CENTRO UNIVERSITÁRIO DINÂMICA DAS CATARATAS
CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL
Missão: “Formar Profissionais capacitados, socialmente responsáveis e aptos a
promoverem as transformações futuras”
TRATAMENTO DE ESGOTO DOMÉSTICO ASSOCIADO A
DEJETOS SUÍNOS POR MEIO DE ZONA DE RAÍZES
JONAS RODRIGO DOS SANTOS
Foz do Iguaçu - PR
2013
JONAS RODRIGO DOS SANTOS
TRATAMENTO DE ESGOTO DOMÉSTICO ASSOCIADO A
DEJETOS SUÍNOS POR MEIO DE ZONA DE RAÍZES
Trabalho Final de conclusão de curso
apresentado à banca examinadora do
Centro Universitário Dinâmica das
Cataratas (UDC), como requisito para
obtenção do grau de Engenheiro
Ambiental.
Prof.(a). Ms. Orientador
Fernanda Rúbio
Foz do Iguaçu – PR
2013
(a):
Me
TERMO DE APROVAÇÃO
CENTRO UNIVERSITÁRIO DINÂMICA DAS CATARATAS
TRATAMENTO DE ESGOTO DOMÉSTICO ASSOCIADO A DEJETOS SUÍNOS
POR MEIO DE ZONA DE RAÍZES
TRABALHO FINAL DE CONCLUSÀO DO CURSO PARA OBTENÇÃO DO GRAU
DE BACHAREL EM ENGENHARIA AMBIENTAL
Acadêmico (a): Jonas Rodrigo dos Santos
Orientadora: Ms. Fernanda Rúbio
Nota Final
Banca Examinadora:
Prof.(ª). Ms.
Prof.(ª). Ms.
Foz do Iguaçu, 11 de Novembro de 2013.
DEDICATÓRIA
A toda minha família, em especial meus pais que mesmo longe, sempre estiveram presentes me
apoiando.
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus por me dar força e saúde para concluir esta etapa que esta
prestes a encerrar.
Aos meus pais por estarem sempre me apoiando e me incentivando, pois sei o
quanto foi difícil para eles e para eu sair de casa para cumprir estes anos de
estudos.
À minha tia Eni e a meu tio Anibel por me garantir moradia durante todo o período de
faculdade, pois sem eles não seria possível o ingresso ao curso.
À minha orientadora Fernanda Rúbio que sempre dedicou seu tempo para
acompanhamento deste projeto mostrando-se sempre muito interessada.
Ao Luiz Gollin, representante da Ecovitalle Soluções Ambientais por prestar apoio
durante a aplicação deste projeto e financiar as análises realizadas.
Ao programa aquaIGUAÇU por realizar análises sem algum custo, prestando apoio
ao projeto.
Aos grandes irmãos, pois estes são mais que amigos, Augusto, Marcos, Marlon e
Vinícius que sempre apoiaram e estiveram juntos nesta jornada.
DOS SANTOS, Jonas Rodrigo. Tratamento de Esgoto Doméstico Associado a
Dejetos Suínos por meio de Zona de Raízes. Foz do Iguaçu, 2013. Projeto de
Trabalho Final de Graduação - Centro Universitário Dinâmica das Cataratas.
RESUMO
O lançamento de esgoto bruto ao meio ambiente causa vários impactos ambientais,
tanto aos recursos hídricos, quanto ao solo e ainda insalubridade ambiental,
podendo ser foco de várias doenças. Desta forma, este trabalho teve por objetivo
realizar o tratamento do esgoto doméstico juntamente com os dejetos suínos
existentes em uma propriedade rural no município de Capanema – PR, por meio de
zona de raízes. O sistema foi constituído por cinco fases de tratamento, sendo: fossa
séptica, camada de rachão, onde foram plantadas Taboas (Typha sp.), pedras britas
e pedrisco, inseridas as bananeiras (Musa spp.) e por fim areia, onde foram
plantadas as taiobas (Xanthosoma sagittifolium). Os resultados demonstraram que
este tratamento é indicado para purificação do efluente estudado, já que houve
melhorias nos parâmetros de qualidade, sendo remoção de 95,2% de DQO, 95% de
DBO, 98,6% de Fósforo Total, 99,9% de Amônia, 98% de Sólidos Totais, 60% de
Sulfetos, 68,7% de Nitrato, 92,8% de Condutividade Elétrica, 82% de coliformes
termotolerantes, e ainda aumento do Oxigênio Dissolvido em cerca de 1.830%. Além
disso, todo o efluente gerado foi evapotranspirado, não havendo necessidade de
despejo ao ambiente. Problemas como proliferação de vetores, contaminação dos
recursos hídricos e do solo e geração de maus odores foram eliminados com a
aplicação deste projeto, além da melhoria do aspecto visual do local. Sendo assim a
inserção de dejetos suínos a esgoto doméstico tratados por zona de raízes refere-se
a um sistema de grande importância em zonas com falta de rede de tratamento de
esgoto, e onde não há viabilidade de construção de biodigestores devido ao número
reduzido de animais.
Palavras-Chave: Efluentes – Evapotranspiração – Fitorremediação.
DOS SANTOS, Jonas Rodrigo. Tratamento de Esgoto Doméstico Associado a
Dejetos Suínos por meio de Zona de Raízes. Foz do Iguaçu, 2013. Projeto de
Trabalho Final de Graduação - Centro Universitário Dinâmica das Cataratas.
.
ABSTRACT
The introduction of raw wastewater to the environment because various
environmental impacts both the water, and further ground as the unhealthy
environment , which may be the focus of many diseases. Thus, this study aimed to
carry out the treatment of domestic sewage waste along with pigs on a farm in the
municipality of Capanema - PR through the root zone . The system consisted of five
phases of treatment, and Septic Tank , rachão layer , where they were planted
Taboas ( Typha sp . ) , Stones and gravel gravel , inserted the banana ( Musa spp . )
And finally sand, which were planted the taiobas ( Xanthosoma sagittifolium ) . The
results show that this treatment is highly suitable for the purification of effluent
studied , since there decreases the quality parameters , and 95.2% removal of COD ,
BOD of 95% , 98.6% Total Phosphorus 99.9 % Ammonia , 98 % of Total Solids ,
Sulphide 60 % , 68.7 % nitrate , 92.8 % Electrical Conductivity , 82 % of fecal
coliform , and even increased OD at about 1,830 % . Additionally , the entire effluent
was evapotranspirado , no need to dump the environment . Problems such as the
proliferation of vectors , contamination of water resources and soil and generating
odors were eliminated with the implementation of this project , besides improving the
visual appearance of the site . Thus the insertion of manure wastewater treated by
the root zone refers to a system of great importance in areas with a shortage of
network sewage treatment, and there are no viable construction of digesters due to
the small number of animals .
Keywords: Effluents – Evapotranspiration – Water Purification.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Porcentagem da população que possuía saneamento básico nos
diferentes países no ano de 2011. ............................................................................ 18
Figura 2: Disposição dos dejetos suínos a céu aberto. ............................................ 36
Figura 3: Croqui da fossa séptica construída. .......................................................... 37
Figura 4: (A) constituição das paredes da fossa séptica, (B) parede da fossa séptica
após impermeabilização. ........................................................................................... 38
Figura 5: (A) Laje sendo montada, (B) parte externa da fossa séptica. ................... 38
Figura 6: Tanque de zona de raízes impermeabilizado. ........................................... 39
Figura 7: Croqui declividade para escoamento. ....................................................... 40
Figura 8: (A) Pedras utilizadas na primeira camada, (B) Primeiro compartimento da
estação preenchido com rochas................................................................................ 40
Figura 9: (A) Exemplo das pedras britas utilizadas, (B) Camada de pedras britas. . 41
Figura 10: (A) Exemplo do pedrisco utilizado na terceira camada, (B) Pedrisco
dentro do tanque da zona de raízes. ......................................................................... 41
Figura 11: (A) Areia utilizada como último filtro, (B) Areia dentro do tanque da zona
de raízes.................................................................................................................... 42
Figura 12: Tanque da zona de raízes com as camadas.. ......................................... 42
Figura 13: Cano de 100mm perfurado ..................................................................... 43
Figura 14: Primeira camada onde foram plantadas taboas ...................................... 43
Figura 15: (A) Cano de 300 mm perfurado, (B) Lateral do cano sem perfuração. .... 44
Figura 16: Bananeira já plantada dentro do cano estrategicamente perfurado. ....... 44
Figura 17: Bananeiras plantadas nas pedras britas e pedrisco ................................ 45
Figura 18: Mudas de Taiobas ................................................................................... 45
Figura 19: Croqui sistema completo. ........................................................................ 46
Figura 20: Canos de inspeção instalados ................................................................ 46
Figura 21: Níveis de DQO após as fases de tratamento. ......................................... 50
Figura 22: Níveis de DBO após as fases de tratamento. ......................................... 52
Figura 23: Níveis de fósforo total após as fases de tratamento................................ 54
Figura 24: Níveis de amônia após as fases de tratamento. ..................................... 55
Figura 25: Níveis do pH após as fases de tratamento.............................................. 57
Figura 26: Níveis de sólidos totais após as fases de tratamento.............................. 59
Figura 27: Níveis de OD após as fases de tratamento. ............................................ 61
Figura 28: Níveis de sulfetos após as fases de tratamento. ..................................... 63
Figura 29: Níveis de nitrato após as fases de tratamento. ....................................... 64
Figura 30: Níveis de condutividade elétrica após as fases de tratamento. ............... 66
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Percentual da população atendida quanto a distribuição de água potável
e quanto a coleta de esgoto no Brasil. ...................................................................... 17
Tabela 2 - Parâmetros físicos aceitáveis para lançamento de efluente em corpo
hídrico de acordo com a resolução 430/2011 do CONAMA.. .................................... 23
Tabela 3 - Avaliação do esgoto doméstico de Passo Fundo .................................... 23
Tabela 4 – Níveis de alguns parâmetros aceitáveis para lançamento em águas onde
há cultivo de organismos para consumo. .................................................................. 24
Tabela 5 – Produção média diária de esterco (kg), esterco + urina (kg), dejetos
líquidos (L) por suíno por fase ................................................................................... 31
Tabela 6 – Níveis de DQO dentre as fases de tratamento. ...................................... 49
Tabela 7 – Níveis de DBO dentre as fases de tratamento ........................................ 51
Tabela 8 – Níveis de fósforo dentre as fases de tratamento ..................................... 53
Tabela 9 – Níveis de amônia dentre as fases de tratamento .................................... 55
Tabela 10 – Níveis de pH dentre as fases de tratamento ......................................... 56
Tabela 11 – Níveis de sólidos totais dentre as fases de tratamento ......................... 58
Tabela 12 – Níveis de OD dentre as fases de tratamento ........................................ 60
Tabela 13 – Níveis de sulfetos dentre as fases de tratamento ................................. 62
Tabela 14 – Níveis de nitrato dentre as fases de tratamento .................................... 63
Tabela 15 – Níveis de condutividade dentre as fases de tratamento........................ 65
LISTA DE QUADROS
Quadro 1 – Doenças de veiculação hídrica ...................................................................... 19
LISTA DE SIGLAS
DBO – Demanda Bioquímica de Oxigênio
DQO – Demanda Química de Oxigênio
OD – Oxigênio Dissolvido
pH – Potencial Hidrogeniônico
mg L-1 - Miligramas por Litro
mg O2 L-1- Miligramas de Oxigênio por Litro
mg P L-1- Miligramas de Fósforo por Litro
mg N-NH3 L-1 - Miligramas de Amônia por Litro
mg N- L-1- Miligramas de Nitrato por Litro
kg - Quilogramas
L - Litros
µS cm-1 – Micro Siemens por centímetro
mm - Milímetros
m – Metros
m² - Metros quadrados
m³ - Metros cúbicos
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 14
2 REFERENCIAL TEÓRICO .................................................................................... 16
2.1 SANEAMENTO BÁSICO ..................................................................................... 16
2.1.1 Consequências do não gerenciamento dos efluentes ................................ 18
2.2 TRATAMENTO DE EFLUENTES ........................................................................ 20
2.2.1 Composição dos esgotos domésticos ......................................................... 21
2.2.1.1 Características Físicas .................................................................................. 22
2.2.1.2 Características Químicas .............................................................................. 23
2.4 SISTEMAS ALTERNATIVOS DE TRATAMENTO DE EFLUENTES .................. 24
2.3.1 Biodigestores ................................................................................................. 25
2.3.2 Fossas Sépticas ............................................................................................. 25
2.3.3 Filtros Anaeróbios .......................................................................................... 26
2.3.4 Sistema de Tratamento por Zona de Raízes ................................................ 26
2.3.4.2 Evapotranspiração......................................................................................... 28
2.3.4.3 Espécies para Tratamento de Esgoto por Zona de Raízes ........................... 29
2.4 SUINOCULTURA ................................................................................................ 30
2.4.1 Dejetos na Suinocultura ................................................................................ 31
2.4.2 Impactos Ambientais Causados por Dejetos Suínos .................................. 31
2.4.3 Características dos Dejetos da Suinocultura .............................................. 32
2.4.3.1 DBO............................................................................................................... 32
2.4.2.2 DQO .............................................................................................................. 33
2.4.2.3 Sólidos Totais (ST) ........................................................................................ 33
2.4.2.4 Nitrogênio (N) ................................................................................................ 33
2.4.2.5 Fósforo (P) .................................................................................................... 34
3 MATERIAL E MÉTODOS ...................................................................................... 35
3.1 CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO ..................................................... 35
3.1.1 Situação Anterior a Construção da Estação ................................................ 35
3.2 PROJETOS E INSTALAÇÕES............................................................................ 36
3.2.1 Fossa Séptica ................................................................................................. 37
3.2.2 Área de Zona de Raízes Construída ............................................................. 39
3.2.3 Camadas da Zona de Raízes ......................................................................... 40
3.2.4 Vegetação Utilizada ........................................................................................ 42
3.3 ANÁLISES ........................................................................................................... 46
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO.............................................................................. 48
4.1 DQO .................................................................................................................... 48
4.2 DBO .................................................................................................................... 50
4.3 FÓSFORO TOTAL .............................................................................................. 52
4.4 AMÔNIA .............................................................................................................. 54
4.5 pH ........................................................................................................................ 56
4.6 SÓLIDOS TOTAIS .............................................................................................. 57
4.7 OXIGÊNIO DISSOLVIDO .................................................................................... 59
4.8 SULFETOS ......................................................................................................... 61
4.9 NITRATO............................................................................................................. 63
4.10 CONDUTIVIDADE ELÉTRICA .......................................................................... 65
4.11 COLIFORMES TERMOTOLERANTES ............................................................. 67
4.12 CUSTOS DE IMPLANTAÇÃO ........................................................................... 67
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS ................................................................................... 69
14
1 INTRODUÇÃO
A contaminação das águas é um dos grandes problemas ambientais
atual,
tanto
superficial
quanto
subterrânea,
e
a
principal origem
destas
contaminações são os lançamentos inadequados de efluentes ao ambiente. Hoje,
em vários locais do planeta, os esgotos são lançados diretamente em corpos d’água
ou infiltrados no solo. Esta ação, além de impactar negativamente os recursos
hídricos, é responsável por vários problemas de saúde pública no mundo, sendo a
causa de várias mortes que ocorrem diariamente.
