constructed wetlands for wastewater trreatment in Europe, Backhuys Publisher, Leiden.● Wallace, S. Parkin, G. Cross C. (2000), Cold climate wetlands: Design & Performance. 7th International

Conference on Wetlands Systems for Water Pollution Control, Florida, USA.● Wetzel, R.G. (1993), Constructed Wetlands: Scientific Foundations are Critical, in Moshiri, G.A., Constructed

Wetlands for Water Quality Improvement, Lewis Publishers.● Zhu, T. Jenssen, P.D. et al (1996), Phosphorus sorption and chemical characteristics of lightweight aggregates

(LWA) - potential filter media in treatment wetlands, 5th International Conference on Wetland Systems for WaterPollution Control,Viena



● Radoux M., Cadelli D., Nemcova M., Ennabili A., Ezzahri J.,Ater M. (2000), Optimisation of natural wastewater tre-atment technologies in the MHEA‚ experimental centre in M’Diq, Mediterranean coast of Morocco. 7thInternational Conference on Wetlands Systems for Water Pollution Control, Florida, USA.

● Strecker, E.W., Kersnar J.M., Driscoll, E.D., Horner R.R. (1992), The use of wetlands for controllingstormwaterpollution, EPA/600 Washington D.C.,The Terrene Institute.

● Vymazal, J. et al (1998), Constructed wetlands for wastewater trreatment in Europe, Backhuys Publisher, Leiden.

● Wallace, S. Parkin, G. Cross C. (2000), Cold climate wetlands: Design & Performance. 7th InternationalConference on Wetlands Systems for Water Pollution Control, Florida, USA.

● Wetzel, R.G. (1993), Constructed Wetlands: Scientific Foundations are Critical, in Moshiri, G.A., ConstructedWetlands for Water Quality Improvement, Lewis Publishers.

● Zhu, T. Jenssen, P.D. et al (1996), Phosphorus sorption and chemical characteristics of lightweight aggregates(LWA) - potential filter media in treatment wetlands, 5th International Conference on Wetland Systems for WaterPollution Control,Viena.

Luxemburgo: Serviço das Publicações Oficiais das Comunidades Europeias, 2001

ISBN 92-894-1690-4

© Departamento Internacional da Água

ISBN 92-894-1690-4


RESU

MO A Direcção-Geral do Ambiente da Comissão pretende apoiar a divulgação dos processos extensivos de

depuração, mediante o desenvolvimento de consultorias e trocas de informações técnicas. Este guia e odesenvolvimento de meios de ajuda, tais como, os fundos estruturais e os fundos de coesão são exem-plos disso.

O presente documento menciona apenas as tecnologias intensivas e aborda sobretudo as tecnologiasextensivas de tratamento. Estas últimas ocupam, por definição, maiores superfícies que os processosintensivos convencionais concebidos para as grandes aglomerações. No entanto, os custos de investi-mento dos processos extensivos são, regra geral, inferiores e as condições de exploração mais simples,mais flexíveis, comportando menos gastos de energia. Finalmente, estas tecnologias requerem menosmão-de-obra e pessoal menos especializado que as tecnologias intensivas.

Estas tecnologias podem ser aplicadas nas várias configurações europeias que não excedam uns milharesde habitantes equivalentes.Ao ler o presente documento, é preciso ter presente, que as tecnologias aquitratadas não podem ser utilizadas para capacidades superiores a 5 000 h.e., a não ser em circunstânciasexcepcionais.

Após uma recapitulação dos objectivos a cumprir pelas pequenas e médias aglomerações e uma apre-sentação rápida dos diferentes sistemas chamados intensivos, são descritas, mais em pormenor, as segu-intes tecnologias:

� infiltração percolação;

� filtros de plantas com escoamento vertical;

� filtros de plantas com escoamento horizontal;

� lagoas sem arejamento;

� lagoas com arejamento;

� combinação de diferentes processos extensivos.

A fim de ajudar na escolha de um processo, uma comparação destas diferentes técnicas é efectuada combase nos seguintes critérios:

� qualidade das descargas;

� vantagens e inconvenientes;

� área disponível;

� permeabilidade do solo;

� adaptabilidade dos processos às condições climáticas;

� custos.

O f f i c eInternationald e l ' E a u

★

★

★★

★★

★★★

★

★★

Europäische Kommission

Concepção gráfica:Faurbourg com

munication 33.5.55.79.54.00.M

aqueta :F.RA

NSO

NN

ETT

E - OIEau Paris 33.3.1.44.90.88.60

http://europa.eu.int

http://www.oieau.org

http://www.eaufrance.tm.fr http://www.cemagref.fr

SERVIÇO DAS PUBLICAÇÕES DAS COMUNIDADES EUROPEIAS

L-2985 Luxemburg

14K

H-39-01-861-D

-C

http://www.environnement.gouv.fr

Direction de l’Eau


processos extensivos de tratamento das aguas residuais

Documents