Issuu on Google+

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.

Sistema de tratamento de Águas Residuais Urbanas por Plantas Macrófitas para uma casa de campo 2008

Página 1


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.

Figura 1 – Balanço biológico do sistema

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.

Sistema de tratamento de Águas Residuais Urbanas por Plantas Macrófitas para uma casa de campo 2008

Página 2


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

Sistema de tratamento de Águas Residuais Urbanas por Plantas Macrófitas para uma casa de campo 2008

Página 3


 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.

Figura 3 – pormenor em planta da fossa séptica e distribuidor de efluente primário no leito das macrófitas

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.

Sistema de tratamento de Águas Residuais Urbanas por Plantas Macrófitas para uma casa de campo 2008

Página 4


Figura 4 – corte transversal do leito das

macrófitas

para

tratamento

secundário

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.

Figura 5 – Exemplo de macrófitas

Figura 6 – Exemplo de macrófitas

do género Typha

do género Phragmites

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. Sistema de tratamento de Águas Residuais Urbanas por Plantas Macrófitas para uma casa de campo 2008

Página 5


 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.

Figura 7 – pormenor em corte do

Figura 8 – pormenor em planta do

tanque de águas recuperadas

tanque de águas recuperadas

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.

Sistema de tratamento de Águas Residuais Urbanas por Plantas Macrófitas para uma casa de campo 2008

Página 6


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  3.2

2,36 m³

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

Sistema de tratamento de Águas Residuais Urbanas por Plantas Macrófitas para uma casa de campo 2008

Página 7


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.

Quadro 1 – Eficiências típicas de leitos de macrófitas para tratamento secundário

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

Parâmetro

Eficiência

CBO5

> 70%

CQO

70%

SST

80 – 90%

N

Variável

P

Variável

Patogénicos

1 a 4 Log

secundário de efluentes domésticos. 5.

Concretização do projecto Em 2008, iniciou-se a construção do sistema de tratamento de águas residuais.

Figura 9 – vista em corte do sistema de tratamento de águas residuais

Sistema de tratamento de Águas Residuais Urbanas por Plantas Macrófitas para uma casa de campo 2008

Página 8


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

Sistema de tratamento de Águas Residuais Urbanas por Plantas Macrófitas para uma casa de campo 2008

Página 9


As vรกrias fases do enchimento (seixo, gravilha, areia e terra)

Sistema de tratamento de รguas Residuais Urbanas por Plantas Macrรณfitas para uma casa de campo 2008

Pรกgina 10


ETAR de Macrófitas