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Utilização de biofiltros com macrófitas (Vertical Constructed

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA

PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM ENGENHARIA AMBIENTAL

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITRIA E AMBIENTAL

UTILIZAO DE BIOFILTROS COM MACRFITAS (VERTICAL CONSTRUCTED

WETLANDS) COMO PS-TRATAMENTO DE LAGOAS DE ESTABILIZAO

APLICADAS AOS DEJETOS DE SUNOS

PABLO HELENO SEZERINO

Orientador: Prof. Dr. LUIZ SRGIO PHILIPPI

Co-orientador: Prof. Ph.D. HUGO MOREIRA SOARES

Dissertao apresentada Universidade

Federal de Santa Catarina como parte dos

requisitos para a obteno do ttulo de

Mestre em Engenharia Ambiental.

FLORIANPOLIS - SC

Fevereiro de 2002

UTILIZAO DE BIOFILTROS COM MACRFITAS (VERTICAL CONSTRUCTED WETLANDS) COMO PS-TRATAMENTO DE LAGOAS DE

ESTABILIZAO APLICADAS AOS DEJETOS DE SUNOS

PABLO HELENO SEZERINO

Dissertao submetida ao corpo docente do Programa de Ps - Graduao em Engenharia Ambiental da Universidade Federal de Santa Catarina como parte dos requisitos necessrios para obteno do grau de

MESTRE EM ENGENHARIA AMBIENTAL na rea de Tecnologias de Saneamento Ambiental

Aprovado por:

Prof. Rejane Helena Ribeiro da Costa, Dra.'

1UQ0 SauProf/I^jgo Moreira Soares, Ph D.

(Co-Orientador)

Prof. Flvio Rubens Lapolli, Dr. (Coordenador)

Prof. Luiz Srgio Philippi, Dr. (Orientador)

FLORIANPOLIS, SC - BRASIL FEVEREIRO/2002

NUNCA LHE DO UM DESEJO SEM TAMBM LHE DAREM O PODER DE REALIZ-LO.

VOC PODE TER DE TRABALHAR POR ELE, PORM

richard bach

AGRADECIMENTOS

Agradeo todos os profissionais e colegas que auxiliaram na execuo deste trabalho, em

especial:

Professor Luiz Srgio Philippi, pela orientao ao longo da minha formao;

Professor Hugo Moreira Soares, pela co-orientao neste trabalho;

Biloga e Mestre em Engenharia Ambiental Alessandra Pellizzaro Bento, minha noiva;

- Doutora Valeria Reginatto Spiller, pela incansvel contribuio durante o estudo;

Engenheira Mnica A. dos Santos, pelo auxlio e companheirismo;\

Profissionais da SADIA - unidade de Faxinai dos Guedes;

Colegas do LDPT - Departamento de EQA/UFSC;

Doutor Platzer, pelas informaes e questes pertinentes;

Aos meus familiares que me do o suporte para a continuidade dos estudos

- iv -

SUMRIO

Lista de F iguras...................................................................................................................... vii

Lista de Tabelas..................................................................................................................... viii

Lista de Q uadros.................................................................................................................... >x

Lista de Smbolos................................................................................................................... ix

RESUM O...................................................................................................................................... x

ABSTRACT.................................................................................................................................. xi

CAPTULO 1 ________________________________________________________________ 12

1.1. INTRODUO..................................................................................................................... 12

1.2. OBJETIVOS.......................................................................................................................... 15

1.2.1. OBJETIVO GERAL............................................................................................................ 15

1.2.2. OBJETIVOS ESPECFICOS............................................................................................... 15

CAPTULO 2 ________________________________________________________________ 16

2.1. REVISO BIBLIOGRFICA............................................................................................ 16

2.1.1. SISTEMAS NATURAIS DE TRATAMENTO - Lagoas de Estabilizao....................... 16

2.1.2. WETLAND NA SUA FORMA NATURAL........................................................................ 17

2.1.3. UTILIZAO DOS WETLANDSNO TRATAMENTO DE GUAS RESIDURIAS .... 21

2.1.4. CLASSIFICAO E FINALIDADES DOS WETLANDS CONSTRUDOS................... 24

2.1.4.1. Sistemas de lmina livre ou escoamento superficial........................................................ 25

2.1.4.2. Sistemas de escoamento subsuperficial............................................................................ 25

