Tratamento de Efluentes Utilizando Espcies Vegetais Amanda Sellarin Alves Alexandre M. C. Nogueira Felipe Candil O que ? Processo que se utiliza plantas para descontaminar efluentes e guas residurias: - guas cinzas domsticas; - Lavagem e despolpa de caf; - Laticnios; .- Suinocultura, etc. O que ? As plantas filtram molculas dissolvidas na gua, tais como macro e micro nutrientes, metais pesados e compostos orgnicos txicos. Tipos de sistema .SACs Sistemas Alagados Construdos: .Basicamente existem 2 grandes sistemas de tratamento que utilizam plantas aquticas emergentes: - Sistema de Superfcie Aqutica Livre (SAL); - Sistema de Fluxo Subsuperficial (FSS). Sistema de superfcie aqutica livre(SAL) .O efluente circula somente sobre a superfcie do solo, como nas reas alagadas naturais. .As perdas por evapotranspirao so significativas, dependendo dos nveis de regime hdrico e das condies climticas .Profundidade de gua varia entre 0,4 m a 2 m, com uma mdia de 1 m de profundidade. Sistema de superfcie aqutica livre (SAL) .Podem ser naturais, com utilizao de solo natural ou construdos, utilizando lona plstica ou materiais argilosos para impermeabilizao. Sistema de Fluxo Subsuperficial (FSS) .O efluente circula atravs de uma matriz porosa de areia grossa ou brita, na qual esto presentes razes de macrfitas. .As perdas por evapotranspirao so significativas .Esse sistema dividido em 2 tipos - sistema de fluxo horizontal (SFH) - sistema de fluxo vertical (SFV) Sistema de fluxo horizontal (SFH) Sistema de fluxo horizontal (SFH) .Desloca-se no sentido horizontal, fluindo vagarosamente por todas as camadas do solo artificial .O efluente passa por zonas aerbicas, onde existe intensa vida microbiolgica, favorecido pelo transporte de oxignio at as razes pelas folhas das plantas. .Nesta zona ocorre a oxidao da matria orgnica por bactrias heterotrficas, oxidao do nitrognio amoniacal a nitrito e nitrato pelas bactrias autotrficas e a volatilizao da amnia. Sistema de fluxo horizontal (SFH) .Na zona anaerbica os ndices de remoo de DBO so alcanados devido a alta capacidade de decomposio das bactrias anaerbias. .SFH tendem a ter uma limitao no fornecimento de oxignio, sendo que as plantas macrfitas podem no suprir a taxa de oxignio requerida pela carga do efluente, ento tendem a no serem capazes de nitrificar em altas taxas. Estas taxas de nitrificao so melhores nos sistemas de fluxo vertical, que possuem uma maior taxa de transferncia de oxignio. Principais caractersticas do SFH .Os rizomas crescem verticalmente e horizontalmente, abrindo espaos nas camadas do solo, produzindo caminhos hidrulicos; .Na rea em torno do rizoma, h grande proliferao de bactrias anaerbias (distantes do rizoma) e aerbias (prximo as razes e rizomas). .Na superfcie aparecem palha, folhas e ramificaes mortas, que so aerobiamente degradadas e podem aumentar a concentrao de slidos suspensos no efluente final. Sistema de fluxo vertical (SFV) Sistema de fluxo vertical (SFV) .O efluente distribudo inundando a camada suporte uniformemente, por toda a superfcie; .Aps ele drenado gradualmente, atravessando todas as camadas no sentido vertical; .A vazo deve ser controlada de modo a garantir que espaos vazios sejam novamente preenchidos pelo ar; .Esse procedimento conduz uma boa transferncia de oxignio; .As bactrias responsveis pela remoo da DBO e pela nitrificao esto presentes em todas as camadas do leito; .Como no SFH as macrfitas tambm transferem oxignio para a rizosfera. Principais caracteristicas do SFV .Os princpios so similares a um rstico filtro biolgico; .A camada suporte para as plantas constituda