1 Bolsista PIBIC/CNPq 2 Pesquisador Orientador 3 Curso de Engenharia Ambiental, Departamento de Hidráulica e Transportes, UFMS

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1 EFICIÊNCIA DE BANHADOS CONSTRUÍDOS UTILIZANDO PLANTAS ORNAMENTAIS Luciene da Silva Santos 1,3 ; André dos Santos Oliveira 1,3 Carlos Nobuyoshi Ide 2,3. 1 Bolsista PIBIC/CNPq 2 Pesquisador Orientador 3 Curso de Engenharia Ambiental, Departamento de Hidráulica e Transportes, UFMS RESUMO: Os banhados construídos possibilitam o tratamento de esgoto de uma maneira natural e eficiente. São sistemas de baixo custo, de fácil operação/manutenção e possuem capacidade de remoção de matéria orgânica, nutrientes e outros poluentes, sendo uma alternativa para pequenas comunidades desprovidas de estação de tratamento de esgoto. O sistema estudado é composto de duas unidades de banhados construídos de fluxo subsuperficial, sendo uma vegetada e a outra, o branco (somente o substrato). Este trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho de banhados construídos utilizando plantas ornamentais (Cyperus isocladus, Hedychium coronarium e Heliconia psittacorum), como póstratamento do efluente do reator anaeróbio da ETE Lago do Amor. Os resultados demonstraram que a taxa de remoção média do banhado ornamental é de 78,1%, 95,6% 71,7%, 93,6% e 92,7%, para DBO 5, fosfato total, nitrogênio amoniacal, turbidez e E. coli, respectivamente. O banhado branco apresentou em grande parte das análises, remoções menores, comprovando assim, a influência da vegetação na remoção dos poluentes. Desta forma, o sistema de banhados construídos constitui-se em uma alternativa eficiente para póstratamento de reator anaeróbio. Também, é um sistema atrativo para uso em residências, condomínios e no meio rural, com a vantagem de possibilitar a beleza cênica desses locais. Palavras-chave: banhados construídos, plantas ornamentais, tratamento de esgoto. Introdução O tratamento de esgoto é um problema que preocupa o homem, desde a descoberta de que os lançamentos de resíduos em corpos d água ocasionam problemas ambientais. Hoje, um grande número de tecnologias de tratamento é viável para restaurar e manter a integridade química, física e biológica das águas. Durante os últimos 30 anos, têm-se expressado um considerável interesse no uso potencial da diversidade biológica dos sistemas naturais para auxiliar na clarificação da água. Uma técnica que vem sendo muito pesquisada e utilizada no tratamento de esgotos de diferentes características é a de banhados construídos, um processo ecotecnológico, também conhecido como leitos cultivados, wetlands, banhados artificiais, entre outras denominações. O sistema de banhados construídos é um sistema natural de tratamento de esgoto que combina