Nas zonas rurais não é diferente, porém neste caso a geração de
efluentes por área é menor que nos centros urbanos, pois possuem um número
inferior de residências. Pelo motivo de produzir menos esgoto doméstico por área,
geralmente não são tratados adequadamente e não entram no plano diretor das
cidades, sendo inviável fazer a coleta do esgoto rural devido a grande extensão de
área, acarretando custos que inviabilizem as instalações.
Sendo assim, não havendo a coleta de esgotos, os residentes de áreas
rurais são os responsáveis pelo destino, e levando em consideração a falta de
informação das consequências geradas com o lançamento inadequado dos dejetos,
estes optam por construírem fossas negras, que consistem em uma escavação de
tamanho incerto sem qualquer isolamento ou contenção, onde os esgotos são
direcionados brutos e acabam infiltrando no solo, podendo atingir os recursos
hídricos, o que acaba contaminando-os e consequentemente ocasionando
seriíssimos impactos ambientais
Várias residências rurais não obtém água pelo sistema de abastecimento
público,
normalmente
usam
poços
“caipiras”,
que
podem
acabar
sendo
contaminados caso não estiverem distantes da fossa e também em cota superior.
Além dos esgotos produzidos pelos seres humanos residentes em zonas
rurais, há também, os dejetos gerados por animais como: suínos, bovinos, dentre
outros. Estes dejetos podem, por vezes, serem lançados ao solo a céu aberto sem
qualquer tratamento, principalmente quando o número de animais não é significativo.
No solo esses dejetos tornam-se um pequeno alagado, liberando mau cheiro,
atraindo e onde se desenvolvem vetores e contaminam os recursos hídricos. Os
15
dejetos ficam parados até ocorrer a infiltração dos líquidos ou evaporação, e os
dejetos sólidos ficam na superfície do solo.
Diante
disso,
alternativas
sustentáveis
devem
ser
estudadas
e
possivelmente implantadas em propriedades com estas características. Uma delas é
o sistema por zona de raízes, que consiste basicamente em filtros associados com
plantas que fazem a purificação do esgoto.
Sendo assim, este trabalho teve por objetivo verificar a viabilidade da
implantação de um sistema alternativo no tratamento de esgoto doméstico rural
associado a dejetos suínos, por meio de zona de raízes, além de avaliar sua
eficiência de remediação do efluente.
16
2 REFERENCIAL TEÓRICO
2.1 SANEAMENTO BÁSICO
De acordo com a Lei Federal 11.445 de 2007, saneamento básico é o
conjunto de serviços, infraestruturas e instalações operacionais de: abastecimento
de água potável, esgotamento sanitário, limpeza urbana, manejo de resíduos sólidos
e drenagem, além de manejo das águas pluviais.
Segundo a NBR 9648 de 1986 o esgoto doméstico é o líquido gerado
necessário para satisfação das necessidades higiênicas e fisiológicas dos seres
humanos.
A falta de saneamento básico, principalmente o tratamento de esgoto, é
uma grande problemática ambiental no Brasil, especialmente nas pequenas
propriedades rurais, surgindo assim a necessidade de alternativas para o tratamento
desses efluentes (LEMES et tal, 2008). Pois muitas vezes o destino final do esgoto
sanitário é um corpo de água em sua forma bruta, não atendendo com as condições
mínimas e padrões exigidos pelas legislações (ALMEIDA et al, 2010).
Diante da grande degradação dos recursos hídricos, os esgotos de muitas
cidades brasileiras estão sendo tratados em estações de tratamento de esgoto
(ETEs), que trabalham com diferentes tecnologias, assim, com a aplicação de
procedimentos a água retorna aos mananciais com qualidades aceitáveis
(PEDROZA, 2006).
De acordo com censo realizado pelo IBGE (2010), a população rural
brasileira chega a 30.517.231, totalizando 16% da população total.
Dado interessante é colocado pela Organização Mundial da Saúde
(2010), onde cerca de 46,2% da população brasileira possui coleta e tratamento de
esgotos adequada e do total de esgoto gerado apenas 37,9% recebe algum tipo de
tratamento, sendo que a região com maior índice de tratamento no país é o centrooeste com 43,1%. Informações estas preocupantes, visto que a falta de tratamento
de esgoto pode acarretar sérios problemas ambientais.
17
Na Tabela 1 pode-se visualizar a porcentagem de distribuição de água
potável e coletas de esgoto em diferentes regiões do Brasil.
Tabela 1 - Percentual da população atendida quanto a distribuição de água potável
e quanto a coleta de esgoto no Brasil
Água População
Coleta esgoto
Investimentos
Região
Atendida (%)
Pop. Atendida. (%)
(Bilhões)
Total
Urbana
Total
Urbana
Norte
57,7
71,8
8,1
10,0
0,37
Nordeste
68,1
87,1
19,6
26,1
2,0
Centro Oeste
86,2
95,3
46,0
50,5
0,7
Sul
84,9
96,0
34,3
39,9
1,2
Sudeste
91,3
96,6
71,8
76,9
4,7
Brasil
81,1
92,5
46,2
53,5
8,9
Fonte: Organização mundial da saúde (2010).
Como podem ser observado na Tabela 1, as regiões que menos são
atendidas por tratamento de esgoto e distribuição de água são o norte e o nordeste.
Vale salientar que dentre as regiões, não houve alguma que atingiu 80% da
população, referente a de rede de esgoto, e analisando o país, apenas 46,2% da
população é atendida. Verifica-se ainda que esta porcentagem refere-se a população
total, sendo rural e urbana. Quanto a população urbana atendida com rede de
esgoto o Brasil esta com 53,4%. Sendo assim fica claro que a população rural
normalmente não possui tratamento de seus efluentes, o que torna necessário
investimentos individuais para solucionar este problema.
Mundialmente estima-se que cerca de 2,6 milhões de pessoas no mundo
não possuem saneamento básico, além de 1,5 milhões de pessoas morrem
anualmente por falta de saneamento. Sendo estas mortes relacionadas às doenças
causadas pelo baixo índice de saneamento, como a malária, a cólera, as
verminoses, a diarreia, entre outras (OMS, 2010).
Na Figura 1 pode-se visualizar a porcentagem da população que possuía
saneamento básico nos países em 2011 segundo a OMS (2013).
18
Figura 1: Porcentagem da população que possuía saneamento básico nos diferentes países no ano
de 2011.
Fonte: Organização Mundial da Saúde (2013).
É visível que devido a falta de medidas de saneamento e de educação
sanitária, grande parte da população tende a lançar os dejetos diretamente no meio
ambiente, criando situações favoráveis a transmissão de doenças. A solução que se
recomenda é que a construção de privadas possua veiculação hídrica, ligadas a um
sistema público de esgotos, com adequada destinação final. Porém, esta ação não é
praticável em áreas rurais, por razões principalmente econômicas, e neste caso, são
indicadas soluções individuais para cada domicílio (FUNASA, 2004).
2.1.1 Consequências do não gerenciamento dos efluentes
O homem utiliza fontes de energia, produzindo assim, uma série de
resíduos orgânicos e inorgânicos, que caso sejam despejados ao ambiente sem
qualquer tratamento causam contaminações e poluição, destruindo assim as fontes
de energias necessárias à vida humana (CUSTÓDIO et al, 2005).
Segundo Shubo (2003), o problema do não tratamento de esgoto ou de
qualquer forma de contaminação dos recursos hídricos está diretamente ligada à
saúde pública, já que cerca de 25 mil pessoas morrem diariamente devido a poluição
das águas.
19
Inúmeras doenças graves estão relacionadas à poluição das águas, que
justifica a utilização de muitos instrumentos para o seu tratamento, não apenas por
razões ambientais, mas também por razões de saúde pública (MIRANDA, 2005).
Com a disposição inadequada dos esgotos, vários vetores como insetos e
animais tornam-se indivíduos contaminados, que podem fazer a disseminação das
doenças. Um exemplo são as moscas, que podem carregar parasitas dos locais
contaminados para os alimentos que serão ingeridos pelo ser humano, e também os
mosquitos que se envolvem na água, podendo se transformar em transmissores de
filariose,
malária
e
algumas
encefalites
(CENTRO
DE
VIGILÂNCIA
EPIDEMIOLÓGICA, (2009)).
O Quadro 1 demonstra algumas doenças que possivelmente podem ser
transmitidas pela água.
Quadro 1 – Doenças de veiculação hídrica
GRUPO
Doenças transmitidas pela água
Doenças controladas pela limpeza da
água
Doenças associadas a água
Doenças associadas ao destino dos
dejetos
DOENÇAS
Cólera, Leptospirose, Giardíase,
Amebíase, Hepatite infecciosa.
Escabiose, Sepsia dérmica, Baouba,
Lebra, Piolhos e tifo, Tracoma,
Conjuntivete, Desinteria bacilar,
Salmonelose, Diarréias por enterovírus,
Febre paratifóide, Ascaridíase,
Tricurose, Enterobióse, Ancilostomose.
Esquistossomose urinária,
Esquistossomose retal, Dracunlose.
Necatorriose, Clonorquiase,
Difolobotríase, Fasciolose,
Paragonimfase.
Fonte: MIRANDA (2005).
