DESCRIÇÃO DO MANEJO DE UTILIZAÇÃO DE TENDA SANITÁRIA EQUIPADA COM FOSSA SECA COM FILTRO DEPURADOR NATURAL E SISTEMA DE NEUTRALIZAÇÃO

 

Mackson Ronny de Oliveira D’Anunciação¹

Kelly Araújo da Silva²

 

1 INTRODUÇÃO

Considerando que o presente estudo tem por objetivo apresentar o uso de tendas sanitárias com tratamento em fossa seca com filtro depurador natural e sistema de neutralização, constatou-se da necessidade do uso do teste de verificação da taxa de absorção do solo e sua viabilidade.

Apresentamos aqui a modelagem de projeto utilizado para garantir a eficiência e sustentabilidade ambiental e sanitária na implantação e implementação da fossa seca com sistema de filtro depurador.

As dimensões estabelecidas, conforme pág. 6 do item 3.1 do esquema do tratamento físico químico dos efluentes gerados, foram determinados em função da capacidade de absorção do solo e suas características pedológicas e litológicas, considerando como superfície útil de absorção o fundo e as paredes laterais. O ensaio de infiltração obedece a NBR 7229:1993 e foram realizados em três pontos distintos com diferentes alturas.

Importante salientar que o fundo da fossa seca com filtro depurador e sistema de neutralização encontrar-se-á no mínimo a 2,00 m acima do nível máximo do lençol freático.

 

2.1 FOSSA SECA COM FILTRO DEPURADOR:

 

Quadro 01: Quadro equivalente a tabela 7 da NBR 7229/1993- Possíveis Faixas de Variação de Coeficiente de infiltração:

 

Faixa	Constituição provável dos solos	Coeficiente de infiltração L/m2x dia
1	Rochas, argilas compactas de cor branca cinza ou preta, variando as rochas alteradas e argilas medianamente compactas de com avermelhada.	menor que 20
2	Argilas de cor amarela, vermelha ou marrom medianamente compacta, variando as argilas pouco siltosas e/ou arenosas.	20 a 40
3	Argilas arenosas e/ou siltosas, variando a areia argilosa ou silte argiloso de cor amarela, vermelha ou marrom.	40 a 60
4	Areia ou silte argiloso, ou solo arenoso com húmus e turfas, variando a solos constituídos predominantemente de areias e siltes.	60 a 90
5	Areia bem selecionada e limpa, variando a areia grossa com cascalhos.	maior que 90

 

Determinação da Área de Absorção do solo: A área de infiltração estudada foi calculada pela seguinte fórmula:

 

A  =   V
        C1

 

Em que:

A= área de infiltração necessária, em m², para fossa seca com filtro depurador e sistema de neutralização.

V= volume de contribuição diária, em L/dia, que resulta da multiplicação do número de colaboradores (N) pela contribuição unitária de efluentes líquidos e sólidos gerados (C). C1= coeficiente de infiltração (L/m² x dia) obtido no Quadro 01 para determinação do coeficiente de infiltração.

 

2.1 FOSSA SECA COM FILTRO DEPURADOR:

 

A degradação do carbono e a concentração de nitrogênio mineralizado podem ser estimadas com a utilização de modelos matemático, os quais quantificam essa concentração e função do tempo (CAMARGO et al., 1999; BOEIRA, 2005; MARTINES et Al., 2006; VANEGAS CHÁCON, 2006; BOEIRA et al., 2011). Segundo Pereira (2003), a relação entre as variáveis envolvidas no processo de decomposição de matéria orgânica é, geralmente, descrita por modelos não lineares, destacando-se os modelos exponenciais.

Devido à complexidade e ao grande número de fatores que afetam a dinâmica do carbono e do nitrogênio no solo, tem sido difícil, segundo Barros et al. (2010), encontrar características desse meio, que indiretamente, possibilitem estimativas dos parâmetros dos modelos de mineralização e predizer a mineralização de formas orgânicas em resíduos, quando da sua aplicação ao solo tem sido um desafio.

A taxa de degradação de resíduos orgânicos proveniente da excreção humana sólido e líquido tem sido, em geral, determinada sobre condições controladas de temperatura e umidade, em que a amostra de solo e resíduo, e somente solo (controle), são incubados por períodos variáveis de 60 a 90 dias, medindo-se periodicamente a quantidade de carbono emanada na forma de CO₂ (C-CO₂) (VANEGAS-CHÁCON, 2006; BOEIRA et al., (2009). Andrade (2004) comentou, porém, que essas avaliações, denominadas respirométricas, são de longa duração e apresentam custos relativamente elevados.

