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Curitiba, junho de 2015. APLICABILIDADE DOS WETLANDS CONSTRUÍDOS NO TRATAMENTO DESCENTRALIZADO DE ESGOTOS Pablo Heleno Sezerino Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC

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Curitiba, junho de 2015.

APLICABILIDADE DOS WETLANDS CONSTRUÍDOS

NO TRATAMENTO DESCENTRALIZADO DE ESGOTOS

Pablo Heleno Sezerino

Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC

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Pequenas coletividades

Coleta

Transporte

Tratamento

Disposição final !

Loteamentos

ETE Compacta ETE Natural

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Sistema individual

Coleta

Transporte

Tratamento

Disposição final

Alternativa Compacta

Lote

Alternativa Natural

NBR 7229/93

NBR 13969/97

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Conceito do deficit em saneamento

básico adotado no Plansab

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Racionalização do uso dos recursos públicos, humanos e

naturais;

Ativação de capacidades ociosas disponíveis nas

comunidades;

Incentivo à criatividade social voltada para a formulação e

adoção de tecnologias apropriadas às condições

específicas da comunidade.

PHILIPPI (2000)

Proposições do Saneamento Descentralizado

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Qual tecnologia?

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7

Wetlands construídos

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Wetlands construídos

Fonte: Adaptado de Vymazal e Kroepfelová (2008)

Plantas flutuantes

Escoamento subsuperficial

Wetlands construídos

Escoamento superficial

Plantas emergentes

Plantas submersas

Horizontal

Descendente

Sistema híbrido

Plantas com folhas

flutuantes

flutuantes

Vertical

Ascendente

Ciclos de inundação e

esvaziamento

WCV-MFS

Modificado

Fundo

Saturado

WCV-D

WCH

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WCH

1) afluente; 2) macrófitas; 3) impermeabilização; 4) zona de entrada; 5) tubulação de alimentação;

6) material filtrante; 7) sentido do fluxo; 8) zona de saída; 9) tubulação de coleta; 10) controlador de nível.

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Dimensionamento WCH

tKCo

CeT exp onde:

Ce = concentração efluente em termos de DBO5 (mg.L-1)

Co = concentração afluente em termos de DBO5 (mg.L-1)

KT = constante de reação da cinética de primeira ordem – dependente da temperatura T (d-1)

t = tempo de retenção hidráulico (d)

(i) Modelos oriundos da cinética de primeira ordem aplicável aos reatores tipo pistão:

npK

CeCoQA

T

lnln onde:

A = área superficial requerida (m2)

Q = vazão afluente (m3.d-1)

Co = concentração afluente em termos de DBO5 (mg.L-1 = g.m-3)

Ce = concentração efluente em termos de DBO5 (mg.L-1 = g.m-3)

KT = obtida pela equação 3 (d-1)

n = porosidade do material filtrante (m3 vazios.m-3 material)

p = profundidade média do filtro (m)

(ii) Critério empírico de relação área/pessoa (m2/pessoa): 1 a 5 m2/pessoa

(iii) Critério empírico de carregamento orgânico e hidráulico (gDQO/m2.dia e mm/d): variável !

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WCH – GESAD/UFSC

Polimento de Lagoas Facultativas

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Desempenho do tratamento

12

WC HORIZONTAL

- remoção de 90% de DBO5;

- remoção de 90% de SS;

- remoção de 20% de amônia;

- remoção de 30% de fósforo.

Para relação ͌ 2 m2/pessoa

POSSIBILIDADES

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Limites

13

WC HORIZONTAL

Carga transversal aplicada de no máximo

16 gSS.m-2seção transversal.d

-1, para a manutenção de remoções

superiores a 65% e 80% para DQO e SS, respectivamente

LIMITES

Colmatação !

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Limites

14

WC HORIZONTAL Colmatação !

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WCV-D

1) afluente; 2)macrófitas; 3)material filtrante; 4) tubulação de alimentação;

5) sentido do fluxo; 6) tubulação de coleta; 7) impermeabilização;

8) controlador de nível; 9) efluente final.

WCV-MFS

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Aplicação intermitente (3 vezes ao dia; de 8 em 8hs)

Taxa hidráulica = 230 mm/d

41 gDQO/m2.d

15 gSS/m2.d

12 gNTK/m2.d

Areia (d10 = 0,20mm; U = 4,9) – profundidade de 60cm

4 mudas Typha domingensis/m2

Relação de 1,2 m2/pessoa

Dimensionamento WCV-D

(ii) Carregamento superficial (Sezerino, 2006)

(i) Balanço de Oxigênio (Platzer, 1999):

