Alagados, Banhados ou Wetlands

São sistemas muito utilizados nos países desenvolvidos como alternativa técnica em relação aos processos convencionais. São destinados à descontaminação de efluentes a partir de processos químicos e biológicos naturais. É uma técnica que vem sendo crescentemente utilizada nos últimos anos como uma alternativa aos processos convencionais (Tyrrel et al., 1997), pois são eficientes no tratamento de efluentes com grande quantidade de contaminantes. Esses sistemas apresentam baixo custo operacional e pouca manutenção para o tratamento de DAM em relação aos processos químicos convencionais. Os sistemas de alagados podem remover com eficiência os contaminantes, incluindo matéria orgânica, sólidos em suspensão, metais pesados e excesso de nutrientes, como demonstrado na tabela 2.6.

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Tabela 2.6: Mecanismos de remoção e transformação em sistemas de alagados.

Constituinte Mecanismos

Orgânicos biodegradáveis

Bioconversão da matéria orgânica solúvel por bactérias aeróbicas, facultativas e anaeróbicas na superfície das plantas e suporte sólido,

adsorção, filtração e sedimentação da matéria orgânica particulada. Sólidos suspensos Sedimentação e filtração.

Acidez Produção de alcalinidade pela dissolução de carbonatos e pela _{degradação da matéria orgânica.} Nitrogênio Nitrificação/denitrificacão, remoção pelas plantas, volatilização.

Fósforo Sedimentação, remoção pelas plantas.

Metais pesados Adsorção na superfície das plantas e suporte e sedimentação. Orgânicos-traço Volatilização, adsorção, biodegradação.

Patogênicos Decaimento natural, predação, radiação UV, sedimentação, excreção de _{antibióticos das raízes das plantas.} Fonte: Rubio & Tessele in Luz et al. (2002).

Nesses sistemas, as substâncias complexas são transformadas em compostos mais simples, devido a reações químicas e bioquímicas (Trindade e Soares, 2004). Os Alagados são também responsáveis pela remoção de nutrientes por processos de adsorção, assimilação e produção de biomassa, realizados pela ação de plantas aquáticas presentes, como pode ser visto na figura 2.6.

Figura 2.6: Remoção de contaminantes realizados pela ação de plantas aquáticas. Fonte: Souza (2004).

O sucesso na utilização de Alagados depende do clima. Em regiões temperadas foi obtido êxito na utilização destes sistemas, porém ainda não se tem muitas informações sobre o desempenho destes sistemas em regiões secas, tropicais, quentes e úmidas (Tyrrell et

al.,1997). Surgidos pela observação de pântanos, os Alagados podem ser classificados em

convencionais, aeróbios e anaeróbios, que serão explicitados a seguir.

a) Alagados Convencionais

Nos Alagados convencionais, as zonas aeróbicas e anaeróbicas ocorrem naturalmente em função da profundidade do alagado e a adição de produtos químicos é descartada.

40 Prevalecem condições oxidantes na superfície, que se tornam gradualmente anaeróbicas em direção ao fundo. Em cada zona os mecanismos ativos de remoção de metais são diferentes: oxidação e hidrólise, redução bacteriana de sulfatos, adição de alcalinidade, adsorção, troca iônica, complexação com material orgânico, bioacumulação nos tecidos de plantas e algas, entre outros (Rubio & Tessele in Luz et al., 2002). A figura 2.7 mostra o perfil de um Alagado convencional e seus principais componentes:

Figura 2.7: Perfil de um Alagado Convencional. Fonte: Rubio & Tessele in Luz et al. (2004).

