II-107 WETLANDS VEGETADOS NO POLIMENTO DE ÁGUAS SUPERFICIAIS POLUÍDAS: PRIMEIROS RESULTADOS.

II-107 – WETLANDS VEGETADOS NO POLIMENTO DE ÁGUAS

SUPERFICIAIS POLUÍDAS: PRIMEIROS RESULTADOS.

Arquiteta e Engenheira Civil pela Universidade Federal da Paraíba. Mestre em Engenharia Civil pela Universidade Federal da Paraíba. Professora Adjunta do Centro de Ciência e Tecnologia da Universidade Estadual da Paraíba.

Beatriz Susana Ovruski Ceballos(1)

Bioquímica pela Universidade Nacional de Tucuman, Argentina. Mestre em Microbiologia Imunologia Ambiental pela Universidade Paulista de Medicina. Doutora em Microbiologia

Ambiental pela Universidade de São Paulo. Professora Adjunta do Departamento de Engenharia Civil da Universidade Federal da Paraíba.

José Tavares de Sousa

Engenheiros Químico pela Universidade Federal da Paraíba. Mestre em Engenharia Civil pela Universidade Federal da Paraíba. Doutor em Hidráulica e Saneamento pela Escola de Engenharia de São Carlos (EESC/USP). Professor Titular da Universidade Estadual da Paraíba.

Annemarie Konig

Graduada em Ciências Biológicas pela Universidade Federal de São Carlos. PhD em Botânica pela Universidade de Liverpool. Professora Adjunta do Departamento de Engenharia Civil da Universidade Federal da Paraíba.

Endereço(1)_{: Rua Artur Monteiro Viana, 48 Campina Grande - PB - CEP: 58109-140 - Brasil - Tel: (83) 310-1154}

- e-mail: ceballos@cgnet.com.br

RESUMO

Este trabalho estuda o desempenho de um sistema de leitos cultivados de fluxo sub-superficial com Typha spp (20 propágulos.m-2), constituído por dez (10) tanques, com capacidade de 227 litros (diâmetro 72,5cm, altura 55cm e área 4,13cm2), enchido com brita de 19mm até 40cm de altura e alimentado com água de um córrego poluído com esgoto doméstico. Foram testados dois tempos de detenção hidráulica (TDH), 5 (5R) e 10 (10R) dias, sendo que para cada um usou-se cinco (5) tanques, quatro destes vegetados e o quinto, sem planta, usado como controle.

Neste trabalho estão apresentados os resultados dos seis primeiros meses de funcionamento (jan.-jun./2.000). Os parâmetros físicos, químicos e microbiológicos foram avaliados no afluente e nos efluentes dos tratamentos. Os leitos cultivados mostraram taxas de remoção média de 77,8% (5R) e 83,3% (10R) para DBO5, 67,3% (5R) e 77,9% (10R) para N-amoniacal, 46,9% (5R) e 48,9% (10R) para fósforo total, 42,3%

(5R) e 50,2% (10R) para ortofosfato solúvel, 97,0% (5R) e 99,1% (10R) para coliformes fecais, 93,9% (5R) e 98,0% (10R) para estreptocococs fecais. Já os tanques controle removeram percentagens menores: 77,8% (5R) e 83,3% (10R) para DBO5, 50,2% (T5) e 74,2% (T10) para N-amoniacal, 15,7% (T5) e 27,0% (T10) para

fósforo total, 15,7% (T5) e 21,4% (T10) para ortofosfato solúvel, 15,7% (T5) e 27,0% (T10) para coliformes fecais, 15,7% (T5) e 21,4% (T10) para estreptocococs fecais. Evidencia-se a eficiência na melhoria da qualidade da água, a qual vem crescendo ao longo do tempo de funcionamento, acompanhando o aumento da zona radicular. As maiores eficiências correspondem aos tanques vegetados com maior tempo de detenção hidráulica.

