INFLUÊNCIA DA VARIAÇÃO DO TEMPO DE DETENÇÃO HIDRÁULICA (TDH) E DA TAXA DE APLICAÇÃO (TA) NA EFICIÊNCIA DE WETLANDS CONSTRUÍDOS TRATANDO ÁGUA CINZA.

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO DO SUL CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA AMBIENTAL INFLUÊNCIA DA VARIAÇÃO DO TEMPO DE DETENÇÃO HIDRÁULICA (TDH) E DA TAXA DE APLICAÇÃO (TA) NA EFICIÊNCIA DE WETLANDS CONSTRUÍDOS TRATANDO ÁGUA CINZA. CLÁUDIA AZEVