tratamento de esgotos por disposiÇÃo no solo · dimensionamento de etes tratamento por...

Encontro Técnico - 2003

DIMENSIONAMENTO DE ETEsTRATAMENTO POR

DISPOSIÇÃO NO SOLO

Aníbal Oliveira Freire / DTDTSandra Parreiras P. Fonseca / DVSD

INTRODUÇÃO


ETE-ROÇAS NOVAS/CAETÉ

ROÇAS NOVAS : 1500 habitantes


ROÇAS NOVAS/CAETÉ


CIDADE DO MÉXICO

20 Milhões de habitantes


NEWMANCalifórnia

USA

15 000 hab


METODOLOGIA DE DIMENSIONAMENTO

SISTEMAS DE TRATAMENTO DE ESGOTO POR DISPOSIÇÃO NO SOLO

ESCOAMENTO SUPERFICIAL NO SOLO

INFILTRAÇÃO LENTA (FERTI - IRRIGAÇÃO)

INFILTRAÇÃO RÁPIDA

INFILTRAÇÃO SUB-SUPERFICIAL


ESCOAMENTO SUPERFICIAL

Fonte: adaptado de von Sperling (1996).

(SOLOS IMPERMEÁVEIS)


Clima QuenteClima ModeradoClima Frio

6-80,33-0,404-60,20-0,3340,16-0,2Secundário

6-80,33-0,403-60,16-0,3320,08-0,1Células aeradas(1-d Detenção)

5-70,25-0373-50,16-0,2520,07-0,1Preliminar/Primário

cm.d-1m3.h-1.m-1cm.d-1m3.h-1.m-1cm.d-1m3.h-1.m-1Pré-tratamento aplicado

TAXAS DE APLICAÇÃO PARA ESCOAMENTO SUPERFICIAL NO SOLO

Fonte: REED (1995)


Variação da fração de DBO remanescente em razão do comprimento dafaixa para o tratamento, por escoamento superficial, do efluente do tratamento primário. (USEPA, 1984).

INFILTRAÇÃO LENTA: FERTIRRIGAÇÃO

- TIPO 1 = Máximo esgoto / mínima áreaFator limitante: capacidade hídrica do terreno ou nitrogênio. Objetivo: tratamento de esgoto.

Fonte: adaptado de vOn Sperling(1996).

(SOLO: SEMI-PERMEÁVEL) - Projeto similar a irrigação convencional (NPK)

- TIPO 2 = Mínimo esgoto / Máximo de áreaObjetivo: agrícola; irrigar máxima área e otimizar o reuso.


INFILTRAÇÃO RÁPIDA

Solo: arenosoOBJETIVOS:

Recarga subterrânea;Estocagem temporária no aqüífero;Recuperação da água por drenagem e reuso ou descarga; eImpedir entrada intrusão salina.

Fonte: adaptado de vOn Sperling(1996).


INFILTRAÇÃO SUB-SUPERFICIAL

Fonte: adaptado de von Sperling (1996).


CUSTOS MÉDIOS DE IMPLANTAÇÃO DE SISTEMAS DE TRATAMENTO SIMPLIFICADOS

Modelo da ETENº de

UnidadesCusto nédio / hab.

(R$)

RAFA 01 9,97

RAFA + FILTRO 04 36,75

RAFA + DISPOSIÇÃO NO SOLO 03 22,76

DISPOSIÇÃO NO SOLO* 07 23,32

LAGOAS 04 51,22

TANQUE SÉPTICO + FILTRO ANAERÓBIO

01 54,00

Fonte: FREIRE e REZENDE (2001). *Incluindo reformas ETE (Tanque séptico-filtro anaeróbio)


VANTAGENS DO SISTEMA DE DISPOSIÇÃO NO SOLO

Baixo custo de implantação;

Boa eficiência;

Produção agrícola;

Fácil operação;

Sem custo de energia


METODOLOGIA DE DIMENSIONAMENTOE OPERACIONALIZAÇÃO


Tratamentopor

Disposiçãono solo

Planta

Água residuária

Solo

Condiçõesclimáticas

Projeto e obraMonitoramento

Custo e BenefícioR$ ???