PALAVRAS-CHAVE: Wetland Construído, Leito Cultivado, Typha spp. INTRODUÇÃO

Nas últimas décadas tem sido crescente o interesse por sistemas wetlands construídos vegetados, por oferecer

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de produtos líquidos ricos em material orgânico susceptível à biodegradação, sedimentação e adsorsão, entre outros processos físicos, químicos e biológicos. Estes sistemas estão sendo aplicados, em diferentes escalas, para tratar águas superficiais poluídas (GREEN et al., 1999), esgotos domésticos e industriais (HERBEL,

1999; HAMMER, 1989) e águas ácidas e de mineração (PEVERLY et al., 1992). Ainda, wetlands em diferentes escalas foram propostos para tratar óleos de refinarias e derivados de petróleo (KNIGTH et al., 1999). Este sistema oferece benefícios ambientais consideráveis, tais como sua integração a parques e sistemas recreacionais, conserva a vida nativa, se harmoniza com a paisagem natural e promove efluentes de boa qualidade que poderão ser usados na agricultura ou mesmo ser lançados ao meio ambiente.

Em muitas situações, os wetlands construídos podem ser projetados para integrar-se inteiramente ao meio, aproveitando a topografia do terreno e utilizando-as para minimizar ou eliminar a utilização de tubos e equipamentos mecânicos. Somando a isto, a manutenção é considerávelmente menor que qualquer outro sistema convencional e todo o tratamento pode ocorrer por um longo período sem a intervenção do homem. Este trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho de um sistema wetland artificial cultivado com Typha

spp na melhoria da qualidade microbiológica das águas de um córrego poluído na procura de viabilizar seu uso

na irrigação e verificar se a remoção de nutrientes (forma de N e P) no sistema diminui ou não de forma significativa o poder fertilizante dessas águas.

MATERIAIS E MÉTODOS

O sistema experimental foi descrito detalhadamente em Ceballos e col. (2.000). Resumidamente, consta de dez (10) tanques de cimento amianto, com capacidade para 227 litros (diâmetro 72,5cm, altura 55cm e área 4,13cm2) enchidos com brita de 19mm até 40cm de altura (Figura 1), com fluxo sub-superficial e alimentado em batelada com água de um córrego urbano poluído com esgoto doméstico, que atravessa o Campus II da Universidade Federal da Paraíba, na cidade de Campina Grande (7º13’11”S; 35º52’1”W; 550m acima do nível do mar).

A alimentação de cada tanque era feita diariamente, no mesmo horário (17:00 h), deixando-se escoar suavemente para o tanque a água do córrego colocada no balde de 20 litros, neste foi fixado uma torneira na parte inferior para regular o fluxo de entrada e colocado sobre uma plataforma de madeira, a 1,0 m de altura para que o dispositivo de saída ficasse a 40 cm da borda superior do tanque correspondente. Manteve-se uma carga hidráulica de 38mm.d-1 19mm.d-1 correspondente a 5 e 10 dias de detenção hidráulica.

No presente trabalho se descreve o comportamento dos wetlands vegetados e não vegetados com 5 e 10 dias de tempo de detenção hidráulica. As unidades foram designadas T5 e T10 (não vegetados ou controles com 5 e 10 dias de TDH, respectivamente) e 5R e 10R (vegetados ou problemas com 5 e 10 dias de TDH, respectivamente).

O período experimental foi de janeiro a junho de 2.000, amostrando-se quinzenalmente e quando possível semanalmente. Para este trabalho os parâmetros analisados foram temperatura, pH, oxigênio dissolvido, DBO5,

N-amoniacal, fósforo total, ortofosfato solúvel, coliformes fecais e estreptococos fecais (APHA, 1995).

RESULTADOS E DISCUSSÃO

A Tabela 1 mostra as percentagens de remoção e de aumento dos diferentes parâmetros avaliados. Observa-se que independente do tipo de wetlands (vegetados ou não vegetados) e dos tempos de detenção hidráulica (TDH), todos apresentaram remoção de DBO maiores que 77% em relação à DBO afluente. Os tanques com

Tabela 1: Porcentagem de remoção de alguns parâmetros ao longo do período analisado.

