ABSTRACT
RESUMO Os wetlands construídos (WC) são uma ecotecnologia aplicável para o tratamento descentralizado de esgotos notadamente em pequenas comunidades, em razão de sua simplicidade operacional. Existem vários arranjos e combinações de WC possíveis, destacando-se o arranjo tanque séptico (TS), seguido da modalidade de WC de escoamento vertical (WCV) com recirculação do efluente do WCV de volta para o TS, como proposta para possibilitar a remoção de nitrogênio presente no esgoto afluente. Entretanto, no Brasil, essa configuração e suas implicações operacionais e de desempenho são pouco exploradas. Diante disso, o objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho de um sistema de TS seguido de um WCV com recirculação no tratamento descentralizado de esgoto doméstico. O sistema empregado no tratamento de esgoto de um equivalente populacional de dez habitantes é composto de um TS (4,7 m3 de volume útil), seguido de um WCV (24,5 m2 de área superficial) preenchido com brita e plantado com Canna spp. O monitoramento, que compreendeu um período de nove meses, teve início após um ano e cinco meses de operação do sistema. Utilizando taxa de 50% de recirculação, taxa de aplicação hidráulica no WCV de 85 mm d-1 e carga de 47 g DQO m-2.d-1, foram obtidas boas eficiências para remoção conjunta de demanda química de oxigênio — DQO (80%), sólidos em suspensão totais — SST (85%) e nitrogênio total —NT (42%), mesmo com elevadas cargas orgânicas. Além das boas eficiências apresentadas, o sistema demonstrou ser robusto e de operação simples e representa uma alternativa tecnológica com potencial para o tratamento descentralizado de esgotos de empreendimentos habitacionais.
ABSTRACT Constructed wetland (CW) is an applicable eco-technology for decentralized wastewater treatment, notably in small communities, due to its operational simplicity. CW has several possible arrangements and combinations, among which the septic tank (ST) stands out, followed by the vertical flow constructed wetland (VFCW), with treated effluent recirculation back to the ST to enable nitrogen removal. However, in Brazil, this configuration and its operational and performance implications are little explored. Therefore, this study aimed to evaluate the performance of an ST system, followed by a VFCW with recirculation in the decentralized treatment of domestic wastewater. The wastewater treatment system for 10 inhabitants consists of an ST (4.7 m3 of useful volume), followed by a VFCW (24.5 m2 of surface area) planted with Canna spp. The monitoring, which covered a period of nine months, started after one year and five months of system operation. Using a 50% recirculation rate, VFCW hydraulic loading rate of 85 mm d-1, and organic load of 47 g COD m-2 d-1, good efficiencies were obtained for the joint removal of chemical oxygen demand — COD (80%), total suspended solids — TSS (85%), and total nitrogen — TN (42%), even with high organic loads. In addition to the good efficiencies presented, the system proved to be robust and easy to operate, representing a technological alternative with potential for the decentralized wastewater treatment of housing developments.
ABSTRACT
RESUMO O objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho de alagados construídos com fluxo subsuperficial horizontal cultivados com as macrófitas aquáticas Eleocharis sp. (junco) e Typha sp. (taboa) na redução da toxicidade de efluentes domésticos. Para isso, foram utilizados ensaios ecotoxicológicos com o microcrustáceo Daphnia similis, a dicotiledônea Lactuca sativa (alface), a monocotiledônea Sorghum vulgare (sorgo) e as macrófitas aquáticas Lemna sp. (lentilha-d'água) e Azolla sp. O efluente doméstico mostrou-se tóxico à Daphnia similis com média de EC50 de 1,3%. Os tratamentos com macrófitas reduziram significativamente a toxicidade do efluente, com médias de EC50 de 73% para o tratamento com junco, 53,17% para o com taboa e 78,25% para o com taboa + junco. O controle (sem macrófitas) também reduziu significativamente a toxicidade, com média de EC50 de 63,13%. Nos ensaios de fitotoxidade, a alface e o sorgo não se mostraram sensíveis ao efluente analisado, embora sejam para outros tipos de efluentes. A macrófita Lemna sp. também não foi sensível ao efluente estudado, no entanto, observou-se a capacidade de identificar, com essa espécie, o potencial eutrofizante do efluente, já que esta se desenvolveu melhor no efluente bruto do que nos tratados. Com a macrófita Azolla sp., foi possível verificar que o efluente bruto apresenta maior potencial eutrofizante se comparado com os tratamentos com junco, taboa e controle, nos quais houve remoção de nitrogênio e fósforo. No entanto, evidenciou-se efeito tóxico para Azolla sp. nos efluentes tratados.