2 2 processos físicos, químicos e biológicos em um sistema construído e parcialmente controlado. Este sistema baseia-se nos alagados ou várzeas, que são regiões permanentemente inundadas onde vegetam diversas plantas (USEPA, 2000). Muitos dos processos de remoção de poluentes que ocorrem nos sistemas de tratamentos convencionais estão presentes nos sistemas naturais, tais como: a sedimentação, a filtração, a transferência de gases, a adsorção, a precipitação química, e a degradação biológica, além de processos exclusivos como a fotossíntese, a fotoxidação e a assimilação de nutrientes por parte das plantas (METCALF & EDDY, 1991 citados por VALENTIM, 2003). O presente trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência de banhados construídos utilizando plantas ornamentais, como pós-tratamento do efluente do reator anaeróbio da ETE Lago do Amor. Destaca-se, também, o interesse em entender o ecossistema de banhados construídos e os processos responsáveis pela remoção dos poluentes. Material e Métodos O sistema é composto de duas unidades com dimensões internas de 5m de comprimento, 3m de largura e 0,5m de profundidade de substrato. Ambas as células foram preenchidas com brita n 1 e areia fina proveniente da cidade de Campo Grande - MS. A brita foi colocada em duas faixas verticais localizadas na entrada e saída do banhado, para melhor distribuição do fluxo. Cada faixa possui 0,5m de largura. A área restante da célula foi preenchida com a areia, servindo de suporte para as plantas ornamentais. As unidades do banhado foram alimentadas pelo esgoto proveniente do campus da UFMS e do Hospital Universitário (HU), previamente tratado em um Reator Anaeróbio de Fluxo Ascendente (RAFA). Em uma unidade de banhado plantou-se as espécies ornamentais (Figura 1) (Cyperus isocladus, Hedychium coronarium e Heliconia psittacorum) e, na outra foi mantida apenas o substrato, sendo esta a unidade de controle denominada branco (Figura 2). Isso possibilitará analisar o desempenho promovido pelas plantas ornamentais, com aquele realizado apenas pelo substrato. O banhado ornamental foi organizado de maneira que o esgoto percorresse áreas iguais de cada espécie (Figura 3). O fluxo adotado no sistema foi o subsuperficial, com vazão afluente de 750 ml.min -1, ou seja, 1,08 m 3.dia -1. A taxa de aplicação foi mantida em 0,72 m 3.m -2.dia -1. O tempo de detenção hidráulica (TDH) médio estimado foi de aproximadamente 3 dias. Como parâmetro para avaliar a adaptação das espécies ornamentais, utilizou-se de comparação da média da altura entre as plantas existentes no banhado, e em ambiente natural.

3 3 FIGURA 1. Vista do banhado ornamental. FIGURA 2. Vista do banhado branco. FIGURA 3. Organização das espécies no banhado. Para controle e análise da eficiência dos banhados construídos na remoção de poluentes, foram realizadas análises físico-químicas e bacteriológicas dos efluentes e afluentes dos banhados, nos meses de agosto, outubro, dezembro de 2006 e nos meses de fevereiro, março e junho de 2007, de acordo com as técnicas preconizadas pelo Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 21 th ed. (APHA; AWWA; WPCF, 2005). Resultados e Discussão A Tabela 1 apresenta as alturas médias alcançadas pelas plantas no banhado. Observa-se uma altura média maior para as plantas próximas à entrada do banhado. Tal evidência pode ser explicada pela menor quantidade de nutrientes disponíveis no efluente, para as plantas próximas à saída do banhado, já que estes podem ter sido captados pelas plantas próximas à sua entrada. Parâmetro TABELA 1. Altura média das plantas do banhado. Hedychium coronarium (Lírio do brejo) Heliconia psittacorum (Heliconia) frente atrás frente atrás Cyperus isocladus (Mini-papiro) Altura média (m) 1,20 0,92 1,78 1,61 0,94 Em ambiente natural a altura média do lírio do brejo é de 0,90m, enquanto que a heliconia apresenta altura média de aproximadamente 1,20m. No banhado, essas plantas apresentaram uma altura de até 33,3% e 32,6% (lírio do brejo e heliconia, respectivamente) superior àquelas encontradas no habitat natural, o que demonstra a adaptação dessas plantas com o efluente e