 

2.2 DINÂMICA DA DECOMPOSIÇÃO DOS EXCREMENTOS ORGÂNICOS – Fezes e Urina:

 

Barros et al. (2010) citaram que o processo de decomposição da matéria orgânica aplicada no solo provenientes de excrementos humanos pode ser descrito pelo modelo: C = A x tb, em que C é o carbono ligado ao material orgânico decomposto; t é o tempo e A e B são parâmetros de ajuste do modelo. Stanford e Smith (1972) propuseram o modelo exponencial simples, C=C0 x e-kt, para descrever a decomposição do carbono orgânico nos solos, em que C se refere à concentração de carbono orgânico degradado em determinado tempo (t) (mg/kg-1); C0 é a concentração de carbono orgânico potencialmente mineralizável no solo (mg.kg-1); K é a constante de mineralização (d-1); e t é o tempo decorrido após a incubação do material orgânico (fezes e urina) com o solo.

A mineralização do material orgânico, proporcionando a disponibilização de nitrogênio na forma inorgânica, é importante, tendo em vista que é o processo pelo qual há a transformação da forma não assimilável, em mineral, assimilável pelas plantas. Em ambiente aeróbio, o NO é, primeiramente, transformado em amônio e, posteriormente, em nitrito e finalmente em nitrato.

Em função de sua dinâmica e frequentes transformações, a avaliação precisa da disponibilidade de nitrogênio no solo é dificultada, uma vez que é muito influenciada por fatores ambientais e por características do solo (DIAS et al,1995). A descrição do processo de mineralização, em termos quantitativos, do material orgânico, requer a utilização de equações com muitas variáveis, e algumas delas não podem ser prontamente medidas, mas podem variar de forma pouco previsível (BARROS et al.,2010).

 

3. CINÉTICA QUÍMICA E TAXA DE MINERALIZAÇÃO DA MATÉRIA ORGÂNICA:

 

O termo estabilização é frequentemente utilizado para descrever p total de matéria orgânica (MO) de um substrato, no entanto a MO é composta por muitos compartimentos, cada um variando em contribuição e taxa de decomposição. Por esse motivo, o conceito de estabilização da MO deve envolver pelo menos três níveis de avaliação: valor da constante de velocidade da reação de degradação, tamanho absoluto do compartimento mineralizável e relação com o compartimento “ativo”, durante a mineralização (BOYLE; PAUL, 1989).

A obtenção de taxas de mineralização do carbono orgânico superiores a 100% pode, segundo Terry et al. (1979), estar relacionada ao efeito priming, provocado pelo aumento da atividade microbiana, função da presença de compostos facilmente biodegradáveis na matéria orgânica dos resíduos que, após a exaustão, em relativo curto período, induzem a degradação do COfo original do solo, ou seja, a adição do resíduo ao solo, provoca, além da mineralização do COfo adicionado, a mineralização de grande parte do carbono orgânico original do solo (Terry et al. (1979).Em termos de dinâmica da matéria orgânica do solo, a interação organomineral pode diminuir consideravelmente a mineralização de material orgânico por microrganismos, pois a demanda por energia para o rompimento de uma ligação de coordenação, bem como a consequente liberação do material orgânico para o meio, é relativamente alta (DICK et al.,2009) A proteção química ou coloidal é atribuída à associação da matéria orgânica do solo com as frações argila e silte do solo, formando complexos argilo-orgânicos (D’Anunciação.,2016).

Na Resolução Nº 375/2006 do CONAMA (BRASIL, 2006), na qual se estabelecem normas e padrões para aproveitamento de esgoto doméstico, na definição da dose de aplicação de lodo no solo, o nitrogênio a ser disponibilizado anualmente pelo lodo de esgoto

• utilizado como referência. Para cálculo do nitrogênio disponível (Ndisp.) dos lodos de esgoto digerido anaerobicamente, tal como o utilizado neste trabalho, a fração de mineralização (taxa de mineralização) a ser utilizada é de 20%.

Considerando as duas formas de cálculo e as duas formas de aplicação do LE, somente a TmNOest de 13,2% quando da incorporação desse solo foi inferior aos 20%, preconizados na Resolução Nº357/2006 do CONAMA.

 

 

 

4. RESULTADOS APRESENTADOS:

 

Quadro 02: Valores de coeficientes das correlações simples (r) entre características químicas e físico-químicas dos resíduos e as taxas de mineralização do nitrogênio orgânico (NO) do solo receptor dos excrementos, aos 30 dias.