Ribeiro et al. (2011) descreve que quando associado saneamento, vetores
e saúde, é de suma importância a realização de ações preventivas por meio de
mudanças estruturais no saneamento, como: manejo correto de excretas e esgotos,
controle de vetores, acondicionamento adequado dos resíduos sólidos, sendo que
estas mudanças normalmente dependem de ações do governo, ou por meio de
campanhas de educação ambiental.
O saneamento básico está diretamente ligado a insalubridade de regiões,
bairros, cidades ou países, pois a insalubridade é a integração de várias ações
ligadas à melhoraria dos serviços sanitários, o controle de vetores, a destinação dos
20
resíduos sólidos, a drenagem, o gerenciamento de bacias hidrográficas e a
conservação ambiental (TAVARES, 2005).
As ações que envolvem o saneamento e a salubridade ambiental são as
que visam alcançar a salubridade desejada, proporcionando o controle das doenças,
assegurando a saúde da população, tanto urbana quanto rural (NASCIMENTO,
2004).
2.2 TRATAMENTO DE EFLUENTES
De acordo com Oliveira (2013), o tratamento de efluentes consiste em
processos físicos, químicos e biológicos para eliminar os contaminantes presentes
em águas de esgotos, industriais ou em águas para distribuição pública. Onde o
objetivo é reutilizar a água e os resíduos sólidos, normalmente chamados de lodos,
que são usados como matéria prima para outros sistemas.
Os processos de tratamento de esgoto são formados por uma série de
operações utilizadas para remoção de materiais e substâncias indesejáveis, ou para
transformação destas em outras formas aceitáveis (COPASA, 2013), sendo que nos
dias atuais, muitas tecnologias estão sendo criadas a fim de minimizar ou eliminar o
problema referente a falta de esgotamento sanitário (RODRIGUES, 2012).
O tratamento do esgoto é normalmente classificado por meio dos
seguintes níveis: preliminar, primário, secundário e terciário. Este tipo de tratamento
se destina a grandes quantidades de efluentes (COPASA, 2013).
Tratamento Preliminar: Objetiva a retirada dos materiais grosseiros que
são carregados juntamente ao esgoto através de mecanismos de ordem física,
possui grande importância, pois caso não haja este tratamento, alguns materiais
poderiam acabar entrando no sistema de tratamento e o dificultando ou até mesmo
prejudicando a qualidade do efluente final (COPASA, 2013).
Tratamento Primário: nessa etapa o efluente realmente começa a ser
tratado, é onde a matéria poluente pode ser separada da água por sedimentação.
Após o tratamento primário, a matéria poluente que esta na água é reduzida,
21
normalmente esta na forma de pequenas partículas, não sendo possível sua
remoção apenas com processos físico-químicos (CAERN, 2013).
Tratamento Secundário: Compreende no tratamento biológico do
efluente, podendo ser realizado de modo anaeróbio ou aeróbio, ou uma associação
dos dois tratamentos (UCKER, 2010). Nesta etapa ocorrem remoções de poluentes
específicos como a matéria orgânica e eventualmente alguns nutrientes como
Nitrogênio e Fósforo (COPASA, 2013). Normalmente este segundo tratamento
consiste em reatores do tipo lagoas de estabilização, lodo ativado, filtros biológicos
ou variantes. A eficiência do tratamento secundário pode chegar a 95% ou mais,
dependendo da operação da estação de tratamento (CAER, 2013).
Tratamento Terciário: Ocorrem as remoções específicas, em geral de
compostos não biodegradáveis, organismos patogênicos e também nutrientes
inorgânicos dos esgotos. Ainda ocorre a remoção complementar de poluentes não
removidos no tratamento secundário. No Brasil o tratamento terciário é raro (SILVA,
2011). O tratamento terciário é o último a ser realizado, anteriormente ao lançamento
em recursos hídricos ou reutilização do efluente, este processo tem como principal
objetivo a eliminação de patógenos (SANTOS, 2006).
O tratamento dos esgotos tem muita importância, pois o lançamento
destes efluentes in natura nos recursos hídricos resulta, além de vários problemas
socioambientais, em impactos sobre a vida aquática e o ambiente como um todo. O
efluente necessita ser coletado, tratado e ter um destino adequado. De forma geral
não existem sistemas de tratamento padrão, e vários fatores interferem na escolha
do tratamento adequado como: área disponível para tratamento, qualidade desejada,
legislações locais, entre outros (PIMENTA, 2002).
2.2.1 Composição dos esgotos domésticos
A composição dos esgotos sofre variações, sendo que a matéria orgânica,
especialmente as fezes humanas, confere ao esgoto sanitário suas principais
características, mutáveis com o passar do tempo, pois sofrem diversas alterações
22
até sua completa mineralização ou estabilização. Enquanto o esgoto sanitário causa
poluição orgânica e bacteriológica (FAUSTINO, 2007).
Os microrganismos presentes nos esgotos domésticos são de diversos
tipos, sendo que os coliformes fecais (Escherichia coli) estão presentes em grande
quantidade, podendo atingir até 1 bilhão por grama de fezes (FUNASA, 2004).
2.2.1.1 Características Físicas
De acordo com a FUNASA (2004) as principais características dos
esgotos domésticos são: matéria sólida, temperatura, odor, cor e turbidez, que
podem ser caracterizados da seguinte forma:
Matéria Sólida: Os esgotos contem cerca de 99,9 % de água e apenas
0,1% de sólidos, o que o torna poluidor das águas, assim havendo a necessidade de
seu tratamento;
Temperatura: Os esgotos possuem temperaturas um pouco superior às
águas de abastecimento e é este fator que interfere na velocidade de decomposição
das matérias;
Odor: O odor emitido pelos esgotos é causado pelos gases que são
eliminados durante a decomposição da matéria orgânica, assim ficando com um
odor típico de mofo quando for fresco e de ovo podre, insuportável quando o esgoto
for velho ou séptico, isso em virtude da presença de gás sulfídrico;
Cor e Turbidez: indicam facilmente o estado de decomposição do esgoto.
A tonalidade acinzentada acompanhada de alguma turbidez é típica do esgoto fresco
e a cor preta é típica do esgoto velho;
A resolução 430/2011 do CONAMA dispõe os níveis aceitáveis dos
parâmetros físicos para lançamento nos diferentes corpos d’água. Segue na Tabela
2 alguns parâmetros e respectivamente sua tolerância de lançamento.
23
Tabela 2 - Parâmetros físicos aceitáveis para lançamento de efluente em corpo
hídrico de acordo com a resolução 430/2011 do CONAMA.
Parâmetro
Nível Aceitável
Temperatura
< 40º C
Sólidos Totais
500 mg L-1
Fonte: CONAMA resolução 430/2011.
2.2.1.2 Características Químicas
Vários são os estudos quanto a qualidade de esgotos domésticos, em
um deles Alves et al. (2007) apresentou dados referentes aos parâmetros químicos
analisados durante quatro meses de estudo no município de Passo Fundo, segue
na Tabela 3 os dados apresentados. Fato importante, já que pode-se observar que
durante alguns meses de estudos houve grandes variações em alguns parâmetros
de qualidade.
Tabela 3 - Avaliação do esgoto doméstico de Passo Fundo
Param./Efluente
Mar/2004
Jun/2004
Out/2004
Abr/2005
pH
7,19
7,74
8,47
7,7
DQO (mg O2 L-1)
592
596
660,14
524
DBO (mg O2 L-1)
314
282
78,54
3,93
Cloretos (mg L-1)
62
38
1,86
69,58
Nitrato (mg L )
3,34
2,6
-
-
Nitrogênio(mg L-1)
38,7
30,4
38
35,3
Fósforo (mg L-1)
2,08
2,44
1,5
>6
-1
Fonte: (ALVES, 2007)
Nos esgotos brutos, os teores de oxigênio dissolvido são praticamente
zero. Isto por que existe grande carga de matéria orgânica presente, fazendo com
que as bactérias o consumam para fazer a degradação, assim para efeitos de
cálculos o OD do efluente bruto deve ser considerado zero (VON SPERLING, 2005).
24
A resolução 430/2011 do CONAMA, também dispõe sobre os parâmetros
aceitáveis de efluentes para lançamento nas diferentes classes de águas. A Tabela
4 demonstra os níveis aceitáveis para lançamento de efluente em corpos de água
onde há pesca ou cultivo de organismos para fins de consumo intensivo.
Tabela 4 – Níveis de alguns parâmetros aceitáveis para lançamento em águas onde
há cultivo de organismos para consumo.
Parâmetros
Nível Aceitável
pH
5a9
DBO5
5 mg O2 L-1
OD
> 5 mg O2 L-1
Fósforo Total
0,030 mg P L-1 (Ambientes Lênticos)
Nitrato
10 mg L-1
Sulfetos
0,3 mg L-1
Fonte: CONAMA resolução 430/2011.
2.4 SISTEMAS ALTERNATIVOS DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
Segundo Von Sperling (2005), sistemas alternativos de tratamento de
efluentes, normalmente são construídos no local onde são gerados e adotados para
utilização unifamiliar, porém, podem ser utilizados por mais residências das
proximidades.
Dentre os sistemas alternativos pode-se citar: Biodigestores, fossas
sépticas, filtros anaeróbicos e zona de raízes.
25
2.3.1 Biodigestores
Biodigestores são câmaras fechadas onde adiciona-se material orgânico
em solução aquosa, assim sofre a decomposição, gerando o biogás que irá se
acumular na parte superior da referida câmara (DEGANUTTI, 2005).
Os biodigestores são muito utilizados para o tratamento de dejetos
gerados na agricultura, com este sistema há a possibilidade de coleta de gás metano
que pode ser utilizado para diversos fins, além do mais o resíduo restante nos
biodigestores podem ser utilizados como biofertilizantes. A utilização do biodigestor
para o tratamento de resíduos ou efluentes faz com que a matéria orgânica lançada
ao meio ambiente diminua, e também há controle da proliferação de moscas e
emissões de odores desagradáveis, além de diminuir a emissão de carbono (CO2) e
metano (CH4) (NEVES, 2010).
De acordo com Rizzoni et al. (2012) o sistema mais eficiente para
tratamento dos dejetos é a biodigestão anaeróbia, que tem como característica
principal a produção de biogás, ainda proporciona bem estar aos animais e mantém
a qualidade de vida dos centros produtores.
2.3.2 Fossas Sépticas
Os sistemas de fossas sépticas viabilizam o tratamento de esgoto
doméstico e produzem efluentes desinfetados. Basicamente esse sistema é um
tratamento biológico do esgoto com a digestão fermentativa. Normalmente é
utilizado esterco bovino/ovino como meio inoculante de bactérias. O processo
baseia-se na biodigestão de resíduos orgânicos através da decomposição anaeróbia
por bactérias (BOLZONELLA et al., 2005).
O sistema é composto por duas caixas de fibrocimento, normalmente de
1000 litros, conectadas exclusivamente ao vaso sanitário, e uma terceira caixa de
1000 litros que serve para coleta do efluente (FAUSTINO 2007).
26
2.3.3 Filtros Anaeróbios
Filtros anaeróbios são reatores biológicos com fluxo de lodo aderido e
armazenado no leito fixo e material inerte, são muito eficientes na remoção de
matéria orgânica dissolvida, e utilizados para esgotos concentrado ou diluídos. Este
sistema possui capacidade de persistir com a qualidade do efluente final mesmo
havendo variações de vazão afluente. Sua construção e operação são simples, o
único problema deste sistema é o risco de obstrução do leito e o volume,
relativamente grande, devido a área ocupada pelo material inerte de enchimento
(ANDRADE et al., 2003).
Os filtros anaeróbios se constituem em unidades de tratamento onde há
algum tipo de filtro, e com a passagem da água residuária por este leito formam-se
filmes bacterianos anaeróbios aderidos às superfícies, além de biomassa bacteriana
anaeróbia dispersa retida no meio (FLECK, 2003). Este autor ainda relata que a
retenção de biomassa por adesão dá-se pela grande capacidade das bactérias se
aderirem às superfícies livres imersas em sistemas aquosos que apresentem
condições para seu desenvolvimento.
2.3.4 Sistema de Tratamento por Zona de Raízes
Segundo Parolin (2012) as Estações de Tratamento de Esgoto por Zonas
de Raízes – ETEZR - são biofiltros associados a plantas, que são utilizados para
tratamento de esgoto em pequena escala de forma descentralizada.