4 4 substrato do banhado. O mini-papiro apresentou variações de altura de 0,73m a 1,10m. Em ambiente natural, sua altura fica entre 0,45m e 0,90m. A Tabela 2 apresenta os resultados das concentrações médias obtidas com as análises físicoquímicas e bacteriológicas realizadas nos meses de agosto, outubro, dezembro de 2006 e fevereiro, março e junho de 2007, na entrada do sistema de banhados (afluente), na saída do banhado ornamental (efluente) e na saída do banhado branco (efluente). Através desses resultados foi possível avaliar o desempenho dos banhados. TABELA 2. Concentrações médias e eficiência de remoção dos parâmetros físico-químicos e bacteriológicos monitorados no período de agosto/06 a junho/07. Parâmetro Unidades Afluente Efluente Remoção (%) Branco Ornam. Branco Ornam. Temperatura ambiente C 25,0 24,3 24,5 2,8 2,0 Temperatura da amostra C 26,0 24,5 24,3 5,8 6,5 Alcalinidade total mg.l -1 CaCO 3 168,5 141,5 92,0 16,0 45,4 Cloreto total mg.l -1 Cl 48,4 52,2 52,0-7,9-7,4 Condutividade ms.cm ,8 15,6 DBO 5 mg.l -1 O 2 50,2 16,0 11,0 68,1 78,1 DQO mg.l -1 O 2 147,7 36,0 32,4 75,6 78,1 DQO solúvel mg.l -1 O 2 57,6 19,5 15,6 66,1 72,9 Fósforo total mg.l -1-3 PO 4 6,638 2,182 0,290 67,1 95,6 Nitrogênio total mg.l -1 N 26,3 18,1 10,3 31,2 60,8 Nitrogênio total Kjeldahl mg.l -1 N 26,3 17,9 8,3 31,9 68,4 Nitrogênio amoniacal mg.l -1 N 24,0 16,4 6,8 31,7 71,7 Nitrogênio orgânico mg.l -1 N 2,3 1,5 1,5 34,8 34,8 Nitrogênio nitrito mg.l -1 N 0,007 0,049 0, ,0-1057,1 Nitrogênio nitrato mg.l -1 N 0,045 0,204 1, ,3-4295,6 Oxigênio dissolvido mg.l -1 O 2 0,7 0,7 1,4 0,0-100,0 Óleos e graxas mg.l -1 13,43 4,45 3,96 66,9 70,5 ph 6,89 6,84 6,34 0,7 8,0 Sólidos sedimentáveis ml.l -1 <0,1 <0,1 <0,1 - - Sólidos totais mg.l ,3 272,6 242,1 13,0 22,7 Sólidos dissolvidos totais mg.l ,4 226,5 214,7-27,0-20,3 Sólidos suspensos totais mg.l ,9 46,0 27,4 65,9 79,7 Sulfato total mg.l ,6-59,1 Turbidez UNT 37,5 6,1 2,4 83,7 93,6 Coliformes totais NMP/100mL >2,4E+05 8,2E+04 5,2E+04 85,4 90,7 E. coli NMP/100mL >2,4E+05 4,7E+04 3,9E+04 91,2 92,7 (-) sinal negativo significa que houve aumento na concentração do efluente em relação ao afluente. A concentração de DBO 5 apresentou uma redução média de 68,1% para o banhado branco e de 78,1% para o ornamental. COSTA et al. (2003) obtiveram em seu trabalho, percentuais de remoção de 76,0% para o branco e 88,0% para banhados vegetados com Typha spp, e tempo de detenção hidráulica de 10 dias. Nota-se, que as eficiências foram semelhantes, apesar de utilizarem plantas diferentes e tempo de detenção maior. Porém, isso significa a necessidade de uma área muito maior, para uma mesma taxa de aplicação.

5 5 Apesar das variações da DBO 5 afluente, os efluentes dos banhados, ao longo do monitoramento, mantiveram bastante estáveis e melhorando com decorrer do tempo. A eficiência na remoção de DQO foi da ordem de 75,6% e 78,1% para o banhado branco e ornamental, respectivamente. As concentrações médias de nitrogênio amoniacal foram de 24,0mg.L -1, 16,4 mg.l -1 e 6,8 mg.l -1 para o afluente, banhado branco e banhado ornamental, respectivamente, o que equivale a um percentual de remoção de 31,7%, para o banhado branco e 71,7% para o ornamental. Resultados similares ocorreram para o Nitrogênio Total Kjeldahl (NTK), 31,9% e 68,4% para o banhado branco e ornamental, respectivamente; enquanto que para nitrogênio orgânico obteve-se o mesmo percentual de remoção (34,8%) para os dois banhados. Pela Tabela 2, verifica-se que houve um incremento na concentração de nitrito (0,049mg.L -1 e 0,081mg.L -1 respectivamente, para o efluente do banhado branco e ornamental) e de nitrato (0,204 mg.l -1 para o branco e 1,978 mg.l -1 para o ornamental). A presença de nitratos nos efluentes tratados indica a ocorrência do processo de nitrificação. Observou-se uma notável redução na concentração média de fosfato total de 6,638mg.L -1 no afluente para 2,182mg.L -1 e 0,290mg.L -1, respectivamente para o banhado branco e ornamental. A remoção de fosfato total foi de 67,1% para o banhado branco e 95,6% para o ornamental. Durante o período de monitoramento, o ph em todo o sistema manteve-se na faixa de 5,85 e 7,30. Esses valores estão dentro da faixa permitida para lançamento de efluentes, prevista pela legislação estadual (CECA 003/1997) e CONAMA 357/2005 (entre 5,0 e 9,0). Verificou-se que não houve remoção de cloreto no sistema, o que é justificável, pois, cloreto é uma substância conservativa. Encontrou-se uma redução de turbidez de 83,7% para o banhado branco e 93,6% para banhado ornamental. A eficiência de remoção de SST (sólidos suspensos totais) foi de 65,9% para o banhado branco e 79,7% para o ornamental. Em quatro dos seis meses monitorados, não foi possível quantificar com precisão o NMP (número mais provável) de coliformes totais e E. coli, presentes no afluente devido a erros de diluição, quando da incubação. Foi necessário fazer a seguinte aproximação na quantificação de coliformes, para comparar a eficiência de remoção: quando o NMP resultava em um valor maior que o tabelado pelo método, considerou-se este valor como o NMP. Contudo, é importante ressaltar que, ao realizar a aproximação do NMP de coliformes, subestima-se o percentual de remoção, o qual provavelmente é maior que o obtido.

