Dynamics of phosphorus removal in constructed wetlands with Typha sp

Resumo: O uso de leitos cultivados é uma alternativa no tratamento de águas residuárias, pois atuam na depuração de efluentes. Um aspecto importante deste tema está associado à complexidade ecossistêmica dos leitos. Com base neste enfoque, objetivou-se neste trabalho avaliar a dinâmica da retenção/remoção de fósforo em três sistemas de fluxo subsuperficial, com leitos cultivados por Typha sp. sob suporte de brita, o qual atuou no pós-tratamento de efluentes de esgoto doméstico de Reatores Anaeróbios Compartimentados (RAC). Para a determinação de critérios de projetos, houve o monitoramento da quantidade de água (vazão, volume, TDH e evaporação/evapotranspiração), da qualidade de água (concentração, carga e eficiência de retenção/remoção de fósforo), bem como dos levantamentos fisiológicos da vegetação e meteorológicos do local. Os leitos cultivados com a macrófita Typha sp. (leito Typha 1 e leito Typha 2) apresentaram eficiências de retenção de fósforo superiores ao leito no qual continha apenas brita (leito Brita). Em relação aos leitos cultivados com a macrófita, as vazões médias de entrada/saída foram de 55,4 e 51,2 l h-1, respectivamente, com taxa de evapotranspiração média de 8,9 mm. O TDH médio foi de 1,99 dias. As concentrações médias de fósforo de entrada/saída foram de 4,0 e 3,3 mg l-1, respectivamente. A carga média de fósforo de entrada foi de 226,3 mg h-1 e a carga média de saída foi de 175,6 mg h-1. A eficiência média de retenção de fósforo total foi de 22,4% e a eficiência média de remoção pela Typha sp. foi de 10,6%. Quanto ao desenvolvimento da vegetação, foram obtidas médias de 407 plantas e altura de 173,2 cm, sendo que cada planta tinha, em média, 11 folhas e área foliar de, aproximadamente, 0,27 m2. A vegetação apresentou massa de matéria fresca de 35,8 kg e massa de matéria seca de 6,4 kg, totalizando 17,8% de matéria seca. A concentração média de fósforo total na parte aérea das plantas foi de 2,5 g kg-1, que representou uma quantidade de 16,2 g de fósforo. Em relação às variáveis meteorológicas, notou-se grande influência do Déficit de Pressão de Vapor Saturado (DPVS) na demanda de evapotranspiração das plantas. Conclui-se que os sistemas de leitos cultivados com Typha sp. têm potencialidade de aplicação para tratamento de efluentes de esgoto domésticoAbstract: Constructed wetlands are important alternatives for polluted water treatment because they carry the secondary treatment of effluents in the purification process. The characteristic ecosystem complexity of the wetlands is an important issue in this subject matter. Based on that consideration, the objective of this research work was established in evaluating phosphorus retention in three subsurface flow systems in constructed wetlands, using gravel medium (substrate) cultivated with macrophyte Typha sp., which acts as post-treatment domestic effluents of anaerobic baffled reactor (ABR). In order to establish criteria for projects, wetlands monitoring included flow recording, transpiration, water quantity (flow, evaporation/evapotranspiration and TDH), water quality (concentration, load and phosphorous retention efficiency) as well as surveys of physiological vegetation and meteorological site. Results indicated the constructed wetlands with the macrophyta Typha sp. (Typha be 1 and Typha 2) presented higher phosphorous retention efficiency if compared with gravel bed. Results also showed an average water input flow of 55.4 l h-1 and an output water flow of 51.2 l h-1 yielding a balance of 4.2 l h-1 which represents an average evapotranspiration rate of 8.9 mm. Average TDH was noted to be of 1.99 days. Inlet water showed an average phosphorous concentration of 4.0 mg l-1 meanwhile the outlet water presented of 3.3 mg l-1 holding a difference of 0.7 mg l-1. Average phosphorous concentration of inlet water was recorded as 226.3 mg h-1 meanwhile the average phosphorous concentration at the outlet water was of 175.6 mg h-1, holding a difference of 50.8 mg h-1. Average phosphorous total retention efficiency was of 22.4% and of 10.6% of remotion by Typha sp. Vegetation development indicated na average value of 173.2 cm measured in 407 individuals, observing that an average number of 11 leaves for each plant and a foliar area close to 0.27 m2. Total vegetation presented 35.8 kg of fresh mass and 6.4 kg of dry mass, representing 17.8% of dry matter. Average phosphorous total concentration in the aerial part was of 2.5 g kg-1 corresponding to a total value of 16.2 g. Among the metheorological variables associated to the physiological vegetative development, the variable named DPVS was noted to exhibit major influence on the plant evapotranspiration demand. It can be concluded that constructed wetlands with Typha sp. showed potential application in the wastewater treatment of domestic sewag