AFLUENTE LEITO CULTIVADO TANQUES CONTROLE

PARÂMETROS P2 5R % Rem 10R % Rem T5 % Rem T10 % Rem

Temperatura ( º C ) 24,6 23,5 4,5 23,4 4,9 23,5 4,5 23,3 5,3 PH 7,7 7,5 2,1 7,6 0,9 7,9 -3,4 7,8 -2,1 OD (mg/L) 0,0 0,1 0,2 0,2 0,3 DBO5 (mg/L) 18,0 4,0 77,8 3,0 83,3 4,0 77,8 3,0 83,3 N-am (mg N/L) 21,7 7,1 67,3 4,8 77,9 10,8 50,2 5,6 74,2 Fósforo Total (mg/L) 4,3 2,3 46,9 2,2 48,6 3,6 15,7 3,1 27,0 Ortofosfato Solúvel (mg/L) 2,8 1,6 42,3 1,4 50,2 2,4 15,7 2,2 21,4 Colifromes Fecal (UFC/100mL)

1,4E+06 4,2E+04 97,0 1,2E+04 99,1 5,2E+04 96,3 3,1E+04 97,8

Estreptococos fecais (UFC/100mL)

4,9E+04 3,0E+03 93,9 1,0E+03 98,0 3,9E+03 92,0 2,4E+03 95,1

Período: Janeiro a junho de 2.000.

Comportamento semelhante foi observado para N-amoniacal (Figura 3), enquanto a DBO5 foi diminuindo pela

biodegradação microbiana, após sedimentação e integração ao biofilme do sistema substrato-raiz, o N-amoniacal pode ter sido removido por volatilização ou consumo (absorção radicular); provavelmente ocorreu o segundo processo visto que o pH, em torno de 7, não estimulou a formação de NH3 e sim NH4+ (SAWYER,

McCARTY, PARTKIN, 1994). O N-amoniacal afluente foi de 21,7mg/L, obtendo as maiores remoções nos tanques vegetados, 5R (67,3% 7,1mgL) e 10R (77,9% 4,8mgL) e as menores remoções em T5 (50,2% -10,8mgL) e T10 (74,2% - 5,6mgL).

Legenda: 1=P2, 2=T5, 3=5R, 4=T10 e 5=10R Legenda: 1=P2, 2=T5, 3=5R, 4=T10 e 5=10R

Figura 2 – Método gráfico GT2 para DBO5 . Figura 3 – Método gráfico GT2 para N-amoniacal.

Em relação as formas de fósforo a Tabela 1 mostra que houve para fósforo total acentuada diferença entre a remoção nos wetlands vegetados e os não vegetados. Através da Figura 4, que mostra o gráfico do método estatístico GT2 onde estão representados os diferentes tratamentos, pode-se observar que os tanques vegetados, 5R (46,9% -2,3mg/L) e 10R (48,6% - 2,2mg/L) tiveram remoções estatisticamente significativas em relação ao valor médio de fósforo afluente P2 (4,3mg/L), enquanto que os tanques controles T5 (15,7% - 3,6mg/L) e T10

DBO5 0 5 10 15 20 25 1 2 3 4 5 TRATAMENTOS mg/L Li Med Ls N-amoniacal - 5 , 0 5 , 0 1 5 , 0 2 5 , 0 3 5 , 0 1 2 3 4 5 T R A T A M E N T O S mg/L L i M e d L s

Legenda: 1=P2, 2=T5, 3=5R, 4=T10 e 5=10R Legenda: 1=P2, 2=T5, 3=5R, 4=T10 e 5=10R

Figura 4 – Método gráfico GT2 para P-total. Figura 5 – Método gráfico GT2 para Ortofosfato.