 

		Taxas de mineralização
Variáveis
	TmNOest.(1)			TmNO(i)(2)
	Forma de Aplicação		Forma de Aplicação
	Incorporado (r)	Superficial (r)	Incorporado (r)		Superficial (r)
COfo	-0,24	0,03	-0,42		0,58
NT	-0,10	-0,29	-0,54		0,64
Relação C/N	-0,09	0,21	0,18		-0,11
NO	-0,07	-0,26	-0,60		0,68
NI	-0,18	-0,37	-0,31		0,47
N-NH4+	-0,18	-0,37	-0,31		0,47
N-NO3-	0,00	0,19	0,44		-0,43
CTC(4)	0,04	-0,21	-0,32		0,38
CTC/COT(5)	0,74	-0,76	0,53		-0,820

⁰Significativo a 10% de probabilidade

⁽¹⁾TmNO_Est = (N_(m) 30 dias do resíduo – N_(m) 30 dias do solo-controle)/NO adicionado*100.

⁽²⁾TmNO_(i) = (NO_(i) – NO_(f), 100/NO_(i) (taxa de mineralização em função do NO_(i).

⁽³⁾TmNO_Adic, = (NO_fo(i) – Nofo_(f)), 100/NO_Adic (taxa de mineralização em função do NO adicionado via resíduo).

⁽⁴⁾CTC = Capacidade de troca de cátions a pH 7.

 

⁽⁵⁾COT = Carbono orgânico total .

 

Quadro 03: Contagem de ovos viáveis de helmintos na camada reativa antes e após a operação do sistema.

 

 

NÚMERO DE OVOS VIÁVEIS DE HELMINTOS / GRAMA DE ST

 

PT01	- Testemunha LT 525 Kv Ivaiporã – Ponta Grossa (C1)			0
PT02	-	LT 525	Kv Ponta Grossa – Bateias (C1)	0,22
PT03	-	LT 230	Kv Ponta Grossa – Ponta Grossa Sul (C1)	0,15
Limite Conama 375/06				< 0,25

 

Quadro 04: Análise de fertilidade da camada reativa.

 

		pH	C	P	K	Ca	Mg		Al	H+AL	S	T	V	MO
*			CaCl2 -	g/dm3 -	mg/dm3				Cmol2/dm3				(%)
PT 01		7,05	2,62	0,55	0,04	2,17	2,05		0,00	0,00	0,09	5,8	73,38	55,95
PT 02		7,30	41,34	208,00	0,61	17,00	0,00		0,00	0,03	0,22	26,10	93,29	72,80
PT 03		7,20	42,98	223,00	0,65	15,92	0,00		0,00	0,02	0,15	24,57	92,87	84,60
Legenda*
PT01	- Testemunha LT 525 Kv Ivaiporã – Ponta Grossa (C1)
PT02	- LT 525 Kv Ponta Grossa – Bateias (C1)
PT03	- LT 230 Kv Ponta Grossa – Ponta Grossa Sul (C1)

 

 

5. AVALIAÇÃO DE EFICIÊNCIA

 

O monitoramento da evolução de CO₂ indicou taxas positivas para as respirações bruta, líquida e adicional para os períodos de trinta dias ao longo do período de operação do sistema. Em termos absolutos, os valores de respiração bruta aproximaram-se de valores monitorados em sistemas implantados em escala real. Foi verificado efeito sinérgico adicional de biodegradação proporcionado pelas condições ambientais criadas na camada reativa (mistura solo e lodo), identificado pelos valores de respiração adicional no sistema piloto. Não foram verificados valores nulos ou negativos de respiração líquida e adicional para o período de 30 dias de incubação, confirmando a condição inicial estabelecida de reabastecimento mensal do sistema com lodo séptico. As respirações líquida e adicional foram, de maneira geral, muito semelhantes. Este resultado estava previsto, visto que o solo utilizado para incubação e desenvolvimento dos ensaios de respirometria apresentava medianos teores de matéria orgânica. Para o período de operação do sistema, houve um incremento proporcional das taxas de respiração bruta em relação às quantidades de carbono aplicadas. Tal fato foi evidenciado pelas elevadas correlações de r2 entre estes parâmetros. Os percentuais de degradação de carbono verificados através das determinações respirométricas são condizentes com os percentuais alcançados em experimentos similares para degradação de biossólidos. De maneira geral, as taxas de degradação mais lentas estão associadas à dificuldade de degradação de compostos recalcitrantes na matéria orgânica dos biossólidos. Nesse sentido, como alternativa para acelerar o processo de degradação do resíduo no sistema, recomenda-se a avaliação da viabilidade de processamento combinado através da aplicação de resíduos com frações da matéria orgânica facilmente decomponível. Tal prática é utilizada em sistemas de landfarming em escala industrial para o estímulo aos processos de cometabolismo e, por consequência, à redução dos teores de matéria orgânica de difícil degradação que se acumulam no sistema.

 

Prof. Dr. Mackson Ronny D’Anunciação
Engº Sanitarista-Ambiental-Químico
Consultor Ambiental
CREA 12019487 20 / CRQ: 16300024