A utilização de vegetais no tratamento de esgoto vem demonstrando-se
uma tecnologia emergente que está se revelando como uma alternativa eficiente, de
baixo custo, podendo ser facilmente manuseadas, com economia de energia, além
de ser flexível e menos susceptíveis a variações nas taxas de aplicações de esgoto
(ALMEIDA, 2010).
Solano et al. (2004) afirma que o sistema com zona de raízes é uma
solução adequada para o esgoto bruto como um tratamento independente, porém
27
um pré-tratamento deve ser feito para realizar a remoção de detritos e materiais
sólidos.
As vantagens de se construir um sistema de tratamento de esgoto com
plantas para o tratamento do efluente são várias, como: possibilidade de alta
eficiência no tratamento, baixo capital, custo de manutenção mínimo, baixo consumo
de energia, tolerância à variabilidade de carga, harmonia paisagística, a não
utilização de produtos químicos, aplicação para polimento de efluentes de outros
sistemas de tratamento e aplicação comunitária ou residencial (PAULO, et al 2009)
De acordo com Almeida et al. (2010), no tratamento de esgoto com
plantas ocorre atividade simultaneamente aeróbia e anaeróbia, retirando sólidos
suspensos e micro-organismos patogênicos e consequentemente diminuindo a
carga orgânica, além do mais, reduz o odor, permitindo a instalação do sistema
próximo à comunidade que irá servir.
A técnica de tratamento de efluentes com plantas consiste em processos
bióticos e abióticos, sendo que, os processos bióticos contemplam a ação de microorganismos, que se desenvolvem aderidos à fração sólida do substrato ou nas
raízes e colo das plantas, assim mineralizando os materiais orgânicos presentes no
efluente deixando os nutrientes disponíveis para a vegetação (BRASIL, 2007).
No processo de tratamento de efluentes em zonas de raízes também
ocorre a filtração, e vários processos físicos e químicos quebram componentes
complexos em substâncias simples (SOUZA, 2003).
As plantas devem possuir capacidade de se adequar a qualidade da
água, se desenvolverem e preencherem a área construída, onde um período de três
a quatro meses ou até dois anos pode ser necessário para cobertura completa
(SOUZA, 2003). Elas devem possuir características anatômicas de desenvolvimento
de aerênquimas, que ocupam até 60% do volume de seu tecido. Estas estruturas por
sua vez conduzem o oxigênio até os tecidos submersos da planta liberando oxigênio
na rizosfera, assim oxigenando o meio, auxiliando na decomposição da matéria
orgânica (TIMM, 2010).
Vieira (2010) relata que no caso de estação de tratamento de esgoto que
vise
a
evapotranspiração
do
efluente,
deve-se
construir
uma
área
de
evapotranspiração de 2 m² por pessoa, evitando assim que extravasamentos
ocorram no sistema.
28
Gunes et al. (2012), considera o sistema de zona de raízes como
econômico, sensível ao ambiente e muito eficiente para Sólidos Suspensos Totais
(SST) e DBO, sendo que obteve em seus estudos a redução 86% e 92%,
respectivamente.
Kouki et al. (2009) obteve resultados exemplares, em estação de
tratamento de águas residuais domésticas em apenas um ciclo de vida de
macrófitas, sendo que adquiriu como resultado final redução de 93% de DBO, 89%
de DQO e 98% de SST.
Segundo Lautenschlager (2001) são vários os sistemas de zonas de
raízes existentes, porém algumas características são semelhantes e alguns fatores
podem afetar a eficiências dos diversos tipos como:
Temperatura:
interfere
nas
taxas
de
reações
físico-químicas
e
bioquímicas, volatilização e evapotranspiração;
Radiação solar: interfere diretamente na taxa de crescimento da
vegetação devido a fotossíntese, onde também depende da quantidade de insolação
diária;
Precipitação: interfere no balanço hídrico;
Vento: Afeta as taxas de evapotranspiração, trocas gasosas entre a
atmosfera e o meio aquático.
2.3.4.2 EVAPOTRANSPIRAÇÃO
A evapotranspiração corresponde a passagem da água do estado líquido
ao estado de vapor d’água por meio da transpiração das folhas das plantas e
evaporação do solo. Além de ser um importante componente do ciclo hidrológico,
também possui papel importante na dinâmica climática global e nos processos de
produtividade primária de ecossistemas terrestres, ligada diretamente a processos
de transferência de energia (RUHOFF et al., 2011).
Dentro dos sistemas de zona de raízes uma exata estimativa de remoção
de nutrientes requer perdas por evapotranspiração, este fenômeno por sua vez pode
causar perdas significativas de água, que causam o aumento da concentração dos
29
constituintes do efluente, e devido a isso a vegetação a ser adotada em sistemas de
zona de raízes deve, além de realizar altas taxas de evapotranspiração, absorver
com eficiência os nutrientes (GERBER et al, 2003).
De acordo com Paulo, et al (2009), em um sistema de zona de raízes os
nutrientes incorporam-se à biomassa das plantas e a água é eliminada por
evapotranspiração.
2.3.4.3 Espécies para Tratamento de Esgoto por Zona de Raízes
Gerber et al (2003), relata que as plantas a serem utilizadas em zona de
raízes devem possuir como característica a captação do oxigênio da atmosfera,
através de suas folhas e hastes, e transportar para a zona de enraizamento.
Barbosa (2008) indica a bananeira (Musa spp.) para utilização em zona
de raízes para tratamento de águas residuárias, e ainda descreve que esta planta
apresenta caule subterrâneo (rizoma) de onde sai o sistema radicular, que pode
atingir até 5 m horizontais com profundidade atingindo principalmente os 30 cm
superficiais.
A bananeira, para seu desenvolvimento, necessita de grande quantidade
de nutrientes disponíveis e também de água, tendo em vista que quanto mais destes
elementos estiverem disponíveis, mais alta será a otimização das produções
(ROMEIRO, 2007).
Sendo assim a bananeira é uma planta alternativa para
utilização em zona de raízes.
De acordo com os estudos realizados por Saraiva (2009), a taioba
(Xanthosoma sagittifolium) também é uma espécie que se adapta muito bem em
sistemas de tratamento por zona de raízes e atua na dinâmica de purificação do
efluente, que foi comprovado pelo crescimento representativo completo em seus
experimentos.
Segundo a Associação Novo Encanto de Desenvolvimento Ecológico
(2010), as espécies a serem escolhidas para utilização em tratamento de esgoto por
zona de raízes devem possuir folhas largas que permitam a transpiração dos solos
30
úmidos, sendo que a taioba possui grande área foliar e se mostra eficiente na
evapotranspiração.
Já Typha sp. é uma planta herbácea perene pertencente a família
Typhaceae, e no Brasil é conhecida como taboa. As plantas dessa espécie se
desenvolvem em zonas úmidas, como nas margens dos rios, córregos e lagos
(DEMIREZEN et al., 2004).
As folhas dessa espécie segundo Oliveira et al. (2009) podem chegar a 3
m de comprimento. Esta planta é altamente indicada para tratamento de esgoto por
zonas de raízes por possuir estrutura interna espessa, apresentando formato similar
a uma esponja, devido possuir canais de ar (DEMIREZEN et al., 2004).
Almeida (2007) em seus estudos constatou que a taboa é uma excelente
vegetação para redução das taxas de DBO, uma vez que esta melhoria ocorre em
zonas aeróbias, além do mais é ótima para realizar translocação de oxigênio para a
rizosfera, sendo que adquiriu redução de 92% nos níveis de DBO. Dentre as
espécies lírio do brejo (Hedychium coronarium), capim Angola (Urochloa mutica) e
conta-de-lágrima (Coix lacryma-jobi L.) a taboa foi a que apresentou maior nível de
Oxigênio Dissolvido – OD.
Campos (2002) também constatou que a taboa é ótima para ser utilizada
em tratamento de efluentes por zona de raízes, e ainda afirma que esta espécie já é
consagrada na literatura por possuir altas taxas de evapotranspiração, além do mais,
obteve redução de 98% da matéria orgânica, 95% de nitrogênio amoniacal, 80% de
remoção de coloração e quase 100% de redução dos sólidos em suspensão no
tratamento de chorume.
2.4 SUINOCULTURA
O Brasil esta em quinto lugar no ranking mundial de produção de carne
suína, correspondendo a 3,26% (EMBRAPA, 2010), sendo que a prática da
suinocultura teve crescimento nos últimos quatorze anos, e isto é notado quando
se analisa os indicadores sociais e econômicos, como exemplo o volume de
31
exportações, participação no mercado mundial, entre outros (GONÇALVES et al.
2006).
As regiões que mais produzem suínos no país são o Sul, Sudeste e
Centro-Oeste, que detêm aproximadamente 84% da produção nacional, gerando
com isso 207 milhões de toneladas de dejetos por ano (EMBRAPA, 2005).
2.4.1 Dejetos na Suinocultura
Os suínos produzem em média 7 litros de dejetos diariamente, o que
equivale a produção de esgoto de 5 pessoas devido suas alta carga orgânica
(GAMA, 2003).
Pode-se visualizar a produção média de dejetos suínos na Tabela 5
Tabela 5 – Produção média diária de esterco (kg), esterco + urina (kg), dejetos
líquidos (L) por suíno por fase
Categoria de Suínos
Esterco (kg)
Esterco+urina
(kg)
Dejetos
Líquidos (L)
25-100 Kg
2,3
4,9
7,00
Porcas em gestão
3,60
11,00
16,00
Porcas em lactação
6,40
18,00
27,00
Machos
3,00
6,00
9,00
Leitão desmamado
0,35
0,95
1,40
Fonte: OLIVEIRA (2004).
2.4.2 Impactos Ambientais Causados por Dejetos Suínos
Rizzoni et al. (2012) afirma que os órgãos de controle ambiental
consideram que dentre as atividades agropecuárias, a suinocultura é a que mais
32
causa impactos ambientais. O maior desafio é encontrar um sistema que seja capaz
de harmonizar a necessidade de produção com o uso racional dos recursos naturais.
Os principais riscos associados ao despejo de dejetos suínos não tratados
ao ambiente são o aumento da matéria orgânica, compostos nitrogenados e fósforo
no solo e na água, o que ocasiona efeitos tóxicos, desequilibrando os ecossistemas
(SCHMIDT et al., 2002).
2.4.3 Características dos Dejetos da Suinocultura
De acordo com Diesel (2002) para se determinar a qualidade de um
efluente, deve-se possuir padrões de controle. Sendo que no caso de dejetos suínos
os principais são: DBO, DQO, sólidos totais e Nitrogênio.
2.4.3.1 DBO
Comparando o potencial lesivo ao ambiente, em Demanda Bioquímica de
Oxigênio – DBO, entre diferentes atividades da agropecuária, a produção de suínos
é a mais lesiva sendo que seus dejetos brutos chegam a níveis de DBO entre 13.000
mg L-1 e 25.000 mg L-1 variando conforme o tipo de ração e quantidades de limpezas
realizadas nos pocilgas (KONSEN, 2005).
Orrico (2007) através de biodigestores com tempo de retenção hidráulica
de 36 dias, obteve redução de 68,42 % de DBO.
33
2.4.2.2 DQO
Santos (2007) observou em seus estudos níveis extremamente altos de
DQO, sendo que identificou que os dejetos suínos possuem cerca de 31.050,71mg
L-1 deste parâmetro químico quando estão em sua forma bruta, ou seja, logo após a
saída das pocilgas.
Orrico (2007) utilizando biodigestores para o tratamento de dejetos
suínos, com tempo de detenção hidráulica de 36 dias, conseguiu reduzir 81,70% da
DQO.
2.4.2.3 Sólidos Totais (ST)
Konzen (2005) descreve que a quantidade de sólidos totais existentes em
dejetos suínos é de 11.155 mg L-1. E em seus estudos houve reduções de 80 %
deste parâmetro quando aplicado os dejetos em tratamento por lagoas de
estabilização e de 86 % quando aplicados às lagoas agentes de biorremediação.
2.4.2.4 Nitrogênio (N)
O nitrogênio nas águas residuais se encontra, além da forma de
nitrogênio orgânico, na forma de nitrato, nitritos e amônia livre e é grande parte dos
nutrientes (RIZZONI et al., 2012).