A remoção para ortofosfato solúvel seguiu comportamento semelhante ao de fósforo total, no entanto em menor escala. O aporte de ortofosfato solúvel pelo afluente foi de 2,8mg/L e o de saída dos wetlands não vegetados foram de 2,4mgP/L (15,7% de remoção) para T5 e para T10 foi de 2,2mgP/L (21,4% de remoção); já nos wetlands vegetados houve maior remoção, embora não tenha sido estatisticamente significativa (Figura 5). As concentrações finais foram de 1,6mgP/L (42,3% de remoção) para T5 e de 1,4mgP/L (50,2% de remoção).

As reduções de coliformes fecais (Figura 6) e estreptococos fecais (Figura 7) foram aproximadamente iguais nos diferentes tipos de tratamentos, e estatisticamente significativas com relação a valores afluente (1,4x106 e 4,9x104, respectivamente). O tempo de detenção hidráulica teve influência fundamental na remoção destas bactérias indicadoras, sendo que os wetlands vegetados apresentaram maior eficiência. Os wetlands com 10 dias tiveram remoção de coliformes fecais de 99,1% (vegetados) e 97,8% (não vegetados) e remoção de estreptococos fecais de 97,9% (vegetados) e 95,1% (não vegetados).

Legenda: 1=P2, 2=T5, 3=5R, 4=T10 e 5=10R Legenda: 1=P2, 2=T5, 3=5R, 4=T10 e 5=10R

Figura 6 – Método gráfico GT2 para CF. Figura 7 – Método gráfico GT2 para EF.

A temperatura afluente foi mais elevada (24,6ºC) e nos tanques houve um pequeno resfriamento (T5=23,5º; T10=23,3ºC; 5R=25,3ºC e 10R=23,4ºC). Aplicando o método estatístico comparativo das médias GT2 e analisando-se pelo gráfico da Figura 8, verifica-se a ocorrência de diferença significativa entre a temperatura afluente e as temperaturas dos diferentes tratamentos, embora mais uma vez não tenha havido diferença significativa entre os tratamentos. Estes resultados eram esperados devido P2 ser um ponto de superfície e os demais representarem a água de escoamento sub-superficial que resfria no percurso pelo substrato.

Os valores médios do potencial hidrogeniônico (Figura 9) não tiveram grandes flutuações, entre 7,9 e 7,5, apresentando redução nos vegetados (5R=2,1% e 10R=0,9%) em relação ao valor afluente (7,7). Já os tanques não vegetados apresentaram ligeiro acréscimo do pH (T5=7,9 e T10=7,8).

FÓSFORO TOTAL 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 1 2 3 4 5 TRATAMENTOS mg/L Li Media Ls COLIFORMES FECAIS 3 , 5 0 4 , 0 0 4 , 5 0 5 , 0 0 5 , 5 0 6 , 0 0 6 , 5 0 7 , 0 0 1 2 3 4 5 TRATAMENTOS Lg Li M e d Ls ESTREPTOCOCOS FECAIS 2 , 5 0 3 , 0 0 3 , 5 0 4 , 0 0 4 , 5 0 5 , 0 0 5 , 5 0 1 2 3 4 5 TRATAMENTOS Log Li M ed Ls ORTOFOSFATO SOLÚVEL 0 , 0 0 1 , 0 0 2 , 0 0 3 , 0 0 4 , 0 0 1 2 3 4 5 TRATAMENTOS mg/L Li M ed Ls

Legenda: 1=P2, 2=T5, 3=5R, 4=T10 e 5=10R Legenda: 1=P2, 2=T5, 3=5R, 4=T10 e 5=10R

Figura 8 – Método gráfico GT2 para temperatura. Figura 9 – Método gráfico GT2 para pH.

CONCLUSÕES

Conclui-se que os sistemas wetlands com vegetação nativa e tempo de detenção hidráulica em torno de 10 dias funcionam eficientemente na remoção da contaminação fecal e da matéria orgânica, entretanto não se mostraram apropriados na redução dos macrosnutrientes eutrofizantes. Estes resultados embora preliminares, visto que os sistemas estavam apenas com 6 meses de funcionamento, mostram que sistemas wetlands deste tipo podem ser adequados no polimento de águas superficiais e de efluentes de ETES que se desejem destinar à irrigação.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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