Wetlands para tratamento de lodos de ETE
SEJA CIRCULAR, SEJA EFETIVO: PARE DE MANDAR LODO PARA O ATERRO
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Wetlands para tratamento de lodos de ETE
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WETLANDS CURSOS
PERGUNTAS
FREQUENTES
Os sistemas wetlands podem ser qualificados, tecnicamente, como filtros biológicos plantados, percoladores e/ou submersos de biomassa aderida, de baixíssima carga. Os mecanismos de degradação de matéria orgânica e remoção de nutrientes são regidos pela microbiota que coloniza e se adere ao leito do sistema (meio suporte e zona de raízes) e atendem aos princípios técnicos/científicos de microbiologia sanitária, assim como os reatores biológicos clássicos. Os critérios de projeto e mecanismos de remoção de matéria orgânica e nutrientes em sistemas wetlands seguem os mesmos conceitos de engenharia sanitária dos demais sistemas biológicos de biomassa aderida, fundamentalmente, dimensionados pela taxa de aplicação hidráulica e carregamento orgânico.
A tecnologia wetlands construídos é uma tecnologia de domínio público e consagrada ao redor do mundo, para várias aplicações. Desde o tratamento de esgotos municipais, até lodos biológicos e águas complexas industriais e de mineração. As primeiras pesquisas envolvendo a tecnologia começaram na década de 60 com Dra. Käthe Seidel (1907-1990), Bióloga Limnóloga do Instituto Max Planck, que demonstrou o potencial da vegetação, em ambientes lênticos, em degradar diversos compostos. Com os avanços das pesquisas, novos critérios e disciplinas foram incorporados ao conceito embrionário, para tornar viável sua aplicabilidade como solução de engenharia sanitária, para tratamento de esgotos, águas e lodos, nos moldes consagrados hoje ao redor do mundo.
Hoje a tecnologia encontra-se amplamente difundida e consolidada, fundamentada por critérios seguros de engenharia. A tecnologia é chancelada por entidades de renome, como a IWA (International Water Association), UN Water (ONU), EPA (Environmental Protection Agency USA), European Environment Agency e outros. Para acessar informações seguras sobre a tecnologia wetlands, princípios de funcionamento, dimensionamento, vantagens e limitações, acesse os "13 livros" consagrados pela comunidade nacional e internacional sobre o tema indicados em nosso blog:
Não. Conforme consolidado em todos os estudos científicos sobre o tema, deve-se ressaltar, que não é a vegetação que trata os efluentes nos sistemas wetlands construídos.
Os sistemas wetlands podem ser qualificados, tecnicamente, como filtros biológicos percoladores e/ou submersos de biomassa aderida, de baixíssima carga. Os mecanismos de degradação de matéria orgânica e remoção de nutrientes são regidos pela microbiota que coloniza e se adere ao leito do sistema (meio suporte e zona de raízes) e atendem aos princípios técnicos/científicos de microbiologia sanitária, assim como os reatores biológicos clássicos, de biomassa aderida.
As plantas são seres autotróficos que sintetizam o próprio alimento (fotossíntese), e por essa razão NÃO consomem matéria orgânica. Sobre a remoção de nutrientes (especialmente nitrogênio e fósforo) as cargas aplicadas em sistemas wetlands, produto da taxa de aplicação hidráulica e da concentração no esgoto bruto, são de 50 a 100 vezes superiores à demanda nutricional das plantas. Portanto, em média, mesmo as plantas com alta taxa de crescimento/produtividade (capins forrageiros, por exemplo), consomem menos de 2% da carga nutricional aportada. Os critérios de projeto e mecanismos de remoção de matéria orgânica e nutrientes em sistemas wetlands seguem os mesmos conceitos de engenharia sanitária (microbiologia clássica) dos demais filtros biológicos de biomassa aderida, fundamentalmente, dimensionados pela taxa de aplicação hidráulica e carregamento orgânico.
Logo, a resposta é clara: não são as plantas que tratam esgoto. E portanto, não é necessário podar a vegetação com vistas a garantir a eficiência do sistema! Os sistemas wetlands removem matéria orgânica, removem nitrogênio e podem, em configurações especiais, remover fósforo, assim como os demais sistemas biológicos clássicos, mas não são as plantas as principais responsáveis por isso.