ABSTRACT The research objective was to evaluate the performance of wetlands constructed with vertical sub-surface flow cultivated with Eleocharis sp. (Junco) and Typha sp. (Taboa). For this, ecotoxicological tests were used with the microcrustacean Daphnia similis, with the dicotyledon Lactuca sativa (alface), the monocotyledon Sorghum vulgare (sorgo) and the aquatic macrophytes Lemna sp. (Duckweed) and Azolla sp. The domestic effluent was toxic to Daphnia similis with a mean EC50 of 1.3%. Macrophyte treatments significantly reduced effluent toxicity with EC50 averages of 73% for junco treatment, EC50 53.17% for taboa treatment, and EC50 78.25% for taboa + junco treatment. The control (without macrophytes) also significantly reduced toxicity, with a mean EC50 of 63.13%. In the phytotoxicity tests, lettuce and sorgo were not sensitive to the analyzed effluent, although they were for other types of effluents. The macrophyte Lemna sp. was also not sensitive to the effluent studied. However, it was possible to identify the eutrophic potential of the effluent with this species, since it was better developed in the raw effluent than in treated ones. With the macrophyte Azolla sp., it was possible to verify that the raw effluent has greater eutrophic potential when compared to the treatments with junco, taboa and control, where nitrogen and phosphorus removal was observed. However, toxic effect was observed for Azolla sp. in treated effluents.
ABSTRACT
ABSTRACT Constructed wetlands might be an alternative for communities away from urban centers and not served by a domestic wastewater treatment system. The purpose of this study was to provide instructions for the implementation of subsurface flow constructed wetland systems. To that end, we gathered information regarding the construction aspect, plants, and operational parameters used in systems which already operate in the country and the respective efficiency of these sets after previous treatment. The system in real scale proposed by Oliveira et al. (2005) was prominent among those that presented the highest efficiency. It was preceded by upflow anaerobic reactor built in brick, with macrophyte of the Typha genre, crushed stone at the entry and exit of the system, and sand in its intermediate portion. It required 1.04 m² surface area per inhabitant in humid temperate climate and hot summer, 1.71 m³ d-1 flow, and one-day hydraulic detention. The considerations presented here might help the construction of this kind of system, regarding dimensional and operational criteria.
RESUMO As wetlands construídas podem ser uma alternativa para comunidades afastadas de centros urbanos que não são atendidas por rede de tratamento de esgoto. Visando à orientação para implantação do sistema de wetlands construídas de fluxo subsuperficial, foi levantada uma série de informações a respeito dos aspectos construtivos, das plantas e parâmetros operacionais utilizados em sistemas já em funcionamento no país e a respectiva eficiência do conjunto, após um tratamento precedente. Entre os sistemas que apresentaram melhor eficiência, destacou-se o de Oliveira et al. (2005) em escala real, precedido por reator anaeróbio de fluxo ascendente, construído em alvenaria, com a macrófita do gênero Typha, brita na entrada e saída do sistema e areia na parte intermediária, com uma área superficial de 1,04 m2 por habitante de clima temperado úmido com verão quente, vazão de 1,71 m3 d-1 e tempo de detenção hidráulica de um dia. A elaboração das considerações apresentadas neste trabalho pode auxiliar na construção desse tipo de sistema, construído nos critérios de dimensionamento e operação.
ABSTRACT
RESUMO No presente trabalho, teve-se por objetivo avaliar a influência da proporção geométrica e o tempo de operação na hidrodinâmica do sistema. Para isso, três sistemas alagados construídos de escoamento horizontal subsuperficial (SACs-EHSS) de diferentes razões comprimento:largura (L/B) foram caracterizados no que se refere ao comportamento hidrodinâmico, no início e após três meses de sua operação, durante o tratamento de esgoto sanitário. O comportamento hidrodinâmico foi avaliado por meio da técnica estímulo-resposta, com a injeção de traçador de cloreto de lítio (LiCl), na forma de pulso, e da construção da curva de distribuição dos tempos de residência (DTR), a partir da qual foram extraídos parâmetros que permitiram a análise hidrodinâmica dos sistemas. Verificou-se que todos os SACs-EHSS apresentaram comportamento hidrodinâmico do tipo disperso, embora tenha sido observada correlação inversa entre L/B e o número de dispersão (d) no sistema. O tempo de operação desses sistemas também proporcionou pequena redução no d, em todos os SACs-EHSS.
