etar de macrófitas
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Sistema de tratamento de Águas Residuais Urbanas por Plantas Macrófitas para uma casa de campo -
2008
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Sistema de tratamento de Águas Residuais Urbanas por Plantas Macrófitas para
uma casa de campo
Goulart, J.P.L. - joaogoulart@sapo.pt
Resumo
De acordo com os Censos de 2001 do INE, cerca de 40% da população Portuguesa residia em
aglomerados com menos de 2000 habitantes (Ribeiro e Almeida, 2004).
Desta forma, a solução habitual para o tratamento das águas residuais domésticas de pequenos
aglomerados caracteriza-se por sistemas de fossa unifamiliar com infiltração no terreno, contribuindo
directamente para a contaminação dos lençóis freáticos.
Em alternativa, o presente estudo propõe uma solução ambientalmente sustentável, nomeadamente
através de:
• Qualidade do efluente, tendo em conta o meio receptor;
• Inexistentes consumos de energia, recursos e reagentes;
• Reduzidos encargos em operação e manutenção;
• Reutilização da água para rega de espaços verdes;
• Valorização ambiental da área envolvente, nomeadamente em termos visuais;
• Aceitação social.
Este documento destina-se a fornecer uma breve descrição de um Sistema de tratamento de Águas
Residuais Urbanas por Plantas Macrófitas com escoamento sub-superficial horizontal para uma
habitação unifamiliar.
Palavras-chave: sustentabilidade ambiental, tratamento de águas residuais urbanas, plantas
macrófitas.
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1. Introdução
O principal responsável pela decomposição de matéria orgânica é a bactéria. Estes
organismos unicelulares podem reproduzir-se a grande velocidade, a partir da matéria
orgânica disponível.
A capacidade de sobrevivência dentro de uma variedade de condições ambientais é uma
característica das bactérias. Há dois grupos, um é as chamadas Aeróbias, só vivem e se
reproduzem num meio que contém oxigénio molecular livre (atmosférico ou dissolvido na
água).
O outro grupo, as Anaeróbias, não necessitam de oxigénio livre e morrem quando estão em
ambiente com oxigénio.
As bactérias decompõem as substâncias orgânicas complexas dos esgotos (hidratos de
carbonos, proteínas e gorduras) em materiais solúveis.
Em condições anaeróbias, ocorre o seguinte processo: a matéria orgânica sedimentável
acumula-se e sofre um processo de digestão anaeróbio:
As bactérias produzem substâncias solúveis, utilizadas
como alimento dentro do ecossistema e que podem ser
convertidas em gases como o dióxido de carbono,
metano, gás sulfídrico e amónia, conforme figura 1.
O ambiente filtrante (brita, areia e terra) é responsável pela remoção de grande parte da
matéria orgânica como as gorduras e sabão.
Os filtros plantados com macrófitas, podem ser construídos empregando-se direcções de
fluxo hidráulico seguindo na horizontal e/ou na vertical, sendo que estas duas concepções de
fluxo diferem-se quanto aos objectivos propostos para o tratamento.
No presente caso aplica-se um conceito de reactor biológico de biofilme fixo, prevendo para
este uma remoção da matéria orgânica segundo a cinética de primeira ordem aplicável mais
especificamente em unidades de fluxo horizontal.
Figura 1 – Balanço biológico do
sistema
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2. Tipo de tratamento preconizado
De forma a optimizar o processo de tratamento tendo como objectivo primordial a depuração
e reutilização da água numa lógica de sustentabilidade ambiental, preconizou-se o seguinte
sistema:
� Tratamento primário
O sistema é constituído por fossa séptica de câmara única, recebendo o esgoto (aguas
negras e cinzentas) proveniente das instalações sanitárias e cozinha. Neste órgão, a
matéria orgânica sedimentará e sofrerá acção das bactérias anaeróbias.
O efluente decantado passará para a seguinte fase de tratamento através de descarga com
aspiração abaixo do nível a fim de minimizar a passagem de sólidos suspensos para o
órgão seguinte e consequente colmatação, assim como odores desagradáveis, conforme
figura 2.
Figura 2 – pormenor em corte da fossa séptica para tratamento primário
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� Tratamento secundário
O sistema é constituído por um leito de macrófitas baseado na interacção material
filtrante – macrófitas com escoamento sub-superficial horizontal (Seidel e Kirkutch,
1952).
As macrófitas contribuem para oxigenação do meio, devido a possuírem raízes e rizomas
extensos que favorecem o arejamento do solo e o consequente desenvolvimento de
microrganismos aeróbios, responsáveis pelos processos de oxidação da matéria orgânica.
Para além disso, as plantas contribuem para a condutividade hidráulica do meio, ao
formarem canais de escoamento preferencial à medida que as suas raízes e rizomas se
desenvolvem.
O efluente é descarregado numa das extremidades através de um tubo perfurado,
percolando de seguida ao longo do leito, conforme figura 3.
Por sua vez, o leito é constituído (ordenando de baixo para cima), por camadas de
gravilha, areia e por fim terra vegetal, conforme figura 4.
A camada de gravilha destina-se a facilitar a drenagem e evitar a colmatação do órgão. A
camada de areia assente sobre uma manta de geotextil permite a absorção dos nutrientes
por parte das raízes das macrófitas.
Por fim, a camada de terra servirá para fixar as plantas e proporcionar um acamamento
final à superfície.
Em ambas as extremidades do leito, recorreu-se à disposição de seixos para uma boa
drenagem.