Para acessar informações seguras sobre a tecnologia wetlands, princípios de funcionamento, dimensionamento, vantagens e limitações, acesse os "13 livros" consagrados pela comunidade nacional e internacional sobre o tema indicados em nosso blog:
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Mas então qual é o papel da vegetação? Para reflexões sobre estas e muitas outras questões acessem o artigo, clicando no link abaixo:
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Os wetlands construídos podem receber esgotos sanitários brutos, efluentes industriais biodegradáveis, lodos biológicos e águas inorgânicas. Para cada tipo de água, lodos e efluentes existem critérios de engenharia e arranjos específicos de wetlands que podem ser conjugados. O entendimento da aplicabilidade, dos princípios de funcionamento e dimensionamento de cada tipologia é que define o sucesso da solução. Sobre a diversidade de arranjos, existe um post em nosso blog que aborda o assunto. (clique aqui para acessar).
Entre as tipologias comumente empregadas, os wetlands de fluxo vertical são os únicos adequados para receberem esgoto bruto. Na França grande parte das mais 4000 estações implantadas, utilizando a tecnologia wetlands construídos, recebem esgoto bruto municipal e atendem padrões de lançamento com DBO inferior a 25mg/L e 100% de remoção de nitrogênio amoniacal (clique aqui para ler mais sobre a eficiência dos sistemas). Por outro lado, os wetlands horizontais não são projetados para receber esgoto bruto, sendo empregados para tratamento secundário de efluentes. Obviamente as ETE Wetlands para esgoto sanitário não dispensam, como qualquer ETE, um bom tratamento preliminar (gradeamento e/ou peneiramento para remoção de sólidos grosseiros e estruturas para remover excesso de óleos e graxas).
Para lodos as UGL Wetlands só contemplam o recebimento de lodos que já tenham passado por digestão primária da matéria orgânica, garantindo que a fração de sólidos voláteis sobre sólidos totais seja inferior a 65%, típica de um lodo estabilizado. Por essas razões, é sempre importante que haja uma boa caracterização dos lodos a serem tratados, fator imprescindível de sucesso para o bom funcionamento de qualquer arranjo tecnológico. Outro ponto importante é que as características do lodo influem diretamente nas taxas de aplicação e nas áreas demandadas pelo sistema. Assim como os wetlands para tratar efluentes as UGL Wetlands podem ser projetados para receber qualquer vazão de lodos. O maior wetlands do mundo, para tratar lodos de ETA, atende população superior a 1,5 milhão de habitantes (Para saber mais sobre estes cases, clique aqui) Portanto a limitação dos wetlands não está na vazão, mas nos requisitos de área e nos custos e disponibilidade de terreno
Os wetlands para tratamento de efluentes sanitários e lodos geram odor? Atraem mosquitos?
Assim como tecnologias aeróbias, os sistemas wetlands construídos, seja para desaguamento e mineralização de lodos ou tratamento de esgotos, não produzem maus odores. Essa condição é garantida pelo fato de serem sistemas de tratamento extensivos e aeróbios, com taxas de carregamento relativamente baixas, o que impede a criação de ambientes anaeróbios nos leitos. Preservada a condição predominantemente aeróbia, não há geração de H2S (gás sulfídrico) para o ar, que como foi dito é o principal causador de maus odores. Em ambiente aeróbio, este composto é oxidado a SO43- (sulfato) que não é volátil. Portanto é possível implantar sistemas wetlands bem próximos a áreas residenciais. Em alguns arranjos tecnológicos é possível integrar o sistema a uma praça ou um parque, criando um ambiente harmônico de convivência e educação ambiental.
As tipologias de wetlands utilizadas pela empresa Wetlands Construídos para tratamento de esgoto sanitário, wetland vertical e/ou horizontal, não atraem mosquitos pois não há lâmina d’água aparente, e consequentemente não há ambiente para proliferação. Nestas tipologias, ao contrário dos wetlands superficiais, o fluxo do efluente ocorre subsuperficialmente, ou seja, abaixo do leito de pedras. O sistema também opera em baixa carga e não há acúmulo de grandes quantidades de material orgânico na superfície do leito, sendo que a atração de moscas é muito reduzida
Quais as demandas de área para implantação dos sistemas wetlands para efluentes sanitários e lodos?
Os wetlands construídos são sistemas passivos e extensivos de tratamento. Ao contrário de estações intensificadas de tratamento, não utiliza produtos químicos e elementos eletromecânicos em seus reatores. Por outro lado, como condicionante, os wetlands, em ressonância com outras tecnologias extensivas, ocupam maiores áreas de implantação. Por essa razão, a disponibilidade de áreas é premissa para viabilizar a implantação da tecnologia. Apesar das dimensões dos wetlands estarem relacionadas a critérios de projeto (conforme a caracterização do efluente e objetivos de tratamento), a título de estimativa, são necessários de 0,8 a 2 m² para cada 160 litros diários de vazão (correspondente, em média, a produção de esgotos de 1 habitante). É ainda necessário prever mais 50% a 80% de área para áreas de entorno (vias de acesso, estruturas de apoio, tratamento preliminar, etc).
