Tratamento De Esgoto Filtro De Areia Brita Plantas

PROCESSO FITO-PEDOLÓGICO APLICADO NO TRATAMENTO DE EFLUENTES DOMÉSTICO

Leopoldo Paulo Rodolfo 1 , Conte Maria de Lourdes

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(1) FCA/UNESP, Cx. Postal 237, 18603-970 Botucatu - SP, Brasil.(*) (2) PG Energia na Agricultura, FCA/UNESP e UNIFAC, Botucatu - SP, Brasil

RESUMO Como consequência da explosão demográfica, em conjunto com aquela de ordem tecnológica, a água, embora quantitativamente abundante, vem se tornando um produto cada vez mais escasso quanto a sua pronta disponibilidade, não só pelo constante aumento na sua demanda, mas sobretudo pela degradação de suas qualidades. Essa realidade tem gerado, de forma crescente, o desenvolvimento de pesquisas voltadas ao estudo de processos aplicados na sua recuperação, visando a possibilidade de sua reutilização para os mais diversos fins ou mesmo no sentido de atenuar o seu impacto ambiental. Dentro desses propósitos, relata-se os resultados obtidos através da implantação de um sistema de tratamento de efluentes domésticos originários de uma comunidade rural, baseado na utilização de solos filtrantes de alta permeabilidade juntamente com plantas de características próprias e já conhecidas quanto a recuperação de águas degradadas, dentre elas, taboa (Typha sp.), juncus (Juncus sellovianus) e lírio do brejo (Hedychium coronarium). Durante o período experimental, da ordem de dois anos, foi observado o comportamento do sistema através de diversas variáveis, tais como, temperaturas do ar e da água, pH, condutividade elétrica, turbidez, material sólido em suspensão, oxigênio dissolvido, demanda bioquímica de oxigênio, matéria graxa, e oito espécies químicas dissolvidas. Com relação a demanda bioquímica de oxigênio, obteve-se, em valores médios, uma significativa redução, passando de 203 mg.l-1 na entrada para 22mg.l-1 em seu ponto de saída, cuja redução correspondeu a 89,2% da carga poluidora inicial. Para o material sólido em suspensão essa recuperação foi da ordem de 92%, enquanto que para o fósforo total obteve-se uma remoção de apenas 49,6% em relação ao teor inicial. Considerando-se os resultados obtidos para as variáveis analisadas, pode-se deduzir que o processo empregado mostrou-se promissor quanto as possibilidades de seu emprego na recuperaão de efluentes originários do meio rural, pequenas comunidades urbanas ou mesmo no caso de agroindustrias.

Palabras clave: águas servidas, esgoto, tratamento, recuperação, fito-pedológico

INTRODUÇÃO

A água, sem qualquer dúvida, se constitui em um dos bens naturais mais importantes encontrados na natureza, imprescindível para a vida como a se conhece. Contudo, em função de uma expansão populacional em conjunto com outros aspectos inerentes ao comportamento da sociedade atual, o produto passou a ser motivo de sérias preocupações face a possibilidade de se ter, no futuro, uma acentuada crise de disponibilidade, decorrente não só de sua pronta quantidade, como também, e sobretudo, de sua qualidade que impediria a sua imediata reutilização antes de um prévio tratamento, por vezes complexo e oneroso para o poder público ou mesmo para o setor privado. BERTHET (1976), já relatava que alguns países da Europa vinham con-sumindo mais água do que realmente dispunham, e que outros, a exemplo da Bélgica, Alemanha, Polônia, Ucrânia, encontravam em estado de “penúria crônica” ante a disponibi-lidade do produto. Segundo BERTHET (1976), o consumo de água, principalmente nos países industrializados, vinha sofrendo um aumento de demanda de 3 a 4% ao ano. Dentro desse mesmo contexto, PESSOA (1989), relatava que em muitas regiões, a quantidade de água obtida através de rios e outras fontes já excedia a taxa de recarga natural. Citando previsões de outros cientistas, PESSOA (1989) salientou que, dada as atuais taxas de retirada de água, o ciclo hidrológico poderá fornecer

