Comportamento hidráulico de um sistema de wetlands construídos de escoamento vertical (primeiro estágio do sistema francês)

Autor: Mirene Augusta de Andrade Moraes
Přispěvatelé: Marcos von Sperling, Vinícius Verna Magalhães Ferreira, Gustavo Ferreira Simões, Wagner da Nova Mussel, Ricardo Gomes Passos
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFMG
Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)
instacron:UFMG
Popis: CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior O Sistema Francês (SF), variante dos wetlands construídos de escoamento vertical (WEV), recebe como afluente esgoto bruto e é classicamente composto por três filtros em paralelo, com fases alternadas de alimentação e repouso. Um complicador do WEV é que ele é regido pelas condições dos meios não saturados, adicionando complexidade por ser bastante dinâmico. Este trabalho foi desenvolvido no CePTS UFMG/COPASA, Belo Horizonte, e teve como objetivo contribuir para melhor compreensão do comportamento hidráulico, em termos de distribuição do afluente, percolação no meio poroso e coleta do efluente de um sistema constituído pelo primeiro estágio do SF operado com apenas duas unidades e um ciclo de alimentação prolongado (sete dias). Monitoramentos da vazão e dos parâmetros SST, condutividade elétrica, potencial redox, OD e pH foram efetuados no canal de coleta de efluente tratado. Para obtenção das curvas de distribuição dos tempos de residência (DTR), o traçador utilizado foi o 99mTc. Além disso, diversos modelos foram avaliados: Gama – número de tanques em série (NTES), distribuição log-normal, dispersão axial de Vasel e Schrobiltgen, compartimentado de Vasel e von Sperling e solução analítica da equação de Richards proposta por Mannich e Guetter. Foi observado que, no início do ciclo de alimentação de sete dias, o sistema necessitou de tempo para encharcar e reter umidade. Do meio até o final do ciclo de alimentação, o sistema aumentou o armazenamento interno do volume de líquido, provavelmente devido a uma redução da condutividade hidráulica do filtro. O depósito de lodo superficial possui função primordial no funcionamento do SF, sendo que ele pareceu dificultar a passagem do líquido e a transfência de OD. Os resultados da DTR confirmaram essas tendências. O 99mTc representou bem o comportamento do sistema quando associado a um complexante como o DMSA, podendo ser, portanto, apontado como um traçador promissor no estudo de WEV. Os parâmetros de qualidade do efluente tratado estiveram relacionados com o hidrograma efluente, o que poderia indicar também o comportamento de outros parâmetros não analisados. Conclui-se que, nos sistemas não saturados e alimentados por bateladas, como os WEV, o traçador pode ser considerado o próprio líquido aplicado. Assim, o hidrograma efluente muito tem a mostrar sobre a hidrodinâmica do sistema. A distribuição Gama - NTES não se mostrou muito adequada para a representação desse SF, pois ela foi incapaz de se ajustar às vazões de pico. A distribuição Log-normal, por outro lado, exibiu boas correlações entre os dados medidos e estimados. Em relação aos modelos de dispersão axial e compartimentado, estes demonstraram também boa aderência aos dados de campo. No entanto, a análise desses modelos não pode ser feita do modo costumeiro tradicionalmente usado para meios saturados. Tentou-se obter um modelo baseado em uma solução analítica da equação de Richards. Todavia, o ajuste não ficou apropriado, demonstrando a necessidade de adaptações. Sugere-se que mais estudos devam ser realizados sob condições de clima quente semelhantes, a fim de permitir conhecer mais o funcionamento hidráulico do SF com menos unidades em paralelo e diferentes ciclos de alimentação e repouso. Destaca-se a necessidade de investigações para melhorar a hidráulica dos filtros e para desenvolver modelos simplificados aplicados aos meios não saturados. The French System (SF), a variant of vertical flow constructed wetlands (VFW), receives raw sewage and is classically composed of three filters in parallel, with alternating phases of feeding and rest. A complicator of VFW is that it is governed by the conditions of the unsaturated media, adding complexity because it is very dynamic. This work was developed in the CePTS UFMG / COPASA and had as objective to contribute to a better understanding of the hydraulic behavior in terms of influent distribution, percolation in the porous medium and effluent collection from a system constituted by the first stage of SF operated with only two units and an extended feeding cycle (seven days). Monitoring of the outflow and the parameters TSS, electric conductivity, redox potential, DO and pH were carried out in the treated effluent collection channel. To obtain the residence time distribution (RTD) curves, the tracer used was the 99mTc. In addition, several models were evaluated: Gamma – tanks in series (NTIS), log-normal distribution, Vasel and Schrobiltgen axial dispersion, Vasel and von Sperling compartmentalized and analytical solution of the Richards equation proposed by Mannich and Guetter. It was observed that, at the beginning of the seven day feed cycle, the system required time to soak and retain moisture. From the middle to the end of the feed cycle, the system increased the internal storage of the liquid volume, probably due to a reduction in the hydraulic conductivity of the filter. The sludge deposit has a primordial function in the FS operation, and it seemed to hinder the passage of the liquid and the DO transfer. The RTD results confirmed these trends. The 99mTc represented well the system’s behavior when associated to a complexant such as DMSA, and could therefore be pointed as a promising tracer in the study of VFW. The quality parameters of the treated effluent were related to the effluent hydrograph, which could also indicate the behavior of other parameters not analyzed. It is concluded that in unsaturated and batch systems, such as VFW, the tracer can be considered the liquid itself. Thus, the effluent hydrograph has much to show about the system’s hydrodynamics. The Gamma - NTIS distribution was not very adequate for the representation of this FS, since it was unable to adjust the peak flows. The Log-normal distribution, on the other hand, exhibited good correlations between the measured and estimated data. In relation to the models of axial dispersion and compartmental, they also demonstrated good adherence to field data. However, the analysis of these models can not be done customarily. A model developed in Excel was tried based on an analytical solution of the Richards equation. But the adjustment was not appropriate, demonstrating the need for adaptations. It is suggested that further studies should be carried out under similar hot weather conditions in order to better understand the hydraulic operation of the FS with less parallel units and different feeding and rest cycles. Emphasis is given to the need for research to improve filter hydraulics and to develop simplified models applied to unsaturated media.
Databáze: OpenAIRE
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