REMOO DE POLUENTES DE UM EFLUENTE SINTTICO EM

REMOÇÃO DE POLUENTES DE UM EFLUENTE SINTÉTICO EM DIFERENTES CONDIÇÕES HIDRÁULICAS DE ESCOAMENTO ATRAVÉS DE COLUNA DE SOLO RESIDUAL Autores: Flora Silva 1, António Albuquerque 2 & Paulo Scalize 3 Instituto Politécnico de Bragança, Portugal 1 2 Universidade da Beira Interior, Portugal 3 Universidade Federal de Goiás, Brasil

Introdução § Escassez de água para consumo humano • Problema que tem vindo a aumentar em todo o Mundo § Origens alternativas de água • Reutilização de águas residuais tratadas (ART) § Situações de menor escassez de água • “A reutilização é praticada por imperativos de proteção ambiental dos meios recetores” o Reduzindo a descarga de efluentes de ETE (Marecos do Monte & Albuquerque, 2010)

Introdução § Estratégias globais sobre gestão da água • Reutilização de ART como parte da solução para satisfazer as necessidades de água • Assegurar a sustentabilidade dos serviços de água § Em Portugal • Face à escassez de água que tem vindo a afetar todo o território o Dinamizar a utilização deste recurso para usos não potáveis - Representam a grande maioria dos consumos de água - Requisitos de qualidade substancialmente inferiores aos da água para consumo humano

Introdução § Recarga artificial de aquíferos com ART • Prática muito comum a nível internacional o Pode contribuir para a reposição de volumes de água no solo o Vantajoso em áreas - deficit hídrico - sobre-exploração de águas subterrâneas § Tratamento complementar das águas residuais por meio do solo • Alternativa técnica e economicamente viável o Afinação de efluentes secundários previamente à sua incorporação em aquíferos • Se o solo não tiver condições favoráveis para a infiltração de ART o Cargas residuais dessas águas - Desvantagem para a qualidade da água subterrânea

Objetivos § Avaliar a capacidade de remoção de matéria orgânica e nutrientes (formas de nitrogênio e fósforo) • Ensaios em coluna laboratorial • Diferentes condições hidráulicas • Solo residual da região da Beira Interior de Portugal § Identificar os mecanismos responsáveis pela remoção dos poluentes

Material e métodos g (a) (b) (a) Localização da área de estudo; (b) Localização da zona de recolha de solo para infiltração de águas residuais tratadas (manchas a azul); (c) Recolha da amostra de solo residual; (d) amostra de solo (c) (d)

Material e métodos Ensaios de caracterização do solo residual § Propriedades físicas, químicas e mineralógicas do solo • • Análise granulométrica Superfície específica Densidade das partículas sólidas Porosidade e permeabilidade Composição mineralógica qualitativa do solo Análise morfológica e microestrutural Composição química (análise em óxidos) Teor em matéria orgânica e p. H do solo

Material e métodos Ensaios em coluna com matéria orgânica e nutrientes § Ensaios com solo e efluente sintético • Coluna de secção circular em acrílico o Altura: 42 cm o Diâmetro: 14 cm • 3 tomadas para amostragem: TE, P 1, P 2 e BE • Escoamento vertical e descendente • Altura total do meio de enchimento: 25 cm (camada superior com 20 cm de solo, massa = 4467, 4 g; camada inferior com 5 cm de areia de rio, massa = 891, 4 g) • Vu = 1, 48 L (TE-BE) Coluna de solo em operação

Material e métodos Ensaios em coluna com matéria orgânica e nutrientes § Efluente sintético (cargas utilizadas) • • 150 mg/L de matéria orgânica (determinada como CQO) 30 mg/L de amónio ou azoto amoniacal (N-NH 4) 10 mg/L de nitrato ou azoto nítrico (N-NO 3) 10 mg/L de fosfato (P-PO 4) o Semelhantes às cargas observadas no efluente final da ETE § Primeira fase - modo descontínuo: 35 dias § Enchimento, reação de 3, 5 dias, drenagem e coleta de amostras § Segunda fase - modo contínuo: 35 dias § Vazão: 0, 36 L/d e carga hidráulica: 2, 34 cm/d § Medição do p. H e temperatura