água potável para uma população mundial de 8 bilhões de indivíduos, número este que deverá ser atingido por volta do ano 2.020. Cabe comentar que tais previsões, até certo ponto extremas e graves, foram feitas tomando-se por princípio de que o produto deverá se encontrar disponível “ onde e quando” for necessário. O próprio Estado de São Paulo, dotado de recursos hídricos abundantes, cerca de 15 l.s-1.km-2, não disporia de suficiente quantidade de água para implantar, em sua totalidade, o plano de irrigação que havia sido delineado para o Estado. Por falta de uma educação ambiental, que aos poucos tenta-se corrigir, muitos desperdícios e degradações do bem em pauta tem sido relatados através de diferentes meios, levando as autoridades responsáveis a definirem metas e leis que tenham por finalidade estabelecer adequadas normas de seus uso e manejo. Evolvendo esse particular, pode se citar o plano de gerenciamento dos recursos hídricos do Estado de São Paulo elaborado pelo CONSELHO ESTADUAL DE RECURSOS HÍDRICOS (1990). Como exemplo dessas observações, ANÔNIMO (1991) cita que os aproximadamente 30 mil irrigantes paulistas absorvem cerca de 40% de toda água superficial existente no Estado, gastando, em média, de duas a três vezes mais do que seria necessário e que somente a cobrança pelo seu uso poderia racionalizar a operação. Ainda, de acordo com ANÔNIMO (1991), os irrigantes franceses, que já pagam pela quantidade de água usada, deverão pagar por uma segunda taxa inerente ao teor de nitrato existente naquela que retorna ao meio, proposta que também apresentada pelo CONSELHO ESTADUAL DE RECURSOS HÍDRICOS (1990). Pelo que se expos, bem como pelas observações de AYERS et al. (1991), a preocupação e incertezas com relação ao futuro da qualidade e quantidade da água vem se tornando um assunto cada vez em maior destaque junto as autoridades responsáveis, classe científica e população. Ante o quadro delineado, pode se afirmar que a classe científica respon-sável pelo assunto tem se empenhado, direta ou indiretamente, oferecendo à comunidade as mais diferentes alternativas possíveis de serem aplicadas no processo de preservação de recursos hídricos. Dentre tais alternativas, muitas delas complexas e extremamente onerosas, a utilização de macrófitas tem se mostrado como sendo promissora, principalmente nos casos de pequenas comunidades de zonas urbanas e rurais, ou ainda em casos de indústrias com características específicas, provavelmente por se tratar de um processo eficiente, com baixos custos de instalação, operação e manutenção. Segundo BLAKE (1982), o uso de plantas aquáticas vasculares na depuração de águas servidas de origem doméstica e industrial já vem sendo estudado desde 1955, quando foram apresentados os primeiros trabalhos sobre o tema (Seidel na Alemanha e Volverton nos Estados Unidos). No trabalho desenvolvido por BLAKE (1982) é observado que plantas do gênero Spircus, Typha, Phalaris e outros apresentam propriedades depuradoras, com possibilidades de sua aplicação no controle da carga poluidora de águas residuárias. A taboa, em particular, tem se apresentado como sendo uma planta que responde significamente a tais objetivos, atuando de modo eficiente na retenção de espécies químicas dissolvidas, como o fósforo e o potássio, além de atuar na redução da taxa de DBO de águas servidas, conforme CONTE et al.(1992). Reduções da ordem de 85% nos valores da turbidez e de sólidos em suspensão podem ser alcançados pelo uso da taboa no tratamento de águas servidas de acordo com relato de REUTER et al. (1992). Conforme ZIRSCHKY (1986), pelos mecanismos da nitrificação e denitrificação, tem-se eficientes respostas quanto a remoção do nitrogênio total, cujo índice pode atingir cerca de 80%. Resultados similares foram também encontrados por ROSTOM (1993), quando concluiu que um sistema simples, constituído por leitos de macrófitas aquáticas pode apresentar uma eficiência de 90% na remoção da DBO e sólidos em suspensão, mostrando-se como uma interessante alternativa para o tratamento de efluentes de comunidades rurais. Paralelamente aos autores citados, uma série de outros, entre eles COPELLI et al. (1982), FINGES (1982), HAMMER (1992), ressaltaram a aplicação e eficiência de plantas aquáticas na recuperação da qualidade de águas degradadas. As plantas empregadas tem por finalidade apenas de servirem como base para o desenvolvimento de microorganismos depuradores e como condutoras de oxigênio para as raízes, onde seria consumido pelos microorganismos aeróbios, de acordo com REED et al.(1988). No controle da carga bacteriana, de um modo geral, as lagoas de decantação ou mesmo de estabilização tem apresentado eficiência satisfatória, como salientado em BERTHET (1982) e SHIMADA et al.(1987) ao lado de sistemas constituídos por filtros de areia que também atuam de modo aceitável na remoção de microorganismos presentes em águas servidas, como se salienta em MATSUMOTO (1987); PATERNIANI, (1986); e PATERNIANI (1991), entre outros. Em termos de plantas aquáticas que podem atuar nesse aspecto, RASEM (1991) observou que espécies de juncus, através da liberação de determinadas enzimas, tem poder de controlar a contaminação pela presença de coliformes fecais.