Balanço O2 - equações:

demanda O2 (g/d) = (0,85 * 0,7 * DQOaflu) + (4,3*NTKaflu) - (0,1*2,9*NTKaflu)

convecção O2 (g/d) = 0,3*Q*1000

difusão O2 (g/d) = 1* área prevista * [24 - (1,5 * núm aplicações)]

balanco = convecção O 2 (g/d) + difusão O 2 (g/d) - demanda O 2 (g/d) > 0

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Dimensionamento WCV-MFS

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Monitoramento em escala real de WC

operados em alta e baixa carga orgânica

Data

Nível

Status B1

Status B2

27/06/2014 13:00:00

Trabalho

Desligado

Desligado

27/06/2014 13:19:44

Trabalho

Desligado

Ligado

27/06/2014 13:49:44

Trabalho

Desligado

Desligado

27/06/2014 14:00:00

Trabalho

Desligado

Desligado

27/06/2014 15:00:00

Trabalho

Desligado

Desligado

27/06/2014 15:22:03

Alarme

Desligado

Desligado

27/06/2014 15:22:08

Alarme

Ligado

Ligado

27/06/2014 15:39:42

Trabalho

Desligado

Desligado

27/06/2014 15:49:45

Trabalho

Desligado

Desligado

27/06/2014 16:19:45

Trabalho

Ligado

Desligado

SCADAweb® (Supervisory Control And Data Acquisition)

Fonte: Extraído de software de sensoriamento remoto disponibilizado pela

empresa operadora das estações.

Sistema 1: WCV-D: Alta carga orgânica aplicada

Sistema 2: WCV-MFS: Baixa carga orgânica aplicada

Vazão de saída

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WC VERTICAL

pH = 6,29 ± 0,35

DQO = 72%

NH4-N = 78% com nitrificação de 73%

SS = 70% de remoção

POSSIBILIDADES

Critérios de Sezerino (2006)

Para relação ͌ 1,2 m2/pessoa

Desempenho do tratamento

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Desempenho de WC

operados em alta e baixa carga orgânica

17 a 82 gDQO/m2.dia Alta carga – MCV-D

7 a 20 gNH4-N/m2.dia

3 a 8 gSS/m2.dia

64% remoção média

32% remoção média

21% remoção NH4-N foi nitrificação

1º semestre 2014

Baixa carga – MCV-MFS 1,5 a 3,8 gDQO/m2.dia

0,5 a 1,6 gNH4-N/m2.dia

0,3 a 0,6 gSS/m2.dia 1º semestre 2014

90% remoção média

93% remoção média

29% remoção NH4-N foi nitrificação

E.coli em torno de 105 NMP/100mL

E.coli em torno de 103 NMP/100mL

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Desempenho WCH e WCV

21

DESEMPENHO DE TRATAMENTO 100 trabalhos publicados no BR entre 1999-2011

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22

DESEMPENHO DE TRATAMENTO 100 trabalhos publicados no BR entre 1999-2011

Desempenho WCH e WCV

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Limites

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WC VERTICAL

Remoção de Fósforo LIMITES

0,032

0,146

0,014

0,09

y = 0,0059e0,0455x

R2 = 0,984

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

0,16

0,18

0 10 20 30 40 50 60 70 80

concentração de PO4-P (mg/L)

Massa a

dso

rvid

a (m

g d

e P

O4-P

/g a

reia

seca)

Curva de adsorção de fósforo dissolvido

reativo obtida com ensaio junto a areia

Remoção de Coliformes

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Avaliação comparativa

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Parâmetros WCV-D

Alta carga

WCV-MFS

Baixa carga

Filtro de

areia ABNT

(1997)

Vala de

filtração ABNT

(1997)

NBR 13.969

(1997)**

Resolução

CONAMA

430/2011

Lei nº

14.675/2009

Remoção Média

(%)

Conc.

(mg/L)

Média

(%)

Conc.

(mg/L) Mín – Máx Mín – Máx Mín - Máx Mín – Máx Mín – Máx

pH - 6,3 - 6,5 - - 6 – 9 5 - 9 6 – 9

DQO 75% 179 93% 18 40 – 75% 40 – 75% Inferior a

150 mg/L ND ND

DBO520 88% 48 97% 5 50 – 85% 50 – 80%

Inferior a

60 mg/L

120 mg/L

ou

Eficiência

de remoção

de 60%

60 mg/L ou

Eficiência de

remoção de

80%

SS 83% 22 94% 3 ND ND

Eficiência

de remoção

de 20%

ND

N-NH4+ 47% 54 93% 3 50 – 80% 50 – 80% - 20 mg/L ND

N-NO3- - 17 - 11 30 – 70% 30 – 70% - ND ND

P-PO43- 63% 10 93% 1 30 – 70% 30 – 70% - ND

*Eficiência

de remoção

de 75%

COMPARATIVO WCV com NBR 13.969/97 e Legislações...

* Para lançamento em lagoas, lagunas e estuários;

** Para lançamento nas galerias de águas pluviais.

ND – não definido.

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Sistema Francês

27

Fonte: Damasceno (2013)

Fonte: Damasceno (2015)

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Sistema Francês

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Fonte: Damasceno (2013)

Eficiência (%): DQO: 79 ± 3

SS: 86 ± 3 NTK: 58 ± 5

Eficiência (%) global: DQO: 90 ± 3 SS: 94 ± 3 NTK: 85 ± 5

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Necessidades

Gerenciamento do LODO;

Serviços especializados de operação de ETE pequeno porte;

Tarifação destes serviços;

Controle de qualidade – Operador / órgãos de controle;

Tendências do uso racional da água

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Controle institucional !

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Funções da Gestão

do Saneamento

Básico

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Vem aí... 32

3º Simpósio Brasileiro sobre

Wetlands Construídos

http://www.fiq.unl.edu.ar/conferenciahumedales2016/