ABSTRACT The objective of the present work was to evaluate the geometric ratio and the operating time's influence on the systems' hydrodynamic conditions. For this purpose, three horizontal subsurface flow constructed wetlands (HSSF-CWs) in pilot scale, with same useful volume () but with different length:width (L/B) ratio, were characterized regarding the hydrodynamic behavior at the beginning and after 3 months of operation, in sewage treatment. To obtain the HSSF-CW conditions, the stimulus-response technique with the lithium chloride (LiCl) tracer injection on a pulse format was used. Thus, the residence time distribution curve was constructed, from which parameters were extracted and enabled the hydrodynamic analysis of the systems. It was found that all HSSF-CWs presented dispersed hydrodynamic behavior, although the results indicated an inverse correlation between L/B and the dispersion number. The operating time of these systems provided a reduction in the dispersion number in all HSSF-CWs, different from the results found in some works.
ABSTRACT
RESUMO Um sistema composto por um reator anaeróbio tipo upflow anaerobic sludge blanket (UASB), seguido de um sistema de alagados construídos (SAC) de escoamento horizontal subsuperficial compreendendo duas unidades em paralelo (50 habitantes cada), foi avaliado para o tratamento de águas residuárias geradas na cidade de Belo Horizonte, Minas Gerais, Brasil. Uma unidade foi plantada com Typha latifolia e a outra não foi vegetada. Amostras semanais do efluente do reator UASB e do efluente das unidades do SAC foram avaliadas por um período de quatro anos de operação do sistema. Nas taxas de aplicação praticadas (média de 0,11 m3.m-2.d-1), o efluente final apresentou excelente qualidade em termos de matéria orgânica e sólidos suspensos, mas baixa capacidade de remoção de nitrogênio. Os valores médios de concentração no efluente das unidades plantadas e não plantadas foram, respectivamente, demanda bioquímica de oxigênio: 25 e 23 mg.L-1; demanda química de oxigênio: 50 e 55 mg.L-1; sólidos suspensos totais: 10 e 8 mg.L-1; nitrogênio Kjeldahl total: 30 e 31 mg.L-1; e nitrogênio amoniacal: 27 e 28 mg.L-1. Não se observou diferença significativa entre as concentrações efluentes das unidades plantada e não plantada para a maioria dos constituintes investigados.
ABSTRACT A system composed of an upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor followed by two horizontal subsurface flow wetlands (50 inhabitants each) constructed in parallel was evaluated for the treatment of municipal wastewater generated in the city of Belo Horizonte, Minas Gerais, Brazil. One unit was planted with Typha latifolia, and the other one was not planted. Weekly samples of the effluent from the UASB reactor and the effluent from both wetland units were evaluated for a period of four years of the system's operation. With the applied loads (average of 0.11 m3.m-2.d-1), the final effluent showed excellent quality in terms of organic matter and suspended solids, but it showed low capacity for nitrogen removal. Mean concentration values in the effluent from the planted and unplanted units were, respectively, biochemical oxygen demand: 25 and 23 mg.L-1; chemical oxygen demand: 50 and 55 mg.L-1; total suspended solids: 10 and 8 mg.L-1; total Kjeldahl nitrogen: 30 and 31 mg.L-1; and N-ammonia: 27 and 28 mg.L-1. There was no significant difference between the effluent concentrations from the planted and unplanted units for most of the evaluated constituents.
ABSTRACT
Objetivo: optimizar un sistema de tratamiento de aguas residuales de cultivos de flores, con el fin de mejorar la eficiencia en la remoción de los contaminantes, usando humedales construidos de flujo subsuperficial-horizontal. Metodología: se realizó un estudio de tipo exploratorio experimental en dos etapas, en la primera se efectuó el acondicionamiento fisicoquímico y biológico del sistema de tratamiento, en la segunda, se llevó a cabo el seguimiento de la remoción de los contaminantes durante nueve meses, para lo cual se monitoreó la demanda química de oxígeno, demanda biológica de oxígeno, sólidos totales, sólidos suspendidos totales, pH y oxígeno disuelto. Resultados: Se logró mejorar la eficiencia del sistema de tratamiento en 7,1% para la Demanda biológica de oxígeno, 4,1% Demanda química de oxígeno, 56,9% sólidos totales y 117,2% solidos suspendidos totales. Conclusión: La concentración de DQO disminuyó con el tratamiento primario (Precipitación y oxidación química) y favoreció la eficiencia del sistema de tratamiento secundario, dado que las aguas a tratar tenían valores muy altos de DQO que pueden saturar los humedales con contaminantes persistentes. Se podrían obtener mayores eficiencias, si se logra mejorar el sistema de tratamiento primario.