STEGEMANN (1995), em seu relato sobre processo empregado pelo Engenheiro Agrônomo Ralf Wagner, enfatizou que plantas aquáticas, como do tipo juncus, apresentam uma grande eficiência na eliminação de coliformes fecais, podendo chegar a 99%. Dentro desse enfoque, o trabalho que se apresenta relata os resultados obtidos na recuperação de águas servidas, utilizando-se do princípio de solos filtrantes de alta permeabilidade juntamente com plantas aquáticas, tais como a taboa, juncus e lírio do brejo.

METODOLOGIA

Local

A pesquisa foi desenvolvida no Instituto Biodinâmico, localizado na Estância Demétria, que dista cerca de 20 km da cidade de Botucatu, SP. Nesse local encontrava -se implantada a estrutura vista na Fig 1, projetada por RANSEM (1991), destinando-se ao tratamento dos efluentes domésticos originários do referido Instituto.

Estrutura do sistema de tratamento

Conforme pode ser visto no esquema da Fig 1, o processo de tratamento implantado baseia-se no princípio do uso de solos filtrantes, com o emprego de areia grossa de alta permeabilidade, e plantas aquáticas que apresentam características próprias a depuração de águas servidas. Observa-se que, ainda de acordo com a figura 1, a área útil da estrututa foi de 120 m2 , projetada em função da taxa de 1 m2 por pessoa (RASEM, 1991).

Figura. 1 - Estrutura do sistema de tratamento de águas servidas De acordo com o esquema apresentado para a estrutura empregada (Fig.1), o sistema foi constituído por três compartimentos distintos, em relação as plantas utilizadas. No primeiro deles, com distribuição da água por