Konzen (2005) relata em seus estudos que o nitrogênio nos dejetos
suínos está em torno de 350 mg L-1, e obteve redução de apenas 8% em tratamento
por lagoas de estabilização.
34
2.4.2.5 Fósforo (P)
A quantidade de fósforo existente nos dejetos suínos está em torno de
-1
265 mg L . Konzen (2005), obteve redução de 40% deste elemento no tratamento
de dejetos suínos em lagoas de estabilização.
O fósforo é um componente de preocupação prioritária com relação ao
seu potencial de eutrofização dos corpos de águas superficiais. Quando entra em
contato com as águas, o fosfato estimula o crescimento das algas, resultando em um
decréscimo na qualidade, além de odor desagradável, o que indica que o ambiente
esta eutrofizado (KUNZ et al., 2007).
35
3 MATERIAL E MÉTODOS
3.1 CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO
A propriedade onde foi realizado o experimento está localizada no
município de Capanema – PR, ao sudoeste paranaense nas coordenadas
25º35’37.00”Sul 53º51’48.57”O (Google Earth, 2002). O município onde está
localizada a propriedade possui 18.229 hab., destes, 9.300 residem na área urbana
e 8.929 em áreas rurais. Trata-se de uma área rural onde residem três pessoas, e
que normalmente têm-se nove suínos em confinamento.
A área total da propriedade é de 108.000 m², e está dentro da bacia do rio
Iguaçu. A altitude média na região é de 350 m (Prefeitura Municipal de Capanema PMC, 2013).
O solo da região é do tipo Nitossolo (EMBRAPA FLORESTAS, 2012).
Estes solos são profundos, mecanizáveis e muito utilizáveis na agricultura e
pecuária, embora quando em relevos ondulados e mal manejados, a erosão é um
fator preocupante (LIMA et al, 2012).
O clima da região é subtropical úmido mesotérmico, os verões são
quentes com tendência de concentração das chuvas, a temperatura nessa estação
possui média de 22 ºC. No inverno ocorrem geadas pouco frequentes, com
temperatura média de 18 ºC e não se possui estação seca definida (SEAB, 2010).
3.1.1 Situação Anterior a Construção da Estação
A totalidade dos residentes nas áreas rurais da região não possui
tratamento de seus esgotos domésticos, estes, são apenas direcionados a uma
fossa negra, o que acaba contaminado os recursos hídricos. No caso da situação
36
estudada, muitas vezes ocorria emissão de odores da fossa que era localizada
próxima à residência.
Quanto aos dejetos suínos, apenas grandes criadores possuem
tratamento dos dejetos, normalmente feito por biodigestores. Porém, os pequenos
produtores não possuem tratamento dos dejetos e normalmente são dispostos
diretamente no solo, a céu aberto, como no caso da propriedade onde foram
aplicados os estudos. Pode-se observar na Figura 2, o local onde eram dispostos os
dejetos suínos da propriedade.
Figura 2: Disposição dos dejetos suínos a céu aberto.
Os
impactos
causados
devido
a
disposição
inadequada
eram:
Desenvolvimento de vetores, principalmente moscas, contaminação do solo, risco de
contaminação de animais que poderiam utilizar-se do resíduo para saciar a sede,
principalmente galinhas, geração de odores fortes e desagradáveis que poderiam
ser percebidos a distância, possível contaminação dos recursos hídricos e
contaminação dos próprios residentes caso entrassem em contato com os resíduos.
3.2 PROJETOS E INSTALAÇÕES
Para cálculo da vazão diária de esgoto foi utilizada a norma NBR
13969/1997, que estabelece os métodos necessários para tal, o valor médio de
vazão de esgoto para cálculo foi de 100 L hab -1 dia-1, conforme esta norma como
padrão baixo, tendo em vista que neste caso não será direcionada à fossa o esgoto
37
proveniente da pia da cozinha. A residência gera cerca de 300 L dia -1 de esgotos
conforme cálculos apresentados no Anexo I.
Para cálculo da vazão dos dejetos suínos foi utilizado os dados fornecidos
por Gama (2003), que descreve que um suíno produz em média cerca de 7 L dia-1
de dejetos. Neste caso, devido a quantidade de suínos, geram cerca de 65 L dia-1,
incluindo a água transbordada dos bebedouros e a utilizada para limpeza semanal
das pocilgas conforme cálculos do Anexo II. Sendo assim a vazão final residência
mais dejetos suínos, é de 365 L dia-1 (Anexo III).
3.2.1 Fossa Séptica
A estação de tratamento de esgoto foi constituída primeiramente de uma
fossa séptica com dimensões de 2,20 x 2,80 x 2,00m, de largura, comprimento e
profundidade respectivamente, esta com volume útil de aproximadamente 12.000 L
(conforme cálculos demonstrados no Anexo IV), onde os dois esgotos (domiciliar e
suíno) estão direcionados. Pode-se observar o croqui da fossa séptica na Figura 3.
Figura 3: Croqui da fossa séptica construída.
38
A fossa séptica foi construída para obter capacidade de retenção maior
que 30 dias (cálculos apresentados no Anexo 4), período 50% superior ao indicado
para esgotos domésticos, normalmente de 20 dias, segundo Von Sperling (2005).
Esta primeira etapa foi construída toda em alvenaria, as camadas das
paredes são tijolo, reboco e impermeabilizante conforme Figura 4.
(A)
(B)
Figura 4: (A) constituição das paredes da fossa séptica, (B) parede da fossa séptica após
impermeabilização.
Segue ainda Figura 5 da fossa séptica concluída.
(A)
(B)
Figura 5: (A) Laje sendo montada, (B) parte externa da fossa séptica.
Logo após à fossa séptica, o efluente foi direcionado a primeira camada
da estação de zona de raízes.
39
3.2.2 Área de Zona de Raízes Construída
A área construída para as zonas de raízes foi dimensionada de acordo
com o ressaltado por Vieira (2010), que descreve, que o dimensionamento ideal para
evitar transbordos na estação é de 2 m² por pessoa.
Porém, neste caso, há acrescido a este esgoto os dejetos que serão
gerados por até 9 suínos confinados na propriedade, sendo assim, foi necessário
redimensionamento.
Segundo Gama (2003), suínos de 25 a 100 kg geram cerca de 7 litros de
dejetos por dia, sendo que neste parâmetro já estão inclusos os derramamentos dos
bebedouros e águas utilizadas para limpezas, porém possuem taxas extremamente
altas de DBO e DQO variando de 12.000 a 20.000 mg L -1, sendo cerca de 200 vezes
mais elevados que o efluente gerado pelos seres humanos, uma vez que são
constituídos basicamente por matéria orgânica, necessitando de áreas maiores para
degradação, a ponto de ocorrer a mineralização dos nutrientes e estes ficarem
disponíveis para as plantas.
Neste caso, foi adotado 4 m² para cada suíno na zona de raízes
construída, totalizando uma área de 42 m² conforme descrito nos cálculos do Anexo
III, porém levando em consideração que normalmente os suínos da propriedade são
abatidos antes de atingirem o peso de 100 kg, assim gerando menores quantidades
de dejetos a área construída foi de 40 m². Pode-se visualizar na Figura 6 o tanque
da zona de raízes já construído e impermeabilizado.
Figura 6: Tanque de zona de raízes impermeabilizado.
40
Nos compartimentos (chincanas) da área de zona de raízes foi aplicada
declividade de 1% para que o efluente escoe pela força da gravidade, evitando
assim que se acumule em algum ponto e não siga para as camadas subsequentes.
Visualiza-se na Figura 7 o croqui demonstrando a declividade aplicada.
Figura 7: Croqui declividade para escoamento.
3.2.3 Camadas da Zona de Raízes
A primeira camada a ser utilizada na zona de raízes foram pedras com
diâmetro máximo de 20 cm. Estas ocuparam área de 8 m² do tanque, com volume
total de 4 m³. Segue na Figura 8 exemplo das pedras utilizadas.
(A)
(B)
Figura 8: (A) Pedras utilizadas na primeira camada, (B) Primeiro
compartimento da estação preenchido com rochas.
41
A segunda camada da zona de raízes é constituída por pedras britas
número 2. Utiliza área total igual a camada de rochas. Segue na Figura 9 exemplo
das pedras britas utilizadas.
(A)
(B)
Figura 9: (A) Exemplo das pedras britas utilizadas, (B) Camada de pedras britas.
A
terceira
camada
é
constituída
de
pedrisco,
que
possui
aproximadamente 0,5 cm de diâmetro, também ocupou área de 8m2. Segue Figura
10, que representa exemplo do pedrisco utilizado.
(A)
(B)
Figura 10: (A) Exemplo do pedrisco utilizado na terceira camada, (B) Pedrisco dentro do
tanque da zona de raízes.
Posterior às pedras britas foi adicionada areia, que será o último filtro do
tanque, esta camada possui área total de 16 m² e volume de 8 m³. Esta areia é de
tamanho médio, sendo que suas partículas chegam até 2 mm de diâmetro. Segue
Figura 11 referente a areia utilizada.
42
(A)
(B)
Figura 11: (A) Areia utilizada como último filtro, (B) Areia dentro do tanque da zona de
raízes.
E por fim, segue Figura 12 do tanque da zona de raízes após montagem
completa das camadas.
Figura 12: Tanque da zona de raízes com as camadas.
3.2.4 Vegetação Utilizada
Foram utilizados três tipos de vegetação, sendo: Taboa (Typha SP),
Bananeiras (Musa spp) e Taiobas (Xanthosoma sagittifolium).
Na primeira camada foram inseridas as taboas. Estas foram plantadas
dentro de canos de PVC de 100 mm perfurados conforme Figura 13A.
43
(A)
(B)
Figura 13: (A)Cano de 100mm perfurado, (B) Taboa plantada dentro de canos de 100 mm.
Para fixação dentro dos canos, estes foram preenchidos com areia de
acordo com a Figura 13B.
No total foram inseridas vinte e três mudas a uma distância aproximada
de 60 cm.
Visualiza-se na Figura 14 a área onde foram inseridas as taboas.
Figura 14: Primeira camada onde foram plantadas taboas.
As bananeiras (Musa spp), também foram inseridas dentro de canos de
PVC, porém para esta espécie foram utilizados canos de 300 mm perfurados para
que o efluente entre em contato com as raízes da planta. Neste caso os furos dos
canos foram estrategicamente feitos de modo que as raízes ficassem de acordo com
44
o fluxo do efluente, pode-se visualizar na Figura 16 o modo com que os canos foram
furados.
(A)
(B)
Figura 15: (A) Cano de 300 mm perfurado, (B) Lateral do cano sem
perfuração.
Deste modo as bananeiras foram inseridas no sistema como na Figura 16,
evitando assim que as raízes pudessem estourar o tanque da zona de raízes.
Figura 16: Bananeira já
estrategicamente perfurado.
plantada
dentro
do
cano
As bananeiras foram inseridas nas camadas de pedra brita e areia. No
total foram plantadas oito mudas conforme Figura 17.
45
Figura 17: Bananeiras plantadas nas pedras britas e pedrisco.
Na última camada, foram inserias as taiobas, também utilizou-se canos
perfurados, estes porém, de 250 mm e 300 mm. Nesta camada foram inseridas 4
mudas, conforme Figura 18.
Figura 18:
Taiobas.
Mudas
de
Para melhor entendimento de todo o sistema, segue Figura 19
representando corte lateral de toda a estação.
46
Figura 19: Croqui sistema completo.
3.3 ANÁLISES
Para avaliação da eficiência da estação, ao final de cada camada foi
instalado um cano de inspeção, conforme Figura 21, onde serão retiradas as
amostras para análises.
Figura 20: Canos de inspeção instalados.
As análises foram realizadas no laboratório da NUCLEOTEC, que
utilizou o método espectrofotométrico para os parâmetros de DQO, Fósforo total,
47
Amônia, Sulfetos e Nitrato, potenciométrico para DBO, pH, Condutividade Elétrica e
OD, gravimétrico para sólidos totais e membranas filtrantes para coliformes
termotolerantes.
