Implementação e partida operacional de wetlands construídos empregados no gerenciamento de lodo de tanque séptico

Abstract

A limpeza programada de tanques sépticos é a principal atividade de manutenção para garantir a eficácia desses sistemas de tratamento de esgoto descentralizado e evitar impactos ambientais. Nesse cenário, os Wetlands Construídos para Lodo de Tanque Séptico (WCLTS) surgem como uma Solução Baseada na Natureza (SbN) eficiente e sustentável, integrando-se como componente estratégico de uma Unidade de Gerenciamento de Lodo de Tanque Séptico (UGLTS). O objetivo geral deste trabalho é avaliar as etapas de implementação e o início de operação de uma UGLTS do tipo WCLTS a partir de estratégias operacionais distintas. A infraestrutura da UGLTS compreende tanques de recebimento, sistema de bombeamento e os módulos WCLTS M1 e M2 que possuem 60 m² cada, com maciço filtrante composto por camadas de areia grossa e brita, plantados com macrófitas Salix spp. O regime operacional diferencia-se entre os módulos: o M1 opera com maciço filtrante saturado e recirculação do efluente drenado, enquanto o M2 funciona com drenagem livre e fluxo vertical unidirecional. A implantação da UGLTS englobou atividades de engenharia civil, como terraplanagem, e impermeabilização com geomembrana, entre outras, concluindo-se com o plantio das macrófitas em setembro de 2024. As fases operacionais incluíram testes hidráulicos iniciais, uma etapa de start up com lodo diluído em esgoto tratado para aclimatação e, por fim, a operação continuada apenas com lodo séptico bruto, realizadas ao longo de 2025. As avaliações conduzidas abrangeram testes de vazão de alimentação, monitoramento analítico de parâmetros físico-químicos e a aferição semanal da altura do lodo acumulado na superfície dos WCLTS. Como resultados, o tempo médio para o abastecimento do volume de 7.000 L de lodo em cada módulo WCLTS foi estabelecido entre 20 e 23 minutos por ciclo. Observou-se que o desenvolvimento das macrófitas Salix spp. reduziu a necessidade de remoção de plantas invasoras, sendo necessária a poda da parte aérea para manter a funcionalidade do sistema. No comparativo de desempenho, o módulo M1 apresentou resultados superiores, atingindo 95% de remoção de DQO e 76% de Sólidos Totais (ST), enquanto o M2 alcançou 90% de remoção de DQO, mas apenas 56% de ST. O acúmulo de lodo foi superior no M2 (6,0 a 13,0 cm) em comparação ao M1 (1,5 a 6,0 cm) devido à maior frequência de alimentação de lodo bruto (em média de 4,52 kgST/m².5 meses no M2 e 6,76 kgST/m².5 meses no M1). Infere-se, como conclusão a partir da operação continuada por 5 meses dos módulos WCLTS, que a estratégia de saturação do maciço filtrante e recirculação do efluente líquido drenado apresenta melhor desempenho de tratamento, comparativamente à estratégia de drenagem livre, embora isto conduza para uma operação mais apurada (com mais etapas).

Abstract: The scheduled cleaning of septic tanks is the main maintenance activity to ensure the effectiveness of these decentralized wastewater treatment systems and to prevent environmental impacts. In this context, Constructed Wetlands for Septic Tank Sludge (CWSTS) emerge as an efficient and sustainable Nature-Based Solution (NBS), integrating as a strategic component of a Septic Tank Sludge Management Unit (STSMU). The general objective of this study is to evaluate the implementation stages and the initial operation of a CWSTS-type STSMU based on different operational strategies. The STSMU infrastructure comprises receiving tanks, a pumping system, and the CWSTS modules M1 and M2, each with an area of 60 m², containing a filter bed composed of layers of coarse sand and gravel, planted with macrophytes of the genus Salix spp. The operational regime differs between the modules: M1 operates with a saturated bottom and recirculation of the drained effluent, while M2 operates with free drainage and unidirectional vertical flow. The implementation of the UGLTS included civil engineering activities, such as earthmoving and geomembrane waterproofing, among others, concluding with the planting of macrophytes in September 2024. The operational phases included initial hydraulic tests, a start-up stage using sludge diluted with treated wastewater for acclimation, and finally continuous operation using only raw septic sludge, carried out throughout 2025. The evaluations conducted included influent flow tests, analytical monitoring of physicochemical parameters, and weekly measurements of the height of sludge accumulated on the CWSTS surface. As results, the average time required to feed a volume of 7,000 L of sludge into each CWSTS module was established between 20 and 23 minutes per cycle. It was observed that the development of Salix spp. macrophytes reduced the need for removal of invasive plants, although pruning of the aerial parts was necessary to maintain system functionality. In the performance comparison, module M1 showed superior results, achieving 95% removal of COD and 76% removal of Total Solids (TS), while M2 achieved 90% COD removal but only 56% TS removal. Sludge accumulation was higher in M2 (6.0 to 11.0 cm) compared to M1 (1.5 to 6.0 cm) due to the higher frequency of raw sludge feeding (on average 4.52 kgTS/m²·5 months in M2 and 6.76 kgTS/m²·5 months in M1). It is inferred, as a conclusion from the continuous operation of the CWSTS modules over five months, that the strategy of filter bed saturation combined with recirculation of the drained liquid effluent presents better treatment performance compared to the free drainage strategy, although it requires more refined operation (with more steps).