Resultados e discussão Caracterização do solo residual Curva granulométrica do solo e fino do solo (a); Imagem SEM do solo, ampliação de 150 x (b); Difractograma de raios-X do solo (c) Características físico-químicas do solo

Resultados e discussão Avaliação da remoção de matéria orgânica e nutrientes Resultados ensaios em coluna com alimentação descontínua de efluente sintético

Resultados e discussão Avaliação da remoção de matéria orgânica e nutrientes Resultados ensaios em coluna com alimentação contínua de efluente sintético

Resultados e discussão Avaliação da remoção de matéria orgânica e nutrientes § Ensaios com alimentação descontínua - troço TE-BE • Remoções em concentração o 122, 99 mg DQO/L, 31, 83 mg N-NH 4/L, 8, 23 mg N-NO 3/L e 9, 94 mg P-PO 4/L • Remoções mássicas o 182, 23 mg de DQO, 47, 16 mg de N-NH 4, 12, 19 mg de N-NO 3 e 14, 73 mg de P-PO 4 • Eficiências de remoção o 76, 94% de DQO, 93, 48% de N-NH 4, 84, 10% de N-NO 3 e 96, 79% de P-PO 4

Resultados e discussão Avaliação da remoção de matéria orgânica e nutrientes § Ensaios com alimentação contínua - troço TE-BE • Remoções em concentração o 69, 09 mg DQO/L, 21, 20 mg N-NH 4/L, 8, 70 mg N-NO 3/L e 7, 46 mg P-PO 4/L • Remoções mássicas o 102, 37 mg de DQO, 31, 41 mg de N-NH 4, 12, 89 mg de N-NO 3 e 11, 05 mg P-PO 4 • Eficiências de remoção o 71% de DQO, 78, 57% de N-NH 4, 79, 57% de N-NO 3 e 71, 17% de P -PO 4 § Em ambos os ensaios • Descida do p. H do TE para P 1, P 2 e BE (oscilações) • Temperatura praticamente constante

Resultados e discussão Avaliação da remoção de matéria orgânica e nutrientes § Remoção carbonácea • Presença de oxigênio (mais próximo da superfície da coluna) o Mecanismos de remoção aeróbia (respiração aeróbia e a nitrificação) • Ausência de oxigênio o Mecanismos de remoção anaeróbios (respiração anaeróbia, desnitrificação e processos fermentativos) § Remoção de nitrogênio amoniacal • Nitrificação • Oxidação do nitrogênio amoniacal terá ocorrido mais próximo da superfície, onde o oxigênio se consegue dissolver na massa hídrica por difusão

Resultados e discussão Avaliação da remoção de matéria orgânica e nutrientes § Remoção de nitrogênio nítrico • Além da concentração que foi introduzida no afluente • Houve produção de nitrogênio nítrico devido à nitrificação § Remoção de fosfato • Biosorção (fica adsorvido nos polímeros do biofilme) • Complexação e precipitação a p. H baixo (complexa com o alumínio e o ferro, precipitando na forma de fosfatos)

Conclusão § Solo residual da Quinta de Gonçalo Martins • Propriedades reativas o Remoção de matéria orgânica, nitrogênio amoniacal e nítrico - mecanismos de biodegradação o Remoção de fosfato - mecanismos de sorção • Remoção desses poluentes o Primeiros 5 cm de solo o Superior nos ensaios em descontínuo • Poderá ser utilizado para a infiltração de águas residuais tratadas

OBRIGADO PELA VOSSA ATENÇÃO! Para informações adicionais contatar: Flora Silva (flora@ipb. pt)