Avaliação da nitrificação e desnitrificação de esgoto doméstico empregando filtros plantados com macrófitas (wetlands) de fluxos vertical e horizontal: sistemas híbridos

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pos-Graduação em Engenharia Ambiental.Filtros plantados com macrófitas (wetlands) são sistemas naturais utilizados, principalmente, para o tratamento de esgotos. Apresentam como vantagem o baixo custo de operação, baixo consumo energético e simplicidade operacional, podendo, desta forma, ser aplicados no tratamento de esgotos de residências, empresas, pequenas comunidades e na área rural. Quando se deseja obter um tratamento mais avançado em relação à remoção de nitrogênio, é possível combinar os filtros plantados de fluxo vertical (FPMV) aos de fluxo horizontal (FPMH), conhecidos como sistemas híbridos. Neste contexto, o presente trabalho objetivou avaliar a nitrificação e desnitrificação de esgotos domésticos por meio de sistemas híbridos de filtros plantados com macrófitas. A pesquisa consistiu no estudo de seis unidades piloto de FPMV plantados com Typha domingensis, sendo que estas unidades foram diferenciadas em relação às cargas superficiais aplicadas (variando entre 19,5gSS/m².d e 27,5gSS/m².d e variando entre 10,1gNH4-N/m².d e 14,1gNH4-N/m².d) e em relação à espessura da camada de areia utilizada como material filtrante (30cm e 60cm). Os efluentes destas seis unidades foram conduzidos para dois FPMH (10,0m² e 0,60m de profundidade, cada módulo), também com T. domingensis, que foram diferenciadas pelo material utilizado no leito filtrante (brita e areia), pelo tempo de operação de cada módulo (operando a 1 ano e a 3 anos) e pelas cargas transversais aplicadas (24,7gSS/m².d e 16,1gSS/m².d). Todas as unidades experimentais foram avaliadas ao longo de 1 ano por meio de parâmetros físico-químicos e bacteriológicos do esgoto com a utilização do teste de variância ANOVA. Como resultados obtiveram-se remoções de NH4-N nos FPMV variando entre 56%-74%, entretanto baixas produções de NO3-N foram observadas, concluindo-se que a nitrificação não foi muito efetiva nos FPMV. As análises estatísticas mostraram poucas diferenças nos filtros com diferentes profundidades. Em relação às diferentes cargas aplicadas, não foi encontrada relação entre as mesmas e a nitrificação do sistema. A principal forma de remoção nos FPMV foi atribuída à acumulação de detritos nos poros do material filtrante. Nos FPMH foi observado um melhor desempenho no filtro com areia em termos de NH4-N, DQO, SS e PO4-P, mesmo este estando em operação há mais tempo e apresentando problemas de escoamento superficial em decorrência da colmatação da porção inicial do leito filtrante. As taxas de desnitrificação nos FPMH foram elevadas, entretanto em termos de concentração, as remoções de NO3-N foram baixas devido às baixas concentrações afluentes. Os efluentes das seqüências tecnológicas apresentaram valores que se adéquam à legislação em termos de nitrogênio, podendo ser recomendadas como forma de polimento de estações de tratamento de esgoto que não se enquadrem na legislação