Figura 3 – pormenor
em planta da fossa
séptica e distribuidor
de efluente primário no
leito das macrófitas
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Há ainda um sistema de ventilação constituída por tubos de PVC ligados aos tubos de
distribuição de forma a proporcionar o ambiente aeróbios.
À superfície serão plantadas macrófitas adaptadas ao clima da região e capazes de
suportar inundações frequentes das raízes e parte inferior do caule. As espécies a utilizar
serão do tipo Typha e Phragmites conforme figuras 5 e 6.
Durante a Primavera e o Verão, ocorre o desenvolvimento e crescimento das plantas. No
Outono e no Inverno verifica-se uma diminuição do seu crescimento, com morte de alguns
componentes das plantas, resultando num acréscimo de matéria orgânica no leito, o que pode
interferir nos processos de tratamento.
Figura 5 – Exemplo de macrófitas
do género Typha
Figura 6 – Exemplo de macrófitas
do género Phragmites
Figura 4 – corte
transversal do leito
das macrófitas
para tratamento
secundário
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� Reutilização da água
O sistema é constituído por um tanque para o armazenamento do efluente tratado
conforme figura 7 e 8. A adução foi concebida de forma a poder proporcionar uma
inundação controlada a montante, ou seja, existe uma curva de PVC virada para cima que
irá impor o nível de água no leito onde as plantas irão fornecer oxigénio e absorver os
nutrientes presentes no efluente primário conforme figura 4.
Salienta-se que para efeitos de manutenção do órgão, a curva poder-se-á virar para baixo,
vazando totalmente o tanque.
Existirá ainda uma bomba submersível para transferência da água armazenada para os
canais de superfície de forma a assegurar a rega das árvores de fruto.
3. Dimensionamento
O presente dimensionamento refere-se a uma casa de campo de uso não permanente.
Adoptaram-se as soluções construtivas mais económicas e fiáveis adequadas às exigências do
projecto.
Figura 7 – pormenor em corte do
tanque de águas recuperadas
Figura 8 – pormenor em planta do
tanque de águas recuperadas
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3.1 Fossa Séptica
Foi adoptada uma fossa séptica de forma cilíndrica de câmara única, considerando uma
população de 4 pessoas e para um intervalo entre limpezas de 2 anos.
Volume útil
Calculado pela fórmula:
Vu = P x (C x tr + Cld x (tl – td) + ((Clf - Cld) / 2) x td) / 1000
Sendo:
P = População do projecto: 4 pessoas
C = Capitação de águas residuais: 80 [litros/ hab. x dia]
Clf = Capitação de lamas frescas: 0,45 [litros/ hab. x dia]
Cld = Capitação de lamas digeridas: 0,11 [litros/ hab. x dia]
tr = Tempo de retenção: 3 [dias]
tl = Tempo entre limpezas: 720 [dias]
td = Tempo digestão de lamas: 60 [dias]
Vu = 4 x (80 x 3 + 0,11 x (720 - 60) + ((0,45 – 0,11) / 2) x 60) / 1000 = 1,29 m³
Dimensões da fossa séptica: Diâmetro = 1,0 metros;
Profundidade = 1,5 metros;
Volume útil adoptado ���� 2,36 m³
3.2 Leito de macrófitas
Devido à ausência de espaço, foi adoptada um conceito de órgão quadrangular. Em condições
normais seria recomendável a disposição rectangular de forma a aumentar o tempo de
contacto do efluente primário.
Área útil
Calculado pela fórmula: Au = 1 x P
Sendo:
P = População do projecto: 4 pessoas
Au = 1 x 4 = 4 m²
Área útil adoptada ���� 4 m²
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4. Expectativas para a eficiência do tratamento
Os principais mecanismos de remoção de poluentes identificados em leitos de macrófitas
incluem sedimentação, filtração, absorção pelas plantas e a degradação por acção de
microrganismos presentes no meio de enchimento do leito.
Dado que este tipo de tratamento assenta em processos
naturais, as eficiências de tratamento podem variar ao longo
do tempo. No quadro 1 apresentam-se algumas gamas de
eficiência para alguns dos principais poluentes
correspondentes a leitos de macrófitas para tratamento
secundário de efluentes domésticos.
5. Concretização do projecto
Em 2008, iniciou-se a construção do sistema de tratamento de águas residuais.
Parâmetro Eficiência
CBO5 > 70%
CQO 70%
SST 80 – 90%
N Variável
P Variável
Patogénicos 1 a 4 Log
Quadro 1 – Eficiências típicas de leitos de
macrófitas para tratamento secundário
Figura 9 – vista em corte do sistema de tratamento de águas residuais
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Foram encontradas as soluções construtivas adequadas tendo como pressuposto a economia e
fiabilidade do sistema.
Relativamente à fossa, optou-se por anéis de betão em vez de fossa pré fabricada em PVC,
traduzindo desta forma uma economia de 70% nos custos iniciais.
O órgão foi acabado com um revestimento asfáltico de IMPERCOTE em duas de mão
cruzadas.
O leito de macrófitas inicialmente previsto em tela plástica assente no terreno, acabou por ser
feito em tijolo travado e rebocado, base em betonilha forte e acabamento igualmente
asfáltico.
O tanque de águas recuperadas é exactamente igual à fossa.
Escavação para o leito de macrófitas, com
descarga da fossa em tosco
Execução das paredes do leito de macrófitas
Leito de macrófitas já rebocado
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As várias fases do enchimento (seixo, gravilha, areia e terra)
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