ATENDERPlanejamento Estratégico Projeto e obra

Não Monitorar

METODOLOGIA DE DIMENSIONAMENTO

PROPOSTA / IMPLANTAÇÃO

Avaliar, adequar a

metodologia USEPA (1984)

existente para condições

edáfo-climáticas brasileiras;

Monitorar a degradabilidade

do solo; risco de contaminação

do lençol freático; e

Eficiência do tratamento de esgoto por disposição no solo .


TratamentoPor

Disposiçãono solo

Planta

Água residuária

Solo

Condiçõesclimáticas

DISPOSIÇÃO NO SOLODISPOSIÇÃO NO SOLO

DIMENSIONAMENTO/IMPLANTAÇÃODIMENSIONAMENTO/IMPLANTAÇÃO MONITORAMENTOMONITORAMENTO

COPAMCOPAM OMSOMS

Material FlutuanteMaterial Flutuante

Óleos mineraisÓleos minerais

Óleos vegetais e gordurasÓleos vegetais e gorduras

DBO5DBO5

pHpH

Regime de lançamentoRegime de lançamento

Sólidos em suspensãoSólidos em suspensão

FAO 47FAO 47

Saúde PúblicaSaúde Pública

CECE

RASRAS

Toxidez(Na, B, Cl, metais)

Toxidez(Na, B, Cl, metais)

pHpH

NitrogênioNitrogênio

BicarbonatosBicarbonatos

EPAEPA

CRITÉRIOS PARA USO DE ESGOTO NA AGRICULTURA - OMS (1989)

Categoria Tipo de irrigação e cultura

Grupos de risco (ovos.L-1) (org./100 mL)

A

Culturas a seremconsumidas cruas, campos de esporte, parques e jardins

Agricultores, consumidorese público em

geral.

< 1 < 1.000

B

Culturas processadasindustrialmente, cereais, forragens, pastagens, árvores.

Agricultores < 1 recomendação

C

Irrigação localizada de plantas da categoria B na ausência de riscospara os agricultores e público em geral

Não aplicável Nãoaplicável Não aplicável


CRITÉRIOS PARA USO DE ESGOTO NA AGRICULTURA – EPA (1992)

Tipo de Irrigação e Cultura Processo de tratamento Qualidade do efluente

Culturas alimentícias nãoprocessadas comercialmenteIrrigação superficial ou poraspersão de qualquer cultura, incluindo culturas a seremconsumidas cruas

Secundário + filtração + desinfecção

Organismospatogênicos ND

Irrigação superficial de pomares e vinhedos

Secundário + desinfecção

Coliformes fecais≤ 200/100 mL

Pastagens para rebanhosde leite, forrageiras, cereais, fibras e grãos.

Secundário + desinfecção

Coliformesfecais

≤ 200/100 mL

Irrigação, campos de esporte, parques, jardins e cemitérios.

Secundário + filtração + desinfecção

Organismospatogênicos ND

DISPOSIÇÃO NO SOLO / PROPOSTODISPOSIÇÃO NO SOLO / PROPOSTO

DIMENSIONAMENTO/IMPLANTAÇÃODIMENSIONAMENTO/IMPLANTAÇÃO MONITORAMENTOMONITORAMENTO

EsgotoEsgoto SoloSolo PlantaPlanta

CE e pHCE e pH

DBODBO

DQODQO

N-orgN-org

P-orgP-org

E.coliE.coliOvos dehelmintosOvos dehelmintos

LFLF

TexturaTextura

MOMO

pHpH

P e KP e K

Ca, Mg e NaCa, Mg e Na

CTCCTC

Atividade biológica

Atividade biológica

Matéria secaMatéria seca

Proteína BrutaProteína Bruta

P e KP e K

Ca, Mg e NaCa, Mg e Na

DigestibilidadeIn vitro

DigestibilidadeIn vitro

E.coliE.coli

TaeniaSaginataTaenia

Saginata

Temp.Temp.

CECE

pHpH

ODOD

NitratoNitrato

P-totalP-total

E.coliE.coli

Água residuáriaÁgua residuária

Vazão, taxa, áreaVazão, taxa, área

BiomassamicrobianaBiomassamicrobiana

Temp.Temp.

solo, cultura e LFsolo, cultura e LF

MODELAGEMMODELAGEM

Escoamento superficial


Escoamentovertical

Escoamentovertical

OBRAOBRA

SSTSST

Parâmetros projeto

Parâmetros projeto

FRENTE DE MOLHAMENTO

DedosFingering

Escoamento superficialEfluente tratado

Esco

amen

to v

ertic

al

Lençol freático


METODOLOGIA PROPOSTA

Escoamento superficial (Método UCD)

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−= x

qk exp A

CC

'n

''

0

xEPA (1981), esgoto doméstico,válido para taxas de aplicaçãona faixa de 0,08 a 0,24 m3h-1m-1.