gravidade, foi plantada a “taboa” que se constitui numa macrófita do gênero Thypha, e que, de acordo com REED et al.(1988) tem a propriedade de, através de seus rizomas rasteiros, oxigenar a água e atuar na retenção de carga poluidora. Para o segundo compartimento, a areia grossa empregada serviu de suporte para plantas representadas pelo “juncus”, da família Juncaceae. Tais plantas apresentam rizomas de características palustres, com a propriedade também de depuração, além daquela de liberar enzimas que agem na eliminação de coliformes fecais. Observando-se o esquema da Fig 1, verifica-se que o movimento da água nesse compartimento é dado no sentido ascendente, onde, em função das particularidades da estrutura, o lençol freático criado foi mantido a cerca de 0,40 m de profundidade. O último compartimento, que se mostra praticamente semelhante ao anterior, foi também preenchido com areia grossa e pelo “lírio do brejo”, planta da família Zingiberaceae, cujas propriedades no processo de depuração se assemelham àquelas da taboa. A estrutura conforme se apresenta (Fig. 1) foi ainda complementada por uma pequena caixa de decantação nas dimensões de 0,80 m de diâmetro por 1,00 m de profundidade que tinha por finalidade, além de funcionar como uma caixa coletora de toda comunidade, iniciar o processo de decomposição das substâncias mais grosseiras anterior a sua distribuição no sistema propriamente dito. O tempo de residência do esgoto nessa caixa foi estimado como sendo da ordem de 10 horas, considerado suficiente para que o processo de decomposição se desse em condições aeróbias.

Amostragens

Visando-se avaliar a eficiência do processo na recuperação de águas servidas, o sistema descrito foi monitorado durante o período de maio de 1991 a abril de 1993, período no qual se coletou um total de 20 amostras de água, em intervalos da ordem de um mês. Tais amostras eram coletadas nos pontos A, B, C e D do sistema, observados na Fig 1, representando, desse modo, 4 amostras por ocasião de cada coleta. Nos pontos A e D, que representam, respectivamente, a entrada e saída de água no sistema, as amostras eram coletadas diretamente, enquanto que nos pontos B e C as mesmas eram obtidas através dos poços de observação, utilizando-se de um coletor constituído por uma sonda e sistema de vácuo.

Análises procedidas

As amostras coletadas, conforme se definiu no item anterior, foram analisadas no Laboratório de Recursos Hídricos do Departamento de Engenharia Rural da FCA, seguindo-se os critérios metodológicos adotados pelo referido Laboratório, quanto aos seguintes variáveis: temperatura da água e do ar; potencial hidrogeniônico (pH); condutividade elétrica, turbidez; material sólido em suspensão; oxigênio dissolvido (OD); demanda bioquímica de oxigênio (DBO); demanda química de oxigênio (DQO); matéria graxa, enquanto que as espécies químicas dissolvidas, constituidas pelo sódio, fosfato, potássio, cálcio, magnésio, sulfato, ferro, e nitrogênio amoniacal, foram analisadas no Departamento de Ciências do Solo da FCA.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

No Quadro 1 encontram-se os valores médios verificados para as 20 diferentes amostras coletadas no período de monitoramento, expressos em função dos pontos A, B, C e D do sistema de tratamento e das variáveis analisadas, enquanto que no Quadro 2 são, da mesma forma, apresentados os resultados médios relativos as espécies químicas dissolvidas observadas. A temperatura média do ar no período foi de 21,4 0C, com um valor máximo de 30,0 0C e mínimo de 11,0 0C. Pelos resultados vistos no Quadro 1 pode-se deduzir que o sistema, a prin-cípio, apresentou uma significativa resposta quanto aos seus objetivos, sobretudo no que se refere a recuperação do aspecto físico da água. O sistema mostrou ser eficiente quanto a determinados parâmetros, dentre eles a DBO, com uma remoção de 89,0% da carga poluidora inicial. Semelhante comportamento foi apresentado em relação as variáveis material

