Disposição de efluentes tratados em uma lagoa de evapoinfiltração

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2018.Desde o ano 1989, o SES da Lagoa da Conceição, Florianópolis/SC, dispõe seus efluentes tratados no solo, através de uma lagoa de evapoinfiltração (LEI), localizada numa área de dunas, distante aproximadamente 350m da Lagoa da Conceição. Para atender a demanda populacional crescente da região, ampliações na ETE foram necessárias, resultando num aumento crescente da LEI. Com o objetivo de determinar o comportamento do fluxo subsuperficial da LEI na sua zona de descarga (Lagoa da Conceição), procedeu-se a análise da qualidade físico-química e microbiológica dos esgotos brutos, efluentes tratados, LEI e do lençol freático. Os esgotos brutos apresentaram concentrações baixas em termos de sólidos, médias em relação à matéria orgânica e cloreto, enquanto que altas em relação a E.coli e nutrientes. Os efluentes tratados apresentaram características típicas médias de efluentes tratados a nível secundário e na LEI ocorre uma redução considerável de carga orgânica e E.coli, no entanto concentrações elevadas de nutrientes permanecem no efluente a ser infiltrado. A interação direta da LEI na qualidade das águas do lençol freático foi observada, graças a sua superficialidade e a aplicação de forma contínua do efluente no solo, onde foram verificadas concentrações médias de nitrogênio amoniacal (6,8 mg/L N). A partir de resultados de granulometria do solo, foi possível estimar a condutividade hidráulica através da aplicação das fórmulas empíricas e de slug test em piezômetros existentes na área de estudo. Os resultados variaram entre 0,0044 e 0,01 cm/s, coerentes com o material arenoso do aquífero livre. Para diagnosticar o comportamento do fluxo subsuperficial, foi confeccionado um modelo numérico utilizando o software Visual ModFlow. A partir da calibração do fluxo atual no estado estacionário, foram simulados os cenários do fluxo natural e do início de operação da LEI. Comparando os cenários atual e sem a LEI, foram observadas diferenças de 2,5m no nível freático. Tendo em vista o aumento crescente da LEI, procedeu-se a simulação do fluxo transiente e do transporte do cloreto. Os resultados indicaram que a pluma de 10mg/L de cloreto atingiu a Lagoa da Conceição (Av. das Rendeiras), após 3 anos do início de sua operação, devido ao maior gradiente hidráulico nessa direção em relação a direção da Av. Osni Ortiga. Verificou-se também que a pluma abrange toda a espessura do aquífero, sendo que as concentrações aumentam a medida que aumenta a profundidade.Abstract : Since 1989 treated effluent from Lagoa da Conceição wastewater system is disposed in the soil through an infilration lagoon (LEI) located in a dune area about 350m away from Lagoa da Conceição. Due to the population growth, the wastewater treatment plant have been faced expansion works that entailed in a continuous basin increase. In order to establish the subsuperficial flow from the LEI into its discharge zone (Lagoa da Conceição), it was proceed the analysis of quality from the raw wastewater, treated effluent, LEI, and water table. Raw wastewater concentration of solids were in the low range, organic matter and chloride in the medium range, while E.coli and nutrients were both in high range.Typical effluent concentration of secondary treatment were found. Despite high efficiency of the LEI in the removal of BOD and E.coli, high content of nutrients remain in the wastewater discharge into the ground. Due to the superficial regional groundwater table and the continuous effluent application in the soil, straight relationship between LEI and water table and high contents of nitrogen in the groundwater, especially NH3 (about 6,8 mg/L N) in groundwater was verified. From soil granulometric composition, it was possible to estimate hydraulic conductivity using empirical formules. Available piezometers in the study area enables to estimate it using slug test. Results varied from 0,0044 and 0,01 cm/s, which are consistent with the sandy aquifer material. Afterwards a numerical model was developed using Visual ModFlow sofware. From the steady state groundwater flow model, it was simulated natural flow and initial LEI operation scenarios. In the predominant groundwater flow direction (Avenida das Rendeiras) it was observed 2,5m water table difference between current flow and natural flow scenarios. Since the LEI crescent enlargment follows a growing tendency, a transient groundwater flow and contaminant transport modelling were undertaken using cloride as a conservative contaminant. Modelling indicates the plume has reached Lagoa da Conceição in Av. das Rendeiras in the year of 1992, soon after 3 years from LEI existence, due to the greatest hydraulic gradient in this direction when comparing to Av. Osni Ortiga. Besides that, the plume covers all aquifer thickness, and concentration rises as long as depth rises