Avaliação da capacidade reativa da componente fina dos solos residuais para a remoção de poluentes

• Autor(a) principal: Dias, Luís Pedro dos Santos
• Data de Publicação: 2014
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.6/4846
• topic: Águas Residuais Tratadas; Biodegradação; Infiltração; Recarga de Aquíferos; Reutilização; Solos Residuais; Sorção; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia Civil

Na região da Beira Interior, algumas das origens de água subterrânea não apresentam qualidade mínima para utilização para a maioria dos usos, devido à sua sobre-exploração e contaminação por fontes de poluição difusa. Nos próximos anos, perspetiva-se o aumento da procura de água para consumo humano, atividades agrícolas, industriais, recreativas e turísticas, sendo aconselhado reforçar as reservas deste recurso hídrico subterrâneo, que pode ser feito através da infiltração de águas residuais tratadas (ART) produzidas em estações de tratamento de águas residuais (ETAR) locais. No entanto, é preciso avaliar previamente as condições em que a infiltração pode ser feita e se o solo local tem capacidade para afinar os efluentes tratados, porque apresentam cargas residuais poluentes e de patogénicos que podem contaminar os recursos hídricos subterrâneos. A caraterização dos solos residuais graníticos da região revelou que são constituídos essencialmente por materiais arenosos e siltosos e uma pequena parte de materiais argilosos e coloides orgânicos, sendo os minerais argilosos essencialmente do grupo das Ilites. O complexo argiloso-coloidal deste solo apresenta propriedades reativas que lhe permitem a remoção de poluentes por mecanismos de sorção, bem como superfície adequada para o desenvolvimento de biofilme com capacidade para remover poluentes através de mecanismos de biodegradação. Realizaram-se vários ensaios experimentais, uns em batch com efluentes sintéticos à base de metais pesados (crómio, cobre e zinco) e baixas razões de solo/liquido, para avaliar a remoção de iões metálicos em tempos de contactos curtos (24 h), outros em coluna laboratorial com efluentes sintéticos à base de metais pesados (crómio, cobre e zinco) e de matéria orgânica, azoto e fósforo, para elevadas razões de solo/liquido, alimentação descontinua e continua, para avaliar a remoção de poluentes em tempos de contacto mais longos (3,5 a 4,4 d). Estes ensaios permitem simular em laboratório a remoção de poluentes presentes em ART em sistemas como leitos filtrantes, bacias de detenção/armazenamento, bacias de infiltração e até em camadas superficiais do solo. Os resultados mostram que o solo residual estudado pode ser utilizado para a remoção de crómio, cobre, zinco, matéria orgânica, amónio, nitrato e fósforo, para concentrações típicas das presentes em ART de tratamento secundário e alturas de enchimento de 20 cm. O cobre e zinco foram removidos por permuta catiónica com catiões que se libertaram do complexo argiloso-coloidal, tendo a remoção sido rápida e total para valores de pH entre 4,6 e 5,7, tempos de contacto de 15 minutos e baixas razões solo/liquido. Para pH entre 5,8 e 6,3, tempos de contacto entre 3,5 d e 4,4 d e elevadas razões solo/liquido, o crómio, cobre e zinco foram removidos consideravelmente e por complexação/precipitação na forma de hidróxidos. O modelo de pseudo-primeira ordem explica adequadamente a cinética de sorção para os 3 metais. Quando o estado de equilíbrio da sorção é atingido, a remoção de crómio e cobre pode ser explicada pela isotérmica de Freundlich, enquanto a remoção de zinco é explicada pela isotérmica de Langmuir. A matéria orgânica, amónio, nitrato e fosfato foram removidos muito significativamente, tendo ocorrido por mecanismos de biodegradação para a matéria orgânica e formas de azoto (nomeadamente remoção carbonácea, nitrificação e desnitrificação) e por mecanismos de sorção para o fosfato (nomeadamente biosorção e complexação/precipitação). A utilização de solos residuais para afinação de ART em infraestruturas de detenção, armazenamento ou infiltração, e até no próprio solo, apresenta-se como uma solução viável para a remoção de poluentes residuais e a proteção de aquíferos durante a sua recarga artificial, podendo ainda constituir uma solução económica, quando utilizada a localmente.