esgoto

CENTRO UNIVERSITÁRIO DINÂMICA DAS CATARATAS CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL Missão: “Formar Profissionais capacitados, socialmente responsáveis e aptos a  promoverem as transformações transformações futuras” 

TRATAMENTO DE ESGOTO DOMÉSTICO ASSOCIADO A DEJETOS SUÍNOS POR MEIO DE ZONA ZO NA DE RAÍZES JONAS RODRIGO DOS SANTOS S ANTOS

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 tratament o, 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 ef luente 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 ......................................................................1 9

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

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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

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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.

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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.

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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 81,1 92,5 46,2 53,5 8,9 Brasil 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).

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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.

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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

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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,

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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

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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 nec essidade 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.

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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-

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- )

592

596

660,14

524

DBO (mg O2 L-

314

282

78,54

3,93

62

38

1,86

69,58

Nitrato (mg L- )

3,34

2,6

-

-

Nitrogênio(mg L- )

38,7

30,4

38

35,3

Fósforo (mg L- )

2,08

2,44

1,5

>6

)

Cloretos (mg L-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 f ins 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-

OD

> 5 mg O2 L-1

Fósforo Total

0,030 mg P L-  (Ambientes Lênticos)

Nitrato

10 mg L-

Sulfetos

0,3 mg L-

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 (CO 2) 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

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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.

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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

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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

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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 Porcas em gestão

2,3 3,60

4,9 11,00

7,00 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 265 mg L-1. 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 8m 2. 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 plantada dentro do cano estrategicamente perfurado.

 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:  Mudas Taiobas.

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.

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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 O 2 L-1  e 524 mg O 2 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 O 2 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.

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Tabela 6 – Níveis de DQO dentre as fases de tratamento. Remoção Fase da -1 Vegetação mg O2 L 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 O 2 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 O 2 L-1. Alves et al. (2007) obteve níveis superiores em seus estudos, chegando a 314 mg O 2 L-1, um

pouco mais que o dobro do resultado obtido.  A DBO analisada na fossa séptica chegou a 525,73 mg O 2 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 O 2 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

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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 O 2 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.

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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 O 2 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 -1 Vegetação mg N-NH3 L 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.

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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 -1 Vegetação mg L 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 -1 Vegetação mg L 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.

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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.

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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.

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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.

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ANEXOS

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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

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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

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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

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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)

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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)

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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.

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ANEXO VI Análises Fossa Antiga

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ANEXO VII Análises Fossa Séptica

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ANEXO VII Análises Fossa Séptica

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ANEXO VIII Análises 1ª Camada (Rachão)

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ANEXO VIII Análises 1ª Camada (Rachão)

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ANEXO IX Análises 2ª Camada (Pedras Britas)

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ANEXO IX Análises 2ª Camada (Pedras Britas)

92

ANEXO X Análises 3ª Camada (Pedrisco)

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ANEXO X Análises 3ª Camada (Pedrisco)

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ANEXO XI Análises 4ª Camada (Areia)

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ANEXO XI Análises 4ª Camada (Areia)

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ANEXO XII Análise Termotolerantes Fossa Séptica