Cx = concentração de DBO5 à distância x na rampa (mg·L-1);C0 = concentração de DBO5 no início da rampa (mg·L-1);A‘ = coeficiente de ajuste (igual a 0,72);k‘ = coeficiente de ajuste (igual a 0,01975 m·h-1);q = taxa de aplicação (m3·h-1·m-1 de largura da rampa);n‘ = coeficiente determinado empiricamente (igual a 0,5); ex = distância na rampa de escoamento (m).


Coeficientes k e n sugeridos para o modelo exponencial de remoção de DBO5 com respectivos coeficientes K, relações Cx/C0 calculados.0

Coeficientes Estágio 1 (x < 9 m)

Estágio 2 (x > 9 m)

k n K Cx/C0Remoção

(%)

0,15 a 0,20 0,52593 -0,63523 0,2124 0,000051 99,99

0,25 a 0,30 0,00604 2,39273 0,1837 0,000185 99,98

Loures 0,24 a 0,48 0,00195 2,31541 0,0531 0,066013 93,40

CoraucciFilho

AutorTaxa de

aplicação(m3h-1m-1)

Nota: Coraucci Filho (declividade das faixas de 4%) e

Loures (declividade das faixas de 2%)


METODOLOGIA PROPOSTAEscoamento vertical - Modelo de Green Ampt

Descreve a infiltração de água no solo;

Considera uma cargade água constante na superfície, solo homogêneo e profundidade infinita; e perfil de umidade do solo saturado desde a superfície atéa profundidade da frente de umedecimento.


METODOLOGIA PROPOSTAEscoamento vertical - Modelo de Green Ampt

( ) ( )⎥⎦⎤

⎢⎣

⎡−Ψ

+−Ψ−=is

iststItItKθθ

θθ )(1ln)(

Ks = condutividade hidráulica do meio saturado (L.T-1);t = tempo (T);I = infiltração acumulada (L);ψt = potencial total de água no solo (L);θs = umidade volumétrica ao longo da profundidade z, (L3.L-3); eθi = umidade volumétrica presente no solo antes do início da

infiltração, (L3.L-3).



CONDIÇÕES DE CAMPO

ETE’s EXPERIMENTAIS NA UFV


MUNICÍPIOETE’s IMPLANTADAS

POP. DESCRIÇÃOCUSTO/hab (R$)

Varzelândia / Sede 7.002 EEE, TP, RAFA, Disp.solo 25,00

Comercinho/Retiro Soldado 500 TP, Disp. Solo 40,00

Indaiabira / Sede 1.50002Tanq.Séptico, filtro anaeróbio, Disp.Solo

24,55

Francisco Badaró/Sede 2.100 EEE, TP, RAFA, Dip. solo 20,00

Rio Prado / Sede 3.200 EEE, TP, Disp.Solo 7,19

Novo Cruzeiro / Sede 6.000 TP, Disp. solo 8,22

FONTE: FONSECA (2000), FREIRE e REZENDE (2001).

RESULTADOS

ETE INDAIABIRA Fossa, Filtro, Escoamento

Superficial no Solo


AGUAS VERMELHAS:

3 000 hab RAFA +


ETE VARZELÂNDIA / DTJB - 2003


6000 habitantes

ETE NINHEIRADTSA: 2500 hab


ICARAÍ DE MINAS

STO ANTONIO DO RETIROFossa Séptica + Filtro + Solo


NOVO CRUZEIRO 6 000 hab

CANABRAVA João Pinheiro


CONCLUSÕES e SUGESTÕES


Monitoramento das estações de tratamento de esgoto por disposição em operação pelaCOPASA e/ou em parceria com prefeituras.

Criação de Modelos Matemáticos, Software de Dimensionamento e monitoramento.

Criação de Manual de Implantação, Operação e Monitoramento de estação de tratamento de esgoto por disposição no solo.


PERGUNTAS E

SUGESTÕES

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