Para os wetlands para lodo, apesar das dimensões também estarem relacionadas a critérios de projeto (conforme a caracterização do lodo e aspectos locacionais), a título de estimativa, são necessários entre 0,10 e 0,45 m² para cada 17,5 kg de SST/ano (correspondente, em média, a produção de lodo seco de 1 habitante por ano). É ainda necessário prever mais 50% a 80% de área para áreas de entorno (vias de acesso, estruturas de apoio, tanque de equalização, tratamento preliminar, etc).
Sabemos que os processos de tratamento de efluentes sanitários ou industriais emitem, em maior ou menor grau, gases de efeito estufa (CO2 e CH4). Entretanto, processos de tratamento anaeróbios, como lagoas anaeróbias, tanques sépticos, reatores UASB e filtros anaeróbios - estes dois últimos muito empregados em ETE compacta - geram até 80 vezes mais metano do que os processos aeróbios – como os lodos ativados, biofiltros aerados, biodiscos e wetlands construídos. Com base em estudo publicado na Revista Ibero-Americana de Ciências Ambientais (link para acesso do artigo), elaborado pela nossa equipe em parceria com pesquisadores da UFMG e da UFSC, fizemos algumas simulações dos valores de GEE emitidos pelas ETE Wetlands comparado a outras tecnologias de tratamentos. Os cálculos são realizados à luz dos guias de inventário de efeito estufa do Intergovernmental Panel on Climate Change – IPCC. Para ler mais sobre este assunto, clique aqui.
Conforme aponta o mesmo estudo, em escala nacional, a incorporação dos wetlands construídos na matriz de tecnologias de saneamento poderia reduzir as emissões totais de metano provenientes do tratamento de esgotos sanitários no Brasil em mais de 10%, valor que representa cerca de 867 milhões de toneladas de gás carbônico equivalente que deixam de ser emitidas anualmente. Em créditos de carbono, esta redução representa uma receita média de cerca de 35 milhões de dólares ao ano!
Para cálculo das emissões de GEE, sugerimos também a leitura do artigo do nosso blog sobre o assunto:
A resposta a esta questão está registrada nos milhares de sistemas implantados ao redor do mundo e demonstrada na literatura científica internacional. Portanto, para responder a esta questão nada melhor do que apresentar dados. Em um dos artigos emblemáticos sobre o tema, a equipe do Dr. Pascal Molle, um dos maiores pesquisadores do mundo na área de wetlands construídos, avaliou em um banco de dados de 30 anos o desempenho de 3.500 sistemas wetlands construídos implantados em pequenas comunidades na França.
Os sistemas avaliados foram o arranjo francês clássico com dois estágios de tratamento. A primeira bateria de tanques conta com três leitos em paralelo e recebe esgotos brutos com objetivo de retenção de sólidos suspensos e remoção de DBO e DQO. A segunda bateria de tanques, conta com dois leitos em paralelo, que recebem os efluentes da primeira bateria e têm como objetivo remoção avançada de DBO e DQO e nitrificação completa.
Das 3.500 estações do banco de dados, os autores selecionaram os 415 arranjos com wetlands de fluxo vertical em duplo estágio e avaliaram as eficiências tanto unicamente do primeiro, quanto dos dois estágios. Os valores revelam eficiência de remoção de 83% de SST, remoção de 77% de DQO apenas no primeiro estágio. O arranjo com dois estágios revelou elevadas taxas de remoção alcançando 87% para DQO, 93% para SST e 84% para NTK.
As concentrações alcançadas pelo arranjo de único estágio de DQO, DBO e SST sugeriram que em regiões com condições climáticas mais quentes (tropicais), seria possível adotar apenas um estágio de tratamento reduzindo a área requerida para as estações.
Quando o objetivo é alcançar a nitrificação total e remoção avançada de DBO e DQO, o segundo estágio do sistema francês apresenta um desempenho fantástico. Não é por menos que se tornou a solução padrão para pequenas comunidades na França!
Para acessar a publicação citada acima e outras publicações relevantes que compravam a eficiência dos sistemas wetlands ao redor do mundo acesse nosso artigo:
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