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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.44.2010.tde-08012011-000124
Documento
Autor
Nome completo
Alexandra Vieira Suhogusoff
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2010
Orientador
Banca examinadora
Hirata, Ricardo Cesar Aoki (Presidente)
Bertolo, Reginaldo Antonio
Gastmans, Didier
Hespanhol, Ivanildo
Roisenberg, Ari
Título em português
Minimização de impactos nos recursos hídricos causados por sistemas de saneamento in situ: estudo piloto em Parelheiros - São Paulo (SP)
Palavras-chave em português
APA Capivari-Monos
Barreira reativa
Desnitrificação
Ensaios de colunas
Nitrato
Risco sanitário
Serragem
Sistemas sépticos in situ
Resumo em português
O escopo principal desse projeto foi o de criar um conjunto de ações integradas que permitissem minimizar os impactos de sistemas de saneamento in situ nos recursos hídricos subterrâneo. Sendo as fossas sépticas, mesmo as bem construídas, pouco efetivas onde há alta densidade populacional, foi desenvolvido e aplicado no loteamento Jardim Santo Antônio (situado na APA de Capivari-Monos, Parelheiros) um novo conceito de saneamento in situ: uma fossa alternativa melhorada com uso de barreiras reativas, que possibilitasse a degradação mais eficiente de nitrato e de microorganismos patogênicos. Para a degradação de microorganismos, o material reativo utilizado correspondeu ao BOF (Basic Oxygen Furnace - resíduo de altos fornos de fundição em siderúrgicas) e para a desnitrificação, a serragem. A barreira reativa para remoção de nitrato foi alvo de estudos desse projeto. Desenvolveu-se um questionário de avaliação de risco sanitário para uma área onde foram cadastrados 178 lotes, em um total de 218 poços e 182 fossas. A partir da análise dos dados por Cluster foi possível selecionar um conjunto de perguntas que estivessem mais relacionadas a riscos de contaminação por bactérias e nitrato. Observou-se que a relação entre as características de construção e operação dos poços pouco pode prever a contaminação por nitrato, o que evidencia que sua presença é de caráter regional, fruto de uma ocupação desordenada e densa. Em contrapartida, as perguntas tiveram maior relação com o parâmetro bactérias, o que implica em uma característica local (do poço em si). Antes da implantação da fossa alternativa melhorada, foram realizados experimentos de colunas de sedimentos em laboratório para se testar a eficiência de serragem na degradação de nitrato. Montaram-se 3 colunas: uma só com sedimentos da área, que correspondeu ao branco, e as outras duas com sedimentos e 10cm e 20cm de espessura de uma mistura de serragem (Cedrinho) com areia, respectivamente. Os resultados mostraram uma eficiência de degradação do nitrato de até 96,5% e 99,7% para as colunas de 10cm e 20cm. Foram instaladas duas fossas na área de estudo: a fossa alternativa melhorada com o uso de barreiras reativas (FA) e a fossa controle (FC), equivalente ao esgotamento usualmente empregado pela comunidade (ausência de materiais reativos). Na Fossa Alternativa, estruturada com as barreiras reativas contendo BOF (1m abaixo do tanque receptor do efluente) e serragem (abaixo do BOF, mas separada deste por 1m de pacote arenoso), é possível discriminar certos comportamentos ao longo de suas posições. O BOF que é rico em óxidos de cálcio e ferro confere ao efluente percolante uma condutividade elétrica mais acentuada e um pH muito básico, em torno de 12. Já a barreira com serragem caracterizou-se por concentrações de oxigênio dissolvido mais baixas e presença de C orgânico na forma dissolvida, condições necessárias para a ocorrência da desnitrificação do nitrato gerado perfil acima. No entanto, as concentrações de oxigênio não devem ter sido suficientemente baixas para uma maior eficiência na desnitrificação na barreira de serragem. Além disso, a eficiência pode ter sido comprometida pelo elevado pH que essa barreira foi submetida pelo efluente percolado antes no BOF, o que afetou a capacidade das bactérias desnitrificantes em suas reações metabólicas. Na Fossa Controle, os íons distribuíram-se ao longo do perfil de forma mais regular. A composição dessa fossa representa a fonte em si, com altas concentrações de N-amoniacal e de carbono orgânico dissolvido e baixas concentrações de oxigênio dissolvido. Para esse tipo de cenário, a nitrificação deve ocorrer na zona não-saturada abaixo da fossa, para que depois o nitrato possa alcançar o lençol freático.
Título em inglês
Minimization of septic systems impacts on groundwater resources. Pilot study in Parelheiros - São Paulo (SP)
Palavras-chave em inglês
Breakthrough experiments
Denitrification
EPA Capivari-Monos
Nitrate
Reactive barrier
Sanitary risk
Sawdust
Septic system
Resumo em inglês
The main purpose of this project was to create a set of integrated actions that could minimize impacts of septic systems on groundwater resources. Since the septic tanks, even the well-constructed ones, are not effective on areas where the population density is high, an alternative latrine improved with reactive barriers was developed and applied in Jardim Santo Antônio settlement (Parelheiros, São Paulo, SP). In order to degrade the microorganisms, the reactive material was BOF (Basic Oxygen Furnace) slag from steel producer facilities, and in order to enhance the denitrification, the material of the reactive barrier was sawdust. The sawdust barrier was the main issue in this project. A risk assessment questionnaire was developed and it was applied to an area where 178 residences were evaluated, totalizing 218 water wells and 182 latrines. A Cluster Analysis was used to select the questions that would be related to the risk of contamination by bacteria or nitrate. It was observed that the inapropriated construction and operation of the wells are poorly related to the level of nitrate contamination, what suggests that the nitrate contamination is a more regional problem. On the other hand, it was found a good relationship between the level of bacteria contaminations and the characteristics of construction and operation of the wells, what suggests that this contamination has a local factor. Before the installation of the enhanced septic tank, soil columns breakthrough experiments were conducted in laboratory to test the efficiency of sawdust in nitrate removal. Three soil columns were set up: one filled only with sediments of Jardim Santo Antonio settlement, and another two with the same kind of sediments and sawdust layers introduced with 10cm and 20cm thickness. The results showed an efficiency of sawdust to denitrification of 96,5% and 99,7%, respectively. Two septic tanks were installed in the study area: the alternative latrine enhanced with reactive barriers (AL), and the control latrine (CL), equivalent to the usual tanks founded on the area. In AL, structured with reactive barriers containing BOF (1m below the wastewater tank) and sawdust (under the BOF layer, but first separate from it by 1m of sand package), it's possible to discern few parameter behaviors. BOF, which is rich in calcium oxides and iron oxides, incrises the electrical conductivity and the pH of the effluent (~12). The sawdust barrier, in its turn, was characterized by low concentration of dissolved oxygen and by the presence of dissolved organic carbon, essential conditions denitrification ocurrence. The denitrification efficiency of the sawdust barrier was affected by the high pH observed in the effluent that crossed the BOF barrier, which perturbed the denitrifying bacteria performance. In CL, the vertical distribution of the ions was more regular. The samples from this system presented high levels of ammonium and DOC and low values for dissolved oxygen. For this case, the nitrification must happen in the unsaturated zone bellow the tank, so the nitrate formed can reach the groundwater.
 
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AVS.pdf (25.47 Mbytes)
Data de Publicação
2011-01-10
 
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