por sucessivas camadas de areia, brita e pedras maiores; .As macrfitas so plantadas na camada de areia grossa que compe a superfcie de camada suporte; .A camada suporte nunca deve estar saturada de efluente; .As pedras maiores so distribudas normalmente no fundo do leito, em torno do sistema de drenagem. Sistema combinado (hbrido) .Consiste na utilizao conjunta dos sistemas de fluxo horizontal e fluxo vertical, porm construdos em clulas diferentes do mesmo sistema de tratamento; .Dessa forma, esse sistema composto por vrias clulas onde, normalmente, as primeiras so de fluxo horizontal para receber maior carga orgnica, as clulas intermedirias so de fluxo vertical para promover a nitrificao e as ltimas so novamente de fluxo horizontal para realizar a desnitrificao. Fatores de influencia .Os 4 principais fatores que influenciam no desempenho do sistema com plantas aquticas emergentes so: - camada suporte - regime hdrico - vegetao - flora bacteriana (biofilme) Camada suporte .A constituio da camada suporte fundamental para a construo do sistema com plantas emergentes. .O tipo e a textura das camadas afetam fsica, qumica e biologicamente os mecanismos de remoo dos constituintes do efluente. Propriedades desejadas no suporte .Permeabilidade; .Sustentao das plantas adultas; .Favorecimento ao desenvolvimento das razes; .Neutralidade; .Capacidade de filtrao; .Facilidade de aquisio e manejo; .No Brasil: Brita e Areia. O regime hdrico compreende: .Avaliao do fluxo interno de gua superficial .Precipitao .Fluxo interno da gua no solo .Evapotranspirao .Fluxo externo de gua superficial .Infiltraes Hidroperodo .Fator selecionador de espcies. .Plantas aquticas possuem elevada plasticidade, a qual pode ser fisiolgica, morfolgica e fenolgica. . Evapotranspirao = [Constituintes do] efluente Vegetao .A remoo de nutrientes, matria orgnica e organismos patognicos do efluente diretamente influenciada por: - Taxa de crescimento das plantas. - Densidade de povoamento das plantas. - Capacidade de transferncia de oxignio para zona de razes. - Capacidade de remoo de nutrientes pelas plantas. - Comportamento diante dos constituintes minerais (absoro/translocao/acmulo). .Plantas aquticas emersas ou emergentes: Ex: Typha, Scirpus, Pontederia, Echinodorus, etc. .Plantas aquticas com folhas flutuantes: Ex: Nymphaea,Vitoria e Nymphoides. .Plantas aquticas submersas enraizadas: Ex: Potamogeton, Myriophyllum, Elodea, Egeria. .Plantas aquticas submersas livres: Ex: Utriculria e Ceratophyllum. .Plantas aquticas flutuantes: Ex: Eichhornia crassipes, Salvinia, Pistia, Lemna e Azolla. Mecanismos de Remoo dos Efluentes .Processos fsicos, qumicos e biolgicos. Exemplo em experimento com Sistema de Fluxo Horizontal: Outro exemplo de experimento em Sistema de Fluxo Horizontal: Exemplos Prticos Vermont Rest Area Uses Green Wastewater Treatment System Recuperou plantas, insetos aquticos, caracis, vermes aquticos e outros flora e fauna. Esgoto flui para a fossa e bactrias anaerbias alimentam-se dos resduos. O Efluente ento bombeado para dois comboios de tratamento localizados dentro de uma estufa de vidro duplo de 168m2 Ali tanques de tratamento fechados funcionam como reatores aerbios, que removem odores de guas residuais e metabolizam o material orgnico. Estes so aerados, mantendo seu contedo misto e fornecendo oxignio para os microrganismos comedores de resduos. A superfcie de guas nestes reatores so cobertos com vegetao. As razes da vegetao fornecem espaos vivos e oxignio para os micrbios O stimo tanque um clarificador em que as comunidades microbianas so separadas da gua