2.1.5. MECANISMOS DE DEPURAO NOS WETLANDS CONSTRUDOS....................... 30

2.1.5.1. Depurao da matria carboncea.................................................................................... 31

2.1.5.2. Reteno de slidos.......................................................................................................... 35

' 2.1.5.3. Transformaes da srie nitrogenada............................................................................... 37

s 2.1.5.4. Reteno e remoo de fsforo........................................................................................ 44

2.1.6. DIMENSIONAMENTO E PARMETROS DE PROJETO NOS WETLANDS............... 47

CAPTULO 3 ________________________________________________________________ 52

3.1. MATERIAIS E MTODOS................................................................................................ 52

3.1.1. UNIDADE DE TRATAMENTO EM ESTUDO................................................................ 52

3.1.1.1. Perfil da unidade SADIA S/A - Faxinai dos Guedes / SC ............................................... 52

3.1.1.2. Estao de tratamento de efluentes lquidos - Lagoas de Estabilizao.......................... 52

3.1.2..PS-TRATAMENTO DOS EFLUENTES DAS LAGOAS DE ESTABILIZAO....... 55

3.1.2.1. Concepo do sistema de ps-tratamento.................................................................... 55

3.1.2.2. Caracterizao do material filtrante................................................................... .0............ 56

3.1.2.3. Simulao em colunas...................................................................................................... 58

3.1.2.4. Estudo em escala piloto - mdulos BioFiltros com Macrfitas....................................... 61

- v -

3.1.3. MONITORAMENTO ANALTICO.................................................................................. ....69

CAPTULO 4 72

4.1. RESULTADOS E DISCUSSO 72

4.1.1. PERFORMANCE DO SISTEMA DE LAGOAS ... 72

4.1.2. SIMULAO EM COLUNAS E MDULOS BIOFILTROS COM MACRFITAS ... 76

4.1.2.1. Performances gerais 79

4.1.2.2. Transformaes da srie nitrogenada ... 8 8

4.1.2.3. Reteno do fsforo 95

CAPTULO 5 99

5.1. CONCLUSES................................................................................................... 99

5.2. RECOMENDAES ....103

5.3. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ...104

5.4. ANEXOS ...1115.4.1. Anexo 1 - Valores brutos amostrados nas lagoas de estabilizao existente na unidade

SADIA S/A - Faxinai dos Guedes /SC (Tabelas 3, 4, 5, 6 e 7 ) ....111

5.4.2. Anexo 2 - Valores brutos obtidos para as colunas e mdulos em escala piloto (Tabelas 8 ,

9, 10, 11, 12 e 13)............................................................... ................................................ ....115

- vi -

Lista de Figuras

Figura 1: Decomposio microbiana e reciclagem em sedimentos de reas alagadas - tipo

wetlands....................................................................................................................................... 18

Figura 2: Vista em profundidade de um wetland construdo de escoamento subsuperficial

de fluxo horizontal................................................................................................... 27

Figura 3: Esquema representativo do corte longitudinal do sistema zona de razes

desenvolvido por Kickuth....................................................................................... 28

Figura 4: Vista em profundidade de um wetland construdo de escoamento subsuperficial

de fluxo vertical....................................................................................................... 29

Figura 5: Representao da reteno e/ou remoo de slidos nos wetlands construdos de

escoamento subsuperficial....................................................................................... 36

Figura 6 : Transformaes do nitrognio nos wetlands construdos........................................ 37

Figura 7: Fluxograma da estao de tratamento de efluentes e os respectivos pontos de

amostragens............................................................................................................. 53

Figura 8 : Foto da estao de tratamento de efluentes na unidade SADIA S/A - Faxinai dos

Guedes / S C ............................................................................................................. 53

Figura 9: Planta geral da ETE - unidade SADIA S/A - Faxinai dos Guedes / SC ............... . 54

Figura 10: Esquema representativo da camada filtrante empregada nas colunas e nos

mdulos em escala piloto........................................................................................ 56

Figura 11: Esquema da coluna de simulao montada no

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