Estes parâmetros acima foram analisados em cada fase da estação para
verificação de sua eficiência. Além das análises realizadas em cada fase da estação
de tratamento, também foi analisado o efluente da antiga fossa, porém este
realizado pelo programa aquaIGUAÇU, utilizando-se os mesmos métodos da
NUCLEOTEC para realização das análises.
48
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os resultados obtidos das análises quanto aos efluentes tratados por
meio de zona de raízes, foram organizados entre os parâmetros analisados e são
apresentados na seguinte ordem: DQO, DBO, Fósforo total, Amônia, pH, Sólidos
totais, OD, Sulfetos, Nitrato, Condutividade e Coliformes Termotolerantes.
4.1 DQO
Os níveis de DQO analisados na antiga fossa, chegaram a 441,42 mg O 2
L-1, valor este pouco abaixo da média se comparado aos estudos realizados por
Alves et al. (2007) que identificou que os níveis de DQO do esgoto sanitário de
Passo Fundo são entre 660,14 mg O2 L-1 e 524 mg O2 L-1 durante um período de
quatro meses.
Já os níveis de DQO encontrados na fossa séptica ficaram em 1.895 mg
O2 L-1 sendo este valor cerca de 4,3 vezes maior que o da fossa anterior. Nível
elevado, devido ao lançamento dos dejetos suínos junto ao esgoto da residência.
Este parâmetro se comparado com o obtido por Santos (2007) para dejetos suínos,
que foi de 31.050,1 mg O2 L-1, possui grande diferença, cerca de 6 vezes. Porém em
seus estudos esta análise foi realizada no efluente na saída das pocilgas, e na
estação foram analisados na fossa séptica, onde houve parcialmente estabilização
e, além do mais, o esgoto da residência possui cargas orgânicas menores fazendo
com que a DQO diminua significativamente, pois ocorre a dissolução entre os dois
efluentes.
Quanto a redução deste parâmetro no decorrer da estação, pode-se
observar na Tabela 6 os níveis após cada fase do tratamento.
49
Tabela 6 – Níveis de DQO dentre as fases de tratamento.
Remoção
Fase da
Vegetação
mg O2 L-1
Comparada a
Estação
Fase anterior
Fossa Séptica
1.895
-
Remoção
Comparada a Fase
Anterior (%)
-
Rachão
Taboa
1615
280
14,7
Pedra Brita
Bananeira
1110
505
31,3
Pedrisco
Bananeira
223
887
80
Areia (Final)
Taioba
91
132
59,2
Observa-se pouca redução deste parâmetro na segunda fase. Isso
ocorreu, pois as plantas neste ponto não se desenvolveram conforme o esperado, as
mudas de taboa utilizadas não sobreviveram devido ao baixo nível de efluente no
tanque quando foram inseridas, as raízes não alcançaram o efluente. E também,
nesta primeira fase, o efluente ficou pouco tempo até a próxima fase, constituída de
pedras britas.
Já nas pedras britas houve aproximadamente o dobro de redução do nível
de DQO. Foi maior, pois esta camada possui capacidade de retenção do efluente,
fazendo com que escoe mais lentamente, além de haver a formação de área maior
de biofilme quando comparado a camada anterior. Neste ponto foram inseridas as
bananeiras, e pode-se verificar que tiveram influência na redução deste e dos outros
parâmetros analisados.
A análise realizada após a camada de pedrisco foi a que obteve maior
capacidade de redução da DQO, sendo 80% menor quando comparado ao nível de
entrada desta camada. Isso demonstra a melhor eficiência de biofiltros com
granulometria menor e a eficiência das taiobas para tratamento deste parâmetro.
Na análise do efluente final o nível de DQO ficou em 91 mg O2 L-1. Se
comparado ao efluente da fossa séptica, houve redução total de 95,2% deste
parâmetro. Kouki et al (2009) obteve redução de 89% em seus estudos realizados
com macrófitas, porém seu trabalho foi realizado apenas com esgotos domésticos.
Pode-se visualizar a significativa queda dos níveis de DQO em cada fase
de tratamento na Figura 21.
50
Figura 21: Níveis de DQO após as fases de tratamento.
Esta estação de tratamento de esgoto por zona de raízes se mostrou
muito eficiênte na redução dos níveis de DQO. Deixando este parâmetros em bons
níveis de lançamento, porém não há valores mínimos estipulados pela resolução
430/2011 do CONAMA para comparação.
4.2 DBO
Os níveis de DBO da fossa negra ficaram em 190,47 mg O2 L-1. Alves et
al. (2007) obteve níveis superiores em seus estudos, chegando a 314 mg O2 L-1, um
pouco mais que o dobro do resultado obtido.
A DBO analisada na fossa séptica chegou a 525,73 mg O2 L-1, resultado
significativamente baixo, se comparado ao descrito por Konsen (2005), que relata
que a DBO dos dejetos suínos varia entre 13.000 mg O2 L-1 e 25.000 mg O2 L-1.
O valor da DBO neste estudo ficou reduzido devido a quantidade de
esgoto da residência que é direcionado à fossa séptica, tendo em vista que segundo
a FUNASA (2004), cerca de 99,9% do esgoto doméstico é composto por água e
apenas 0,1% de material sólido, sendo assim sua carga orgânica é varias vezes
51
menor que a dos dejetos suínos e como os dois esgotos são direcionados para a
mesma fossa séptica ocorre a dissolução dos efluentes fazendo a média entre a
DBO. Vale salientar ainda, que as pocilgas são limpas uma vez por semana,
adicionando assim quantidades significativas de água com altas taxas de OD,
diminuindo ainda mais os níveis de DBO.
Dentre as fases da estação de tratamento os níveis de DBO sofreram
grandes reduções, pode-se observar a porcentagem de redução deste parâmetro a
cada fase da estação na Tabela 7
Tabela 7– Níveis de DBO dentre as fases de tratamento
Remoção
Fase da
Vegetação
mg O2 L-1
Comparada a
Estação
Fase anterior
Fossa
525,73
-
Remoção
Comparada a Fase
Anterior (%)
-
Séptica
Rachão
Taboa
493,12
32,61
6,2
Pedra Brita
Bananeira
223,4
269,72
54,7
Pedrisco
Bananeira
89,32
134,08
60
Areia (Final)
Taioba
25,64
63,68
71,3
Assim como na análise da DQO, a DBO também apresentou baixa
redução na primeira camada composta por rachão, principalmente pelo não
desenvolvimento das taboas. Os filtros seguintes apresentaram bons resultados na
porcentagem de redução, devido principalmente a maior área de biofilme formado,
sendo que o último, composto por areia, apresentou melhores, e isso se deve a esta
área do tanque da zona de raízes ser maior e estarem inseridas neste ponto as
taiobas, que são plantas com características aerênquimas, transferindo deste modo
o oxigênio da atmosfera para a zona de raízes, reduzindo as taxas de DBO.
Quando comparado o valor de DBO do efluente final com o da fossa
séptica, temos redução de 500 mg O2 L-1, valor correspondente a 95,1% menor.
Gunes et al (2012) conseguiu obter redução de 92% da DBO em um sistema de
zona de raízes, porém este sistema é de grande escala e trata o efluente de um
bairro de uma cidade da Turquia. Já Almeida (2007) obteve redução de 79% da
DBO, utilizando como plantas: taboa, lírio do brejo, capim angola e conta-de-lágrima.
52
Pode-se visualizar a redução das taxas de DBO em cada fase da estação
na Figura 22.
Figura 22: Níveis de DBO após as fases de tratamento.
O nível de DBO não atingiu o valor mínimo estipulado pela resolução
430/2011 do CONAMA para lançamento em ambientes lênticos que é 5 mg O2 L-1.
Porém reduziu significativamente quando comparado a fossa séptica.
Raramente haverá extravasamentos no sistema, fazendo-se necessário o
encaminhemento do efluente para o açude. No período de estudo não houve
extravassamentos, mesmo em épocas de muitas chuvas, que chegaram a mais de
200 mm em apenas uma semana. Vale ainda salientar que uma chuva de 200 mm
carregará o sistema com cerca de 8.000 litros de água.
4.3 FÓSFORO TOTAL
Os níveis de fósforo na antiga fossa foram de 22,51 mg P L -1, sendo um
valor muito elevado quando comparado ao permitido pela legislação para
lançamentos em ambientes lênticos que é de 0,03 mg P L -1. Valor esse muito
53
distante do que foi encontrado por Alves et al. (2007) de 6 mg P L-1 em uma estação
de tratamento de esgoto.
O fósforo total da fossa séptica ficou em 54,01 mg P L -1. Cerca de 2,5
vezes mais elevado que o esgoto doméstico puro. Isso se deve pelo motivo de os
dejetos suínos possuirem altas cargas de fósforo, que segundo Konzen (2005)
chegam à 265 mg P L-1.
Durante a passagem do efluente pelas fases da estação, o fósforo foi
sofrendo reduções, que podem ser visualizadas na Tabela 8.
Tabela 8 – Níveis de fósforo dentre as fases de tratamento
Remoção
Fase da
Vegetação
mg P L-1
Comparada a
Estação
Fase anterior
Fossa Séptica
54,01
-
Remoção
Comparada a Fase
Anterior (%)
-
Rachão
Taboa
47,45
6,56
12,1
Pedra Brita
Bananeira
18,55
28,9
60,9
Pedrisco
Bananeira
8,875
9,67
52,2
Areia (Final)
Taioba
0,75
8,12
91,5
Novamente a baixa redução dos níveis se repete na primeira camada,
constituída de rachão. As camada que apresentaram maior eficiência foram de pedra
brita, com as bananeiras e a camada final que é de areia com as taiobas.
Destaca-se esta última camada que obteve redução de 91,5%. Sendo
mais eficiênte que as demais.
Se comparados os níveis finais e da fossa séptica, chegamos a redução
de 98,6% de fósforo total que foi absorvido pelas plantas e também degradado por
micro-organismos. Já Ucker (2012) utilizando capim vetiver (Vetiveria zizanioides
Stapf) para tratamento de águas residuárias, conseguiu reduzir os níveis de fósforo
total em 90,5%, porcentagem considerada muito boa nos tratamentos de efluente.
Por outro lado, Almeida (2007) conseguiu redução de 72% em seu sistema de
tratamento com taboas, Presznhuk et al. (2003) observaram 76% de remoção deste
parâmetro e Parolin (2012) 77,5% o que demonstra que a aplicação de estações de
tratamento de esgoto por zona de raízes se destaca na remoção deste nutriente.
Pode-se visualizar melhor o decréscimo de fósforo a cada fase da estação
na Figura 23.
54
Figura 23: Níveis de fósforo total após as fases de tratamento.
Este parêmetro ficou muito próximo do aceitável pela legislação para
lançamento em abientes lênticos que é de 0,03 mg P L-1. Porém, observa-se a
grande eficiência do sistema para a redução deste parâmetro, que será melhorado
ainda mais quando as plantas estiverem mais desenvolvidas, assim necessitando de
maiores quantidades de nutrientes.
4.4 AMÔNIA
As análises realizadas na fossa negra demonstraram que a quantidade de
amônia existente no esgoto da residência chega a 624 mg L-1 N-NH3. Diferente da
encontrada na fossa séptica, onde os dois esgotos foram direcionados que foi de
284,35 mg N-NH3 L-1. Novamente esta disparidade se dá pela diferença existente
entre os dejetos suínos e o esgoto da residência e pela adição de água que ocorre
com a limpeza das pocilgas, fazendo assim com que a amônia e os demais
elementos fiquem menos concentrados.
A redução da amônia dentre as fases da estação se deu gradativamente,
como pode-se observar na Tabela 9.
55
Tabela 9 – Níveis de amônia dentre as fases de tratamento
Remoção
Fase da
Vegetação mg N-NH3 L-1
Comparada a
Estação
Fase anterior
Fossa Séptica
284,35
-
Remoção
Comparada a Fase
Anterior (%)
-
Rachão
Taboa
273,95
10,4
3,65
Pedra Brita
Bananeira
155,275
118,675
43,31
Pedrisco
Bananeira
28,6
126,675
81,58
Areia (Final)
Taioba
0,105
28,495
99,63
A baixa remoção se repete na primeira camada do tanque da zona de
raízes. Observa-se ainda que, novamente a última fase, composta por areia e
taiobas foi a que apresentou maior eficiência na remoção, chegando a 99,63%.