tratada. Os slidos biolgicos assentam e a agua bombeada para o tanque de leito fluidizado para receber "polimento" final com circulao em diferentes habitats que removem material orgnico e nutrientes. A gua ento desinfetada com uma soluo de hipoclorito, destruindo patgenos sendo que na etapa final, a gua esta sem cloro sendo enviada para um tanque de reteno para ser reutilizado em vasos sanitrios na rea de descanso. Fisherville Canal Restorer, Grafton, Mass. Primeiro Estgio - Sedimentos Digestores: Filtros de cascalho. Estgio dois - Myco-Reatores contendo espcies fngicas que secretam enzimas capazes de quebrar hidrocarbonetos de petrleo e eficazes na remoo de outros contaminantes. Estgio trs - Clulas Aquticas: Uma srie de tanques verticais abrigam uma diversidade de algas, bactrias, protozorios, zoo plncton, caracis, e peixes.Abrigam tambm arbustos e plantas emergentes em prateleiras flutuantes dentro destes tanques. Estgio Quatro - Restaurador flutuante cria uma bolsa de oxignio limpo e vida rica de gua e atrai uma grande concentrao de vida do inseto, peixinhos, carpa, cgados e rs. Urban Municipal Canal Restorer Fuzhou, China Cidade de 6 milhes de pessoas, esvazia suas guas residuais comercial e de esgoto em um canal de 80 km sendo que uma parte de 600 metros tinha um acumulo de resduos gerando odor e slidos flutuantes. Sistema de tratamento de manuteno acessvel e de baixo dentro do prprio canal com 12.000 plantas compostas de 20 espcies nativas. Zona anxica(desnitrificao). Aerao de baixa intensidade e uniformemente distribuda circula a gua por zonas biologicamente ativas. O restaurador inocula automaticamente o sistema com bactrias benficas com capacidade para ajudar na digesto das lamas e gordura, bem como a remoo de azoto. Ethel M. Chocolates Industrial Eco-MachineTM Henderson, Nevada Padro Descarga Zero guas Residuais bombeadas para reatores aerbios fechados onde micrbios comeam a digerir resduos possuindo um biofiltro reduz o odor. Em seguida, numa srie de tanques aerbios plantados, organismos hospedeiros e vegetao ajudam a digerir os resduos, minimizando a produo de lamas. Usando gravidade, um clarificador de repouso separa os resduos da gua tratada sendo que estes so levados para uma rea para formao duma cama de compostagem a ser renovada a cada dez anos Biosphere , Montreal Bibliografia: GERBER, W., GERBER, M., SCHULZ, G. TRATAMENTO DE EFLUENTES COM PLANTAS AQUTICAS EMERGENTES, Ecocell projeos e consultoria ambiental, resumo informativo, Pelotas, ago. 2003. Disponvel em: www.ecocell.com.br/PDF/PAE%202003.pdf, em nov. 2014. www.ct.ufes.br/dea/files/AVALIA%C3%87%C3%83O%20DO%20COMPORTAMENTO%20HIDRODIN%C3%82MICO%20DE%20UM%20WETLAND%20CONSTRU%C3%8DDO%20DE%20FLUXO%20HORIZONTAL.pdf www.biomapampa.com.br/download/mestrado%20guilherme%20schulz%20pae.pdf pt.scribd.com/doc/208698303/Wetlands-Sistema-de-Tratamento-de-Efluentes www.lume.ufrgs.br/bitstream/handle/10183/28828/000768709.pdf?sequenc www.pergamum.udesc.br/dados-u/000000/000000000015/000015C8.pdf MATOS, A. T.; FREITAS, W. S.; LO MONACO, P. A. V. Capacidade extratora de diferentes espcies vegetais cultivadas em sistemas alagados utilizados no tratamento de guas residurias da suinocultura. Ambi-Agua, Taubat, v. 4, n. 2, p. 31-45, 2009. lBRASIL, M. S.; MATOS, A. T.; FIA, R.; SILVA, N. C. L. Desempenho agronmico de vegetais cultivados em sistemas alagados utilizados no tratamento de guas residurias da suinocultura. Engenharia na Agricultura, Viosa, MG, v.15, n.3, 307-315, Jul./Set., 2007 lwww.fhwa.dot.gov/publications/publicroads/00mayjun/vermont.cfm www.toddecological.com/clients/list.php