Objective: to optimize the wastewater treatment system of flower crops in order to improve pollutant removal efficiency, using a horizontal subsurface flow constructed wetland. Methodology: An exploratory experimental study was conducted in two stages; in the first stage the treatment system was conditioned physically, chemically and biologically. In the second stage pollutant removal was monitored for nine months. To achieve this, chemical oxygen demand, biological oxygen demand, total solids, total suspended solids, pH and dissolved oxygen were monitored. Results: It was possible to improve the efficiency of the treatment system in 7.1% for biological oxygen demand, 4.1 % for chemical oxygen demand, 56.9 % for total solids and 117.2 % for total suspended solids. Conclussion: the concentration of COD decreased with the primary treatment (precipitation, chemical oxidation) and favored the efficiency of the secondary treatment system since the water to be treated had very high values of COD which may saturate the wetlands with persistent pollutants. Higher efficiency could be obtained by enhancing the primary treatment system.
Objetivo: optimização do sistema de tratamento das águas residuárias de cultivos de flores, a fim de melhorar a eficiência na remoção dos contaminantes, usando alagados construídos de fluxo subsuperficial horizontal. Metodologia: realizou-se estudos experimentais em duas etapas, na primeira efetuou-se o desenvolvimento fisico-químico e biológico do sistema de tratamento, na segunda, o acompanhamento da remoção dos contaminantes durante nove meses, foi monitorado a demanda química de oxigênio, demanda biológica de oxigênio, sólidos totais, sólidos suspendidos totais, pH e oxigênio dissolvido. Resultados : Foi possível melhorar a eficiência do sistema de tratamento em 7,1% para a demanda biológica de oxigênio, 4,1% demanda química de oxigênio, 56,9% sólidos totais e 117,2% sólidos suspendidos totais. Conclusão: A concentração de DQO diminuiu com o tratamento primário (Precipitação e oxidação química) e favoreceu a eficiência do sistema de tratamento secundário, uma vez que as águas a tratar tinham valores muito altos de DQO que podem saturar os alagados com contaminantes persistentes. Poderiam alcançar maiores eficiências, consegue-se melhorar o sistema de tratamento primário.
ABSTRACT
Este trabalho teve-se como objetivo avaliar os aspectos hidráulicos e hidrológicos de quatro sistemas alagados construídos (SACs), cultivados com taboa (Typha sp.) e utilizados no tratamento de esgoto doméstico pré-decantado em tanque séptico. O sistema foi alimentado com uma taxa de aplicação hidráulica (q) constante de 60, 47, 23 e 35 litro m-2 d-1, respectivamente, nos SACs 1, 2, 3 e 4, tendo recebido monitoramento e medição da condutividade hidráulica e evapotranspiração no sistema. Foram realizados balanços hídricos mensais, durante um período de seis meses. Os resultados evidenciaram que: a condutividade hidráulica no meio suporte é reduzida com o tempo de funcionamento do sistema; e o sistema de tratamento apresentou evapotranspiração média de 9,3 mm d-1, resultando num coeficiente da cultura (Kc) da taboa com variação de 2,22 a 4,58.
This work was conducted to evaluate both hydrological and hydraulic aspects in four constructed wetland systems (SACs), that were cropped with Typha sp. and used in the treatment of the domestic wastewater presettled in septic tank. The system was fed a constant water application ratio (q) of 60, 47, 23 and 35 liter m-2 d-1 in SACs 1, 2, 3 and 4, respectively, besides being monitored. The hydraulic conductivity and evapotranspiration were also measured. Water balances were monthly accomplished during six-months period. The results evidenced the hydraulic conductivity in the supportive medium to be reduced during the operating time of the system, as well as the treatment system showed an average evapotranspiration of 9.3mm d-1, as resulting into a cropping coefficient (Kc) of the Typha sp. ranging from 2.22 to 4.58.