Se comparado o resultado final com o obtido na fossa séptica, a redução
foi de aproximadamente 100%, pois atingiu 99,96% de remoção deste elemento. Já
Costa (2004) utilizando Capim-Elefante (P.purpureum) obteve redução de 46,5%.
Observa-se grande diferença na eficiência de remoção deste elemento, certamente
diferindo-se devido a utilização de diferentes espécies e filtros.
Pode-se visualizar na Figura 24 a queda significativa da amônia a cada
fase.
Figura 24: Níveis de amônia após as fases de tratamento.
56
Verifica-se na Figura 24 que a queda dos níveis de amônia foi contínua
nas pedras britas e pedrisco, onde estão inseridas as bananeiras, e logo diminuindo
seu nível de maneira mais lenta no filtro de areia, onde estão as taiobas. Porém,
neste ponto a amônia já estava com níveis de 28,6 mg L-1 N-NH3, sendo assim é de
se esperar que ao final do tratamento este parâmetro comece a reduzir de maneira
mais lenta até sua estabilização. Vale salientar que não há níveis de amônia
estipulados pela legislação vigente para lançamento em corpo receptor.
Além da absorção das plantas ocorrem outros processos importantes para
redução da amônia, ela pode ser simplesmente volatizada ou ainda degradada por
bactérias que a transformará em nitritos e nitratos, que serão absorvidos pelas
plantas ou degradados por bactérias denitrificantes, assim devolvendo o nitrogênio
para a atmosfera completando seu ciclo.
4.5 pH
O pH da antiga fossa era cerca de 7,56, dentro dos padrões quando
comparado ao descrito pela resolução 430/2011 do CONAMA, que é entre 5 a 9.
Este valor comparado aos encontrados na fossa séptica, que foi de 7,11 possui
pouca diferença e também está em nível aceitável.
Pode-se visualizar na Tabela 10, como este parâmetro se comportou
durante as fases de tratamento da estação.
Tabela 10 – Níveis de pH dentre as fases de tratamento
Fase da Estação
Vegetação
pH
Fossa Séptica
-
7,11
Rachão
Taboa
7,64
Pedra Brita
Bananeira
7,82
Pedrisco
Bananeira
7,69
Areia (Final)
Taioba
7,74
57
Verifica-se, na Tabela 10 que durante todos os processos de tratamento,
o pH se manteve praticamente estável, há leve diferença quando comparado o
efluente final e o da fossa séptica, sendo de 0,63.
Os níveis de pH encontrado por Costa (2004) comparados com resultados
obtidos também tiveram pequenas diferenças. Porém se comparado entre os
resultados por ele obtido há uma alteração de 1,03 entre os dois pontos analisados.
Verifica-se na Figura 25 a variação do pH durante o tratamento.
Figura 25: Níveis de amônia após as fases de tratamento.
Visualiza-se na Figura 25 que durante todas as fases de tratamento o pH
se manteve a níveis aceitáveis para lançamento em corpor hídricos.
4.6 SÓLIDOS TOTAIS
Os sólidos totais da fossa séptica e da antiga fossa apresentaram grande
diferença, sendo que seus níveis ficaram em 8.381 mg L-1 e 1.499,25 mg L-1
respectivamente.
58
Konzen (2005) coloca que os sólidos totais dos dejetos suínos é em torno
de 11.155 mg L-1. Valor esse, distante do encontrado no trabalho em questão, mas
essa diferença pode ser explicada devido a diluição do esgoto doméstico junto ao
dejeto suíno.
Pode-se observar na Tabela 11 a redução deste parâmetro em cada fase
da estação.
Tabela 11 – Níveis de sólidos totais dentre as fases de tratamento
Remoção
Remoção
Fase da
Vegetação
mg L-1
Comparada a
Comparada a Fase
Estação
Fase anterior
Anterior (%)
Fossa Séptica
8.381
Rachão
Taboa
1.180
7.201
85,9
Pedra Brita
Bananeira
1.150
30
2,54
Pedrisco
Bananeira
1.110
40
3,47
Areia (Final)
Taioba
170
940
84,7
Verifica-se que, de acordo com resultados presentes na Tabela 11, que
houve grande redução de sólidos totais da primeira camada, isso se deve ao septo
instalado na fossa, que evita que grande parte do material sólido seja direcionado a
zona de raízes, prevenindo assim possíveis obstruções no tanque de zona de
raízes. Nos próximos filtros, onde estão as bananeiras, não houve redução
significativa do material sólido. Porém na última camada, constituída por areia houve
grande redução deste parâmetro, o que o deixou em acordo com a resolução
430/2011 do CONAMA.
Quando comparado os sólidos totais finais e o inicial temos uma redução
de 98%, resultado este em acordo com o encontrado por Schulz (2009), que em
seus estudos constatou redução de sólidos totais variando entre 90% e 98%.
Resultados estes iguais aos de Kouki et al (2009) que também foram de 98%, porém
pouco diferente do obtido por Vieira (2010) que atingiu níveis de remoção de 86%.
Pode-se observar na Figura 26 a redução de sólidos totais à cada filtro.
59
Figura 26:Níveis de sólidos totais após as fases de tratamento.
Observa-se que apenas no filtro de areia é que se atinge o padrão de
lançamento aceitável pela legislação (500 mg L-1). Isso ocorre devido a
granulometria da areia que impede que os sólidos ultrapassem, deste modo irão se
degradar transformando-se em nutrientes disponíveis para as plantas, neste caso as
taiobas.
4.7 OXIGÊNIO DISSOLVIDO
A quantidade de OD disponível nos esgotos é muito importante, pois está
diretamente ligado as taxas de DBO e DQO, pode se dizer que quanto mais
elevadas são estas taxas, menor será a quantidade de OD no efluente, pois no
processo de degradação da matéria orgânica utiliza-se grandes quantidades de
Oxigênio.
Observa-se na Tabela 12 que na fossa séptica a quantidade de OD é de
1,01 mg L-1 e que logo na primeira camada este parâmetro possui um pequeno
aumento. Isso se deve a aeração que ocorre no efluente ao sair da fossa séptica e
ser direcionado à camada de rachão por gravidade, e percorrer o interior desta
60
camada. Porém, nos filtros de pedra brita e pedrisco, onde estão as bananeiras, as
taxas de OD ficaram extremamente baixas.
Tabela 12– Níveis de OD dentre as fases de tratamento
Redução de
Fase da
Vegetação
mg L-1
OD comparado
Estação
a fase anterior
Fossa Séptica
1,01
-
Redução de OD
comparado a fase
anterior (%)
-
Rachão
Taboa
1,44
+ 0,43
+ 42,57
Pedra Brita
Bananeira
0,1
1,43
93
Pedrisco
Bananeira
0,1
0
0
Areia (Final)
Taioba
19,5
+ 19,4
+ 19.400
Se comparadas as taxas deste parâmetro com a de DBO, DQO, Amônia e
sólidos totais encontrados nos mesmo filtros, verifica-se que na camada de rachão
houve pouca redução em todos os parâmetros, exceto para sólidos totais, deste
modo pode-se concluir que o efluente neste ponto está a caminho da estabilização.
Quando o efluente chega às camada de pedra brita e pedrisco as taxas já estão
baixas, porém a OD diminui, pois houve consumo muito grande de oxigênio para se
fazer a estabilização da matéria orgânica e a nitrificação da amônia. Porém, quando
o efluente atinge o último filtro, as taxas de OD se elevam, devido as taiobas ali
existentes, que fazem a translocação de oxigênio da atmosfera para a zona de
raízes. Deste modo, e também graças as chuvas, a taxa de OD final atingiu 19,4 mg
L-1, cerca de 1.830% acima do OD inicial.
Toniato et al (2005) em seus estudos realizados com macrófitas obteve
níveis de OD finais de no máximo 1,5 mg L-1, porém o efluente chegava a estação
com praticamente zero de OD. Deste modo observa-se que mesmo com grande
quantidade de matéria orgânica direcionada a fossa séptica, ainda há OD, isto
possível devido a quantidade de água utilizada para limpeza das pocilgas e também
da lavanderia.
Pode-se observar na Figura 27 o comportamento do OD a cada fase de
tratamento do sistema.
61
Figura 27: Níveis de OD após as fases de tratamento.
Verifica-se na Figura 27 que logo que o efluente entra em contato com o
último filtro a taxa de OD aumenta rapidamente, este fenômeno ocorre pois neste
ponto a matéria orgânica já se encontra praticamente estabilizada e a amônia esta
em níveis extremamente baixos, e ainda as taiobas repõem ao efluente o oxigênio
através da zona de raízes, assim, as taxas de OD tendem a aumentar rapidamente.
Observa-se ainda que o OD final foi aproximadamente 4 vezes maior que o mínimo
estipulado pela resolução 430/2011 do CONAMA que é de 5 mg L-1 . Também vale
ressaltar que as chuvas possuem papel muito importante para o tratamento no
tanque de zona de raízes, pois disponibiliza altas taxas de OD para o efluente.
4.8 SULFETOS
Os níveis de sulfetos encontrados em todas as fases da estação se
encontraram dentro dos parâmetros da resolução 430/2011 do CONAMA.
Podem-se observar na Tabela 13 as taxas de sulfetos analisados a cada
fase da estação.
62
Tabela 13– Níveis de sulfetos dentre as fases de tratamento
Remoção
Fase da
Vegetação
mg L-1
Comparada a
Estação
Fase anterior
Fossa Séptica
0,14
-
Remoção
Comparada a Fase
Anterior (%)
-
Rachão
Taboa
0,11
0,03
21,4
Pedra Brita
Bananeira
0,11
0
0
Pedrisco
Bananeira
0,068
0,042
38,2
Areia (Final)
Taioba
0,056
0,012
17,6
Verifica-se na Tabela 13 que os níveis de sulfeto são baixos desde a
fossa séptica, porém houve redução a cada fase de tratamento, exceto nas pedras
britas, que se manteve a 0,11 mg L-1.
Não houve redução de sulfetos significativa durante as primeiras fases de
tratamento. Sulfetos são uma das formas mais reduzidas do enxofre de acordo com
Schon (2011) e pode ser absorvido pelas plantas, isso explica as maiores reduções
deste parâmetro na camada de pedrisco, onde estão inseridas as bananeiras,
certamente não houve grande redução no último filtro devido a seu nível estar muito
reduzido, próximo a estabilização.
Verifica-se ainda, que quando comparado os níveis de sulfetos iniciais e
finais, houve redução de 60%.
Pode-se observar na Figura 28 os níveis de sulfeto adquiridos a cada fase
do tratamento.
63
Figura 28:- Níveis de sulfetos após as fases de tratamento.
O valor máximo permitido pela resolução 430/2011 do CONAMA para
este parâmetro é de 0,3 mg L-1, sendo este cerca de 54 vezes maior do que o obtido
no efluente final.
4.9 NITRATO
Os níveis de nitrato também se mantiveram abaixo do valor máximo
permitido pela legislação vigente durante todos os processos de tratamento, pode-se
observar na Tabela 14 a redução dos níveis de nitrato em cada fase de tratamento.
Tabela 14 – Níveis de nitrato dentre as fases de tratamento
Remoção
Fase da
Vegetação
mg L-1
Comparada a
Estação
Fase anterior
Fossa Séptica
0,16
-
Remoção
Comparada a Fase
Anterior (%)
-
Rachão
Taboa
0,21
+ 0,05
+ 31,2
Pedra Brita
Bananeira
0,13
0,08
38,1
Pedrisco
Bananeira
0,05
0,08
61,5
Areia (Final)
Taioba
0,05
0
0
64
Como pode-se observar na Tabela 14 houve aumento de nitrato na
primeira camada da estação, isto se deve ao não desenvolvimento das plantas neste
filtro, fazendo com que o nitrato proveniente da nitrificação da amônia permanecesse
no efluente. Porém, ao chegar à camada de pedras britas e pedrisco houve redução,
isso devido a absorção deste nutriente pelas bananeiras.
Mesmo
com
a
degradação
da
amônia
realizada
por
bactérias
nitrificadoras, não houve aumento nos níveis de nitrato. Certamente o nitrato foi
absorvido pelas plantas, garantindo assim que seus níveis fossem diminuindo a cada
fase da estação mesmo com a degradação da amônia.
Visualiza-se de maneira mais clara o comportamento deste parâmetro
durante as fases de tratamento na Figura 29.
