Migração de contaminantes inorgânicos em vala de infiltração de drenagem urbana

Abstract

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2019Esta tese investiga o funcionamento de uma vala de infiltração na retenção de metais e propõe uma adequação estrutural com aplicação de biossorvente para transforma-la em uma técnica compensatória que alcance o tratamento das águas de drenagem urbana. A região de estudo é o Distrito do Campeche, localizado no sul da ilha de Florianópolis - SC, considerada uma área susceptível a alagamento e apresenta alta taxa de vulnerabilidade do aquífero, somados as dificuldades de drenagem devido à proximidade com o mar. Para o alcance do objetivo da pesquisa, três fases distintas foram investigadas: a) monitoramento de uma vala de infiltração original (existente); b) experimento em laboratório para identificação da eficiência de dois biossorventes na retenção de íons metálicos, quitina comercial e casca de camarão não processada; c) monitoramento da vala modificada com a aplicação de biossorvente. Foi priorizada a investigação de metais (Cd, Cu, Pb, Zn, Cr, Fe, Mn e Ni) presentes no escoamento superficial, em amostras de solo no fundo da vala e no escoamento subterrâneo. Os resultados do monitoramento da vala original evidenciaram o bom funcionamento da estrutura para a infiltração do escoamento, porém há presença de metais nos três ambientes investigados (escoamento superficial, subterrâneo e solo). As características físicas do solo com predominância de areia permitem a alta taxa de infiltração e também a migração de poluentes inorgânicos. Ao avaliar o experimento em laboratório com os biossorventes, quitina comercial e casca de camarão não processada, os resultados foram promissores para ambos os biossorventes. Porém, a quitina comercial apresentou os melhores resultados de adsorção e elevação do pH, fatores determinantes para indicação de seu uso na vala de infiltração. A terceira fase da pesquisa envolveu o monitoramento da vala modificada, na qual houve a mudança estrutural e a aplicação de quitina comercial. Os resultados evidenciam que a modificação da vala ocasionou na redução do volume infiltrado quando comparado à vala original, mas a presença do biossorvente possibilitou redução da quantidade de metais presentes no escoamento superficial que infiltra no aquífero. O uso da quitina em sistemas de infiltração na drenagem urbana apresentou resultados promissores, sendo uma alternativa sustentável e que apresenta disponibilidade abundante no país.Abstract: This thesis investigates the retention of metallic ions in an infiltration swale and proposes structural adequacy and the application of biosorbent to transform it into a compensatory technique, maintaining the infiltration and the removal of metallic ions. The study area is the Campeche District, located in the south of Florianópolis Island in Santa Catarina. It is considered a susceptible area to flooding and presents a high vulnerability rate of the aquifer, added to the difficulties of drainage due to its proximity to the sea. In order to accomplish the objective of the research, three distinct phases were investigated: a) monitoring of an original infiltration swale; b) laboratory experiments to identify the efficiency of two biosorbents, commercial chitin, and unprocessed shrimp shell; c) monitoring of swale modified with the application of biosorbent. It was prioritized the investigation of metallic ions (Cd, Cu, Pb, Zi, Cr, Fe, Mn, and Ni) present in surface runoff, soil samples at the bottom of the swale and underground flow. The monitoring results in the original swale evidenced the good functioning of the structure for the infiltration, but there is a presence of metallic ions in the three environments investigated. The physical characteristics of the soil with a predominance of sand allow the high rate of infiltration and the migration of inorganic pollutants. The laboratory experiment with the biosorbents commercial chitin and unprocessed shrimp shell presented results that are promising for both biosorbents. However, commercial chitin presented the best results of adsorption and elevation of pH. The third phase of the research involves the monitoring of the modified swale, in which there were structural change and the application of commercial chitin. The results evidenced the reduction of the infiltrated volume when compared to the original swale, but the presence of the biosorbent allowed reducing the number of metallic ions present in the surface flow that goes to the aquifer. The use of the commercial chitin in infiltration systems in urban drainage presented promising results, being a sustainable alternative and presenting abundant availability in the country