Participação da macrófita Typha domingensis na remoção de nutrientes de esgoto sanitário em wetlands construídos

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2016.Os sistemas tipo wetlands construídos (WC) são amplamente empregados para o tratamento de diversos tipos de efluentes, sendo as macrófitas uns dos seus principais componentes. No Brasil existem poucos estudos relacionando o papel das macrófitas presentes nas inúmeras variações de WC. Neste contexto, objetiva-se avaliar a participação da macrófita Typha domingensis na remoção de nutrientes em dois arranjos tecnológicos de WC, empregados como unidades de tratamento de esgotos sanitários. Avaliaram-se um wetland construído vertical descendente com drenagem livre (WCVD) com 7,3 m2 de área superficial, e um sistema híbrido composto por um wetland construído vertical descendente com fundo saturado (WCVD-FS) com 7,6 m2 de área superficial seguido por um wetland construído horizontal (WCH) com 16 m2 de área superficial, todos preenchidos com areia como material filtrante (d10 = 0,29; U = 4,05) e plantados com T. domingensis. Ambos os WC verticais operaram com alimentação intermitente (vazão média = 490 L d-1, carga orgânica = 41 gDQO m-2 d-1), e o WCH foi alimentado por gravidade com o efluente do WCVD (vazão média = 517 L d-1). Foram realizadas 19 campanhas de coleta e análises físico-químicas de afluente e efluente dos WC. Quinzenalmente, foi avaliado o crescimento das macrófitas através de medições da altura das plantas; e realizaram-se coletas de o tecido foliar em 4 diferentes períodos para quantificação de matéria seca e de nitrogênio e fósforo. Com base nessa condição operacional, o WCVD-FS apresentou melhor eficiência de remoção (86% de DQO, 48% de NT e 89% de P-PO43-) quando comparado com o WCVD (83% de DQO, 29% de NT e 76% de P-PO43-), porém o sistema híbrido (WCVD?WCH) apresentou eficiências superiores (93% para DQO, 67% para NT e 96% para P-PO43-). Os teores de nutrientes no tecido foliar das macrófitas após 180 dias do plantio, variaram entre 19,37 e 23,63 gN Kg-1 e 1,61 e 2,11 gP Kg-1. A capacidade de extração de nutrientes das macrófitas representou 7,5% do N e 0,8% do P no WCVD-FS, 5,5% do N e 0,6% do P no WCVD e 16% do N e 7% do P no WCH, com base na carga removida. Os resultados mostram que a T.domingensis pode desempenhar um papel importante principalmente na extração de nitrogênio, variando de acordo com as condições operacionais (altura de saturação de fundo, sentido de fluxo, drenagem), e a quantidade da biomassa produzida.Abstract : Constructed wetlands (CW) are widely used as treatment solution for many types of wastewaters, being the macrophytes one of their main components. In Brazil, there are only a few studies regarding macrophytes role in CW performance. In this context, the objective of this study was to evaluate the role of the macrophyte Typha domingensis in nutrient removal in two technological arrangements, employed as sanitary wastewater treatment. It was evaluated a vertical flow constructed wetland with bottom saturation level (VFCW-BS), with 7.3 m2 of surface area and a hybrid system composed by a vertical flow constructed wetland with free drainage (VFCW), with 7.6 m2 of surface area followed by a horizontal flow constructed wetland (HFCW), with 16 m2. All CW have coarse sand as bed media (d10 = 0.29; U = 4.05) and were planted with Typha domingensis. Both VFCW were operated with intermittent feeding (average flowrate=490 L d-1, organic load = 41 gDQO m-2 d-1) and the HFCW was fed through gravity with VFCW effluent (average flow = 517 L d-1). Nineteen sampling campaigns and physical chemical analysis of all CW influent and effluents. Every other week, macrophytes growth was evaluated by plant height measurements and samplings were taken in four different periods to evaluated dry matter, nitrogen, and phosphorus content in the leaf tissue, resulting in macrophytes nutrient extraction capacity. Based on this operational condition, the VFCW-BS showed higher removal efficiencies (86% of COD, 48% of TN and 89% of PO43--P) when compared to VFCW individually (83% of COD, 29% of TN and 76% of PO43--P). However, the hybrid system (VFCW?HFCW) showed higher efficiencies (93% of COD, 67% of TN and 96% of P-PO43-). The nutrient content in macrophytes leaf tissue, ranged between 19.37 to 23.63 gN Kg-1 and 1.61 to 2.11 gP Kg-1, 180 days after planting. The macrophytes nutrient extraction capacity represented 7.5% of N and 0.8% of P removed on the VFCW-BS, 5.5% of N and 0.6% of P removed on the VFCW and 16% of N and 7% of P removed on the HFCW. The results show that T.domingensis can perform an important role in CW performance, mainly for nitrogen extraction. The latter depends on the operational conditions (e.g. applied loading rates, flow direction and drainage conditions) and biomass production