Hidrodinâmica e desempenho de filtros verticais com alimentação em pulso, plantados e não plantados, empregados no tratamento de esgoto sanitário bruto
Carregando...
Data
Autor(es)
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Tese de doutorado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Resumo
Filtros Verticais Plantados – FVP (Constructed Wetland) vêm sendo pesquisados em todo o
mundo para o tratamento de diferentes tipos de efluentes, inclusive esgotos brutos, de origem
sanitária. Dentre os diferentes tipos de FVP existentes, destaca-se o sistema Constructed Wetland
Intermittent Downflow (ou Pulse Loaded), cuja designação em português adotada nesta tese foi
Filtro Vertical Plantado descendente com alimentação em pulso (FVP-AP). Esta pesquisa trata de
uma variante do FVP-AP, o Sistema Francês, e teve como enfoque principal a avaliação do
comportamento hidráulico do seu 1º estágio, constituído por três filtros alimentados em paralelo,
com fases alternadas de alimentação e descanso.
O experimento, constituído do 1º estágio do Sistema Francês, foi implantado no CePTs – Centro
de Pesquisa e Treinamento em Saneamento UFMG/COPASA, localizado na ETE/Arrudas, em
Belo Horizonte/MG. Um dos filtros foi plantado inicialmente com a espécie Typha latifolia
(taboa) e posteriormente substituído pelo Tifton-85, o segundo com o híbrido Tifton-85 (Cynodon
dactylon Pers.) e o outro não foi plantado, atuando como controle. A vazão de projeto foi igual a
12 m³.d
-1
(m
2
/habitante), correspondente a TAH igual a 0,4 m
3
.m
-2
.d
-1
.
Foram testados dois regimes de aplicação, para uma mesma TAH: o primeiro, correspondente à
maior freqüência, consistiu da aplicação de mais bateladas diárias (24) de um menor volume (530
L) e o segundo, da aplicação de menos bateladas diárias (12) de um maior volume (940 L). Os
testes foram conduzidos nos filtros novos, quando estes não haviam recebido aplicações anteriores
de esgoto e no filtro usado, após 11 meses de operação do sistema. Foi possível confirmar a
influência do regime de aplicação, do período de uso do filtro e da presença das plantas nos
tempos de detenção hidráulica no sistema.
Os resultados dos testes hidrodinâmicos realizados nos filtros plantados e não plantado indicaram
forte tendência do escoamento ao regime hidráulico de mistura completa, sendo detectada grande
dispersão nas unidades, além da presença de curtos-circuitos e zonas mortas.
Em relação à remoção de poluentes, avaliada apenas para o regime de aplicação de 12 bateladas
diárias de 940 L, o melhor desempenho foi obtido no filtro plantado (Tifton-85), confirmando o
papel relevante da vegetação na remoção de poluentes. Foram obtidas eficiências médias muito
boas no filtro plantado (93% para SST, 81% para DBO, 81% para DQO e 60% para NTK),
indicando o elevado potencial de aplicabilidade da tecnologia em pequenas comunidades, para as
condições ambientais brasileiras.
Abstract
Vertical Planted Filter, a type of constructed wetland, has been studied worldwide for the
treatment of different types of wastewater, including raw sewage. Among the different types
of FVP, the Constructed Wetland System Intermittent Downflow (or Pulse Loaded), stands
out. In this thesis, the Portuguese name Filtro Vertical Plantado descendente e alimentação
em pulso (FVP-AP) for this type of filter has been adopted. This research is about a variant of
FVP-AP, also called the French System, and has as its primary focus the evaluation of the
hydraulic behavior of its 1
st
stage, consisting of three filters fed in parallel, with alternating
phases of feeding and rest.
The experiment, consisting of the 1
st
stage of the French System and was implanted in the
Centre for Research and Training in Sanitation UFMG / COPASA (CePTs), located in the
sub-basin Arrudas in Belo Horizonte / MG, Brazil. The first filter was originally planted with
the species Typha latifolia (cattail) and subsequently replaced by Tifton-85. The second filter
was planted with Tifton-85 (Cynodon dactylon Pers.) and the third was not planted, acting as
a control. The design flow was equal to 12 m³.d
-1
(1 m
2
/inhab), corresponding to Hydraulic
Load Rate (HLR) equal 0.4 m
3
.m
-2
.d.
For the same HLR, two dosing regime were tested: (i) higher frequency: application of 24
batches of 530 litres per day; (ii) lower frequency: application of 12 batches of 940 litres per
day. The tests were conducted first on new filters, before they had received any previous
applications of sewage. Tests were also conducted after 11 months of operation. The dosing
regime, the period of filter usage and the presence of plants all had an impact on the system’s
hydraulic retention time.
In general, there was a strong axial dispersion in the planted and unplanted filter, for all tested
conditions. Great dispersion in the units and the presence of short-circuiting and dead zones
were also detected.
Regarding the removal of pollutants, the best performance was observed in the planted filter
Tifton-85, confirming the important role of vegetation in removing pollutants. Mean removal
efficiencies were very good in this filter: 94, 81, 81 and 60% for TSS, BOD, COD and TKN,
respectively, indicating the high potential of this technology for small Brazilian communities.
Assunto
Engenharia sanitária, Saneamento, Águas residuais, Estações de tratamento
Palavras-chave
Filtros verticais plantados, FVP, Remoção de poluentes