6 6 A remoção de coliformes totais foi de 85,4% e 90,7%, para o banhado branco e ornamental, respectivamente. Já a remoção de E. coli ficou em torno de 91,2% para o banhado branco e 92,7% para o ornamental. O sistema em estudo, não apresentou uma remoção eficiente de coliformes totais e E. coli. No entanto, o efluente do banhado passa por um sistema de desinfecção, antes de ser lançado no córrego. Verificou-se um aumento na concentração de sulfato total no efluente do banhado ornamental de 59,1%. Essa situação ocorreu, possivelmente, devido a condições aeróbias na rizosfera. Conclusões e Recomendações A utilização de plantas ornamentais na remoção de poluentes, em banhados construídos, apresentou bons resultados, mostrando-se bastante eficaz no pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios, com eficiência de remoção de 78,1% de DBO 5, com valores médios de 16 mg.l -1 para o banhado branco e 11 mg.l -1 para o banhado ornamental, atendendo plenamente a legislação CECA 003/1997, com relação a esse parâmetro. A remoção apresentada pelo sistema demonstrou uma excelente aplicabilidade para esse tipo de efluente, com valores de 78,1%, 71,7%, 95,6% e 93,6% para DQO, Nitrogênio amoniacal, fósforo e turbidez, respectivamente. O emprego de banhados construídos de fluxo subsuperficial utilizando plantas ornamentais é uma boa alternativa para uso residencial, onde não haja rede pública de coleta de esgoto. Além de atuar como pós-tratamento de fossa séptica, melhorando a eficiência do tratamento, ainda pode ser utilizado como paisagismo ao embelezar os jardins das residências. Referências APHA; AWWA; WPCF. Standard methods for the examination of water and wastewater. 21th ed, Washington D.C: American Public Health Association, 953p, Brasil Leis, Decretos, etc. Resolução CONAMA nº. 357, de 17 de março de Costa, L. de L.; Ceballos, B. S. O. de.; Meira, C. M. B. S.; Cavalcanti, M. L. F. Eficiência de wetlands construídos com dez dias de detenção hidráulica na remoção de colífagos e bacteriófagos. Revista de Biologia e Ciências da Terra, v.3, nº.1 1º. Semestre ISSN Mato Grosso do Sul. Legislação Ambiental do Estado de Mato Grosso do Sul. Deliberação CECA/MS, N.º 003, 20/06/1997. USEPA. Environmental Protection Agency Design Manual: Constructed wetlands treatment of municipal wastewaters. EPA/625/R-99/010, U.S. EPA Office of Research and Development, Cincinnati, OH, September Valentim, M. A. C. Desempenho de leitos cultivados ( constructed wetland ) para tratamento de esgoto: contribuições para concepção e operação. Campinas, SP, Tese (Doutorado) Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola.

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