sólido em suspensão, matéria graxa, turbidez e DQO que, com relação aos teores iniciais, foram observadas recuperações da ordem de 92,0%, 89,0%, 79,0% e 67,0%, respectivamente, O sistema, como pode ser verificado pelos dados médios do Quadro 1, não apresentou resposta satisfatória em relação ao teor de oxigênio dissolvido, possivelmente em função das próprias características e princípio do processo de tratamento da água. Contudo, nesse aspecto o sistema poderia ser melhorado com a introdução de um sistema de aeração da água junto a sua saída, caso seja desejável. Da mesma forma, o que pode ser comprovado pelos valores do Quadro 2, não se obteve também uma resposta satisfatória quanto a variável condutividade elétrica, que se manteve relativamente alta, possivelmente em função da solubilização de material orgânico presente no esgoto “in natura”, além de sua conformidade com os conteúdos das espécies químicas dissolvidas, sobretudo no que diz respeito aqueles verificados para o cálcio, sódio e potássio. Observa-se que a redução deduzida para a condutividade elétrica foi de apenas 24,0%. Quadro 1. -

Valores médios obtidos para as variáveis analisadas, expressos em função dos pontos de amostragens do sistema de tratamento de águas servidas. VARIÁVEIS

PONTOS DE AMOSTRAGENS

ANALISADAS

A

B

C

0

20.4 20.1 19.8 Temperatura da água ( C) Potencial hidrogeniônico (pH) 7.41 6.93 6.87 Condutividade elétrica (µ µ S.cm -1) 640 610 486 Turbidez (NTU) 69.4 27.6 17.1 Sólidos em suspensão (mg.l-1) 151 58 20 Oxigênio dissolvido (mg.l-1) 1.3 0.8 1.3 Demanda bioquímica de oxigênio (mg.l-1) 203 70 24 Demanda química de oxigênio (mg.l-1) (*) 321 133 99 Matéria graxa (mg.l-1) 18.9 2.2 2.4 (*) Observação: valores médios correspondentes a análise de 12 amostras Quadro 2.

D 19.6 6.64 486 14.9 12 1.8 22 106 2.1

Resultados médios dos valores obtidos para as espécies químicas dissolvidas, expressos em mg.l-1 e em função dos pontos de amos-tragens do sistema de tratamento de águas servidas ESPÉCIES

PONTOS DE AMOSTRAGENS

QUÍMICAS Nitrogênio amoniacal (NH4) Fosfato (PO4) Sulfato (SO4) Sódio (Na) Cálcio (Ca) Magnésio (Mg) Potássio (K) Ferro (Fe)

A 64,08 10,76 4,70 31,15 13,46 4,80 24,08 0,32

B 49,15 6,72 2,90 29,22 13,57 3,70 18,06 1,73

C

D

37,60 5,43 2,40 26,42 18,52 4,00 17,03 0,58

36,11 5,46 2,90 26,45 20,73 3,90 15,47 1,45

No que se refere as espécies químicas analisadas, observa-se pelos resultados inclusos no Quadro 2 que o sistema apresentou relativa eficiência apenas para o fosfato e nitrogênio amoniacal, com remoções da ordem de 49,0% e 44,0%, respectiva-mente. Tanto o cálcio como o ferro, curiosamente, tiveram os seus teores acrescidos em relação aos conteúdos originais, provavelmente em função dos materiais utilizados na construção do sistema visto na Fig. 1, envolvendo o emprego de tijolos, areia, cal e pedra britada e ferro de construção, ou seja, materiais que apresentam tais elementos. Em linhas gerais, pode-se afirmar que o sistema apresentou boas respostas, devolvendo ao meio um produto parcialmente recuperado, com características adequadas ao desenvolvimento ou mesmo preservação de flora e fauna normalmente existentes em águas naturais.

CONCLUSÕES

Com base nos resultados apresentados, pode-se deduzir que o sistema de tratamento de águas servidas, procedido através do princípio fito-pedológico, se mostrou promissor e possível de ser aplicado na prática para os casos de pequenas comunidades, pequenas agroindústrias e meio rural, levando-se em consideração, principalmente, o seu baixo custo de implantação e o seu reduzido manejo operacional. Torna-se importante salientar que, apesar de se constituir em um sistema bastante simples, a água que deixa o sistema retorna ao meio com qualidades desejáveis para o meio aquático natural.

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