b) Alagados Aeróbios

Os Alagados aeróbios são corpos d´água artificiais de grande superfície, com fluxo superficial, utilizados no tratamento de águas alcalinas. Nestes sistemas ocorrem à oxidação do Fe2+ na água aerada e a precipitação de metais na forma de hidróxidos, oxi- hidróxidos e óxidos. Os Alagados podem ser utilizados, com grande eficiência, associados a outros sistemas desde que este último aumente a alcalinidade da água que irá entrar no alagado. A extensão de remoção de metal depende das concentrações dos metais dissolvidos, conteúdo de oxigênio dissolvido, pH e alcalinidade da água, presença de biomassa ativa e do tempo de retenção da água no alagado (Skousen et al., 1998). O sistema de Alagados Aeróbios deve possuir o leito impermeabilizado e coluna de água com profundidade pequena, de 10 a 50 cm (Trindade e Soares, 2004).

c) Alagados Anaeróbios

Os Alagados Anaeróbios são similares aos aeróbios quanto a forma, mas possuem uma camada de substrato orgânico nas proximidades do leito de espessura variando de 30 a 60

41 cm. Esse substrato pode ser constituído de composto de cogumelos, pedaços de madeira, serragem, feno, resíduos de macrófitas aquáticas, lodo de ETE’s e outros, promove processos químicos e microbiológicos que geram alcalinidade, neutralizam os componentes ácidos da drenagem, removem oxigênio do sistema, reduzem o sulfato e evitam que os metais se oxidem e formem camadas passivadoras. O alagado anaeróbico será plantado com espécies características de áreas inundadas, como pode ser visto na figura a seguir, que ajudam a estabilizar o substrato e promovem materiais orgânicos adicionais para dar continuidade as reações de redução de sulfato (DEP, 2000).

Figura 2.8: Alagado anaeróbio, com vegetação semelhante à do Alagado Aeróbio. Fonte: Skousen (1998).

Os Alagados Anaeróbios são úteis no tratamento de drenagens ácidas com concentrações elevadas de oxigênio dissolvido, Fe3+, Al e acidez (Rubio & Tessele in Luz et al., 2004). A elevação do pH da DAM ocorre nestes sistemas devido à ação conjunta das bactérias que reduzem sulfetos com a dissolução de calcário. Rees (2005) in Bandeira (2006) apresenta uma tabela (tabela 2.7) que relaciona as estruturas de tratamento passivo utilizadas com os contaminantes por elas removidos.

Tabela 2.7: Elementos-alvo das tecnologias de tratamento passivo. Tecnologia de Tratamento Passivo Elemento-alvo do Tratamento

Lagoa Anaeróbia SO42-, Acidez

Lagoa Aeróbia Fe, U, Mg, As, CN

Dreno Anóxico de Calcário Acidez, Zn, Cd, As, Mg, Ca Reator de Fluxo Vertical SO42-, Acidez

Os excessos de metais, nas DAM podem prejudicar o desempenho dos Alagados. Para solucionar este problema pode-se submeter o efluente ao pré-tratamento com adição de calcário, que por reações de dissolução ocorre o consumo de H+ elevando o pH do efluente ácido (Rubio & Tessele in Luz, et al., 2004). O pré-tratamento dos efluentes ácidos por calcário pode ocorrer através dos seguintes dispositivos:

42  Drenos anóxicos de calcário (interceptam fluxos de água de subsuperfície, e são formados por um leito de calcário enterrado que evita a oxidação de metais pela redução de O2);

 Canais abertos de calcário (fossos são forrados com calcário ou é realizado o lançamento do calcário direto no efluente ácido);

 Células de calcário (são constituídas por cilindro ou tanque vertical de metal com dimensões variando entre 1,5 – 1,8m de diâmetro e 2,0 - 2,5m de profundidade, contendo calcário esmagado).

Os custos de tratamento de águas ácidas de minas dependem da quantidade e qualidade dessas águas, da tecnologia utilizada e do padrão que se deseja alcançar. Rees (2005) in Bandeira (2006), apresenta uma tabela (tabela 2.8) comparativa com os valores encontrados para o tratamento da drenagem ácida, bem como o percentual remanescente de metais no efluente.

Tabela 2.8: Tratamentos, custos e percentual remanescente de metais. Tratamento Custo (R$/kg) Percentual Remanescente de metais

Passivo simples 1,12 2%

Passivo com lagoa anaeróbica 1,29 1%

Ativo 2,61 0