Figura 29: Níveis de nitrato após as fases de tratamento.
Os níveis aceitáveis de nitrato para lançamento ao ambiente, segundo a
resolução 430/2011 do CONAMA é de 10 mg L-1 , sendo este valor 200 vezes maior
do que o obtido no efluente final da zona de raízes.
Se comparados os níveis de nitrato da entrada e saída da estação, houve
redução de 68,7%. Costa (2004) obteve reduções de 46,5% e 75% de nitrato
utilizando P. purpureum e P.australis respectivamente, para o tratamento do esgoto
65
doméstico. Já Almeida et al (2007) obteve 85,69%, 64,61%, 70,18% e 50,45% com
as espécies capim Angola, capim Conta, Lírio e Taboa respectivamente.
Estes dois autores obtiveram níveis maiores de redução devido as
espécies utilizadas no sistema, pois as que obtiveram maiores porcentagens de
redução são plantas de fisiologia que necessitam absorver maiores quantidades de
nitrogênio.
4.10 CONDUTIVIDADE ELÉTRICA
A condutividade elétrica é ótimo parâmetro para avaliar a quantidade de
sais presentes na água, quanto maior a quantidade de sais, maior será a
condutividade elétrica.
Observa-se na Tabela 15, que a condutividade elétrica da fossa séptica
chega a 3.810 µS cm-1, o que representa elevadas taxas de sais minerais presentes.
Este valor esta muito superior ao encontrado na antiga fossa, que foi de 1.900 µS
cm-1. Esta diferença se deve a adição dos dejetos suínos junto ao esgoto domiciliar,
que possuem grandes quantidades de sais minerais e pode variar de acordo com a
ração utilizada para engorda.
Tabela 15 – Níveis de condutividade dentre as fases de tratamento
Remoção
Remoção
Fase da
Vegetação
µS cm-1
Comparada a
Comparada a Fase
Estação
Fase anterior
Anterior (%)
Fossa Séptica
3.810
Rachão
Taboa
3.900
+ 90
+ 2,4
Pedra Brita
Bananeira
2.890
1.010
25,9
Pedrisco
Bananeira
1.588
1.302
45
Areia (Final)
Taioba
274,2
1.313,8
82,7
Verifica-se na Tabela 15 que houve aumento de 2,4% da condutividade
elétrica na primeira camada da zona de raízes. Esta elevação ocorreu devido a
primeira camada ser constituída por rachão, certamente houve desprendimento de
66
sais das rochas, o que acabou elevando o nível deste parâmetro no efluente. Porém
houve significativas reduções nas próximas fases.
Visualiza-se na Figura 30 a queda das taxas de condutividade elétrica e
consequentemente também dos sais minerais em cada fase do tratamento.
Figura 30: Níveis de condutividade elétrica após as fases de tratamento.
Houve queda brusca da quantidade de sais nos últimos três filtros, onde
foram inseridas as bananeiras e taiobas. Se comparada a condutividade elétrica
inicial com a final houve redução de 92,8%, valor este representando também a
redução de sais minerais (Figura 30).
O valor final obtido de 274,2 µS cm -1 assemelha-se com o encontrado por
Mendonça et al (2012), que ao analisar a condutividade elétrica de um poço caipira
constatou condutividade de 249 µS cm-1. O que demonstra que o efluente final
apresenta boa qualidade na questão de sais minerais.
67
4.11 COLIFORMES TERMOTOLERANTES
Os coliformes termotolerantes foram analisados apenas na fossa séptica
e efluente final para análise de eficiência total. Na fossa séptica os valores de
coliformes termotolerantes chegaram a 10.000 UFC 100 ml-1 e após o tratamento
1800 UFC 100 ml-1, sendo uma redução de 82%. Almeida et al (2010) obteve
redução de 99,9% de coliformes termotolerantes em estação de tratamento de
esgoto por zona de raízes utilizando como vegetação taboa e lírio-do-brejo. Já
Rodrigues (2012) obteve redução de 77,4% utilizando apenas taboas e Diniz et al
(2005) atingiu redução de até 98% aplicando o efluente a macrófitas aquáticas. Van
Kaick (2002) obteve redução de 94% de redução de coliformes termotolerantes em
um sistema de zona de raízes construído no litoral do Paraná e atribuiu a redução
significativa à morte natural dos micro-organismos em ambiente desfavorável e ao
efeito tóxico de secreções radiculares sobre eles. Com isso, pode-se concluir que
quando as plantas inseridas neste sistema estiverem desenvolvidas, a quantidade
de termotolerantes reduzidos será maior, pois as análises foram feitas 60 dias após
a inserção das plantas.
4.12 CUSTOS DE IMPLANTAÇÃO
Quanto aos custos para implantação deste sistema, pode-se observar na
Tabela 16 os materiais utilizados e seus valores.
68
Tabela 16 – Materiais utilizados e seus respectivos custos
Produto
Quantidade
Unidade
Tijolo 6 F 9x14x25cm
1.450
Unidades
Tijolo 6,5x23x9cm
80
Unidades
Vigota
22
m
Areia
12
m³
Pedra Brita
5
m³
Pedrisco
5
m³
Cimento
21
Sacos de 50 Kg
Cal Hidratado
22
Sacos de 20 Kg
Cano 100 mm
6,25
Barras de 6m
Cano 300 mm
1
Barra de 6m
Tampa cano 100mm
5
Unidades
Tampas cano 200mm
1
Unidade
Curva 90º
4
Unidades
Impermeabilizante
46,8
L
Sika 1 (Impermeabilizante)
7,2
L
Mão de Obra
4
Pessoas
TOTAL
Valores (R$)
826,50
72,00
165,00
1.140,00
255,00
255,00
483,00
178,50
287,93
165,00
20,50
22,75
25,00
295,96
47,80
2,000
6.239,94
Ao final da obra os custos de implantação chegaram a R$ 6.239,94, valor
este elevado, se comparado com a maioria das estações de tratamento de esgoto
por zona de raízes já construídas, Lemes et al. (2008) teve custo de R$ 844,50, para
uma residência de 5 pessoas, porém há efluente final que é infiltrado no solo e a
vida útil do sistema implantado é menor.
Deve-se levar em consideração que neste caso estão sendo tratados
junto ao esgoto doméstico, os dejetos suínos, e devido a isso os valores se
elevaram. Porém, as vantagens oferecidas pelo sistema são compensatórias, uma
vez que houve redução significativa de moscas, mosquitos e outros vetores que
anterior à estação se desenvolviam no pequeno alagado já citado, além de extinguir
o mau cheiro e evitar a contaminação do solo, água e também dos próprios
residentes da propriedade.
69
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
A estação de tratamento de esgoto por zona de raízes construída para
tratamento de esgoto doméstico juntamente com dejeto suíno, se mostrou muito
eficiente na purificação do efluente, mesmo com a aplicação de grande carga
orgânica proveniente dos dejetos suínos. Isso comprova que estações como esta
são capazes de garantir a qualidade do efluente final mesmo com grandes
alterações na quantidade e qualidade do efluente inserido no sistema. Feito a média
das porcentagens de remoção de cada parâmetro, chegamos a eficiência de 89%.
Sistemas como este podem ser utilizados para águas residuais de
diversas características, porém deve-se conhecer as características do efluente
antes da aplicação, para assim, ser possível fazer a escolha do tratamento
preliminar a ser utilizado e também da associação dos filtros e vegetação aplicável.
Pois algumas vegetações não suportam altas cargas de contaminantes, como é o
caso da taioba, que foi inserida ao final do tanque da zona de raízes.
Com a aplicação deste projeto problemas como proliferação de vetores,
contaminação do solo e de recursos hídricos, emissão de maus odores, riscos de
contaminação animal e humana foram eliminados. Além de proporcionar bom
aspecto visual do local e promover a educação ambiental na região, que até o
momento não possuía conhecimento desta alternativa.
70
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3ª Ed, p. 90-91
78
ANEXOS
79
ANEXO I
Calculo da Vazão do Esgoto Diário da Residência
Para cálculo da vazão de esgoto da residência foi adotado 100 L hab -1 dia-1, de
acordo com a norma NBR 13969/1997.
Para cálculo da vazão diária tem-se o seguinte:
Q=Vp . N
Onde,
Q= Vazão diária de esgoto;
Vp= Vazão esgoto percapta; e
N= Número de residentes
Sendo assim:
Vp = 100 L hab-1 dia-1
N = Número de residentes
Logo =
Q= L hab-1 dia-1 . 3 hab.
Q = 300 L dia-1
80
ANEXO II
Calculo da Vazão Diária dos Dejetos Suínos
Para cálculo da vazão dos dejetos suínos foi adotado o informado por Gama (2003)
que descreve que os suínos produzem em média 7 L. dia-1 percapta.
Para cálculo da vazão diária dos dejetos suínos tem-se:
Qs = Vs . Ns
Onde,
Qs= Vazão de dejetos diária
Vs = Vazão de dejetos por suíno; e
Ns = Número de suínos
Sendo Assim:
Vs = 7 L suí-1 dia-1
Ns = 9 suínos
Logo:
Qs = 7 L suí-1 dia-1 . 9 suínos
Qs = 63 L dia-1
Obs.: Valor adotado para o projeto 65 L dia-1
81
ANEXO III
Calculo de Vazão Total de Esgoto
Para cálculo da vazão total de esgoto tem-se o seguinte:
Qt = Q + Qs
Onde;
Qt = Vazão Total
Q = Vazão da Residência;
Qs = Vazão dos dejetos suínos;
Logo;
Qt = 300 L dia-1 + 65
Qt = 365 L dia-1
82
ANEXO IV
Dimensionamento da Fossa Séptica
Para cálculo do volume da fossa séptica, tendo em vista o tempo de retenção de no
mínimo 30 dias, tem-se o seguinte:
Vu = Dr . Qt
Onde,
Vu = Volume útil
Dr = Tempo de Retenção
Qt = Vazão total de esgoto
Logo,
Vu = 30 dias . 365 L dia-1
Vu = 10.950 L
Volume útil necessário é de 10.950 L.
Dimensões adotadas para o projeto: 2,2 x 2,8 x 2m
Assim,
Vt = L . C . H
Onde:
Vt = Volume Total;
L = Largura
C = Comprimento
H = Altura
Logo,
Vt = 2,2 . 2,8 . 2
Vt = 12, 32 m3 (12.320 L)
83
ANEXO IV
Dimensionamento da Fossa Séptica
(Volume útil utilizado no projeto)
Vut = Vt – (0,1 . L . C)
Onde,
Vut = Volume útil utilizado no projeto;
Vt = Volume Total (m3);
L = Largura da fossa séptica (m);
C = Comprimento da fossa séptica (m); e
0,1 = Altura livre da superfície (m).
Logo,
Vut = 12,32 – (0,1 . 2,2 . 2,8)
Vut = 11,7 m³ (11.700 L)
84
ANEXO V
Dimensionamento Área do Tanque da Zona de Raízes
Para construção da área da zona de raízes foram utilizadas as seguintes medidas:
2 m² por pessoa (De acordo com Vieira 2010);
4m² por suínos ( Valor estipulado de acordo com a diferença da carga orgânica)
Sendo assim tem-se:
A = (N.2) + (Ns . 4)
Onde:
A = Área
N = Número de pessoas;
Ns = Número de Suínos
Logo,
A = (3.2) + (9.4)
A = 42 m²
Obs.: Adotado para o projeto 40 m².
85
ANEXO VI
Análises Fossa Antiga
86
ANEXO VII
Análises Fossa Séptica
87
ANEXO VII
Análises Fossa Séptica
88
ANEXO VIII
Análises 1ª Camada (Rachão)
89
ANEXO VIII
Análises 1ª Camada (Rachão)
90
ANEXO IX
Análises 2ª Camada (Pedras Britas)
91
ANEXO IX
Análises 2ª Camada (Pedras Britas)
92
ANEXO X
Análises 3ª Camada (Pedrisco)
93
ANEXO X
Análises 3ª Camada (Pedrisco)
94
ANEXO XI
Análises 4ª Camada (Areia)
95
ANEXO XI
Análises 4ª Camada (Areia)
96
ANEXO XII
Análise Termotolerantes Fossa Séptica
97
ANEXO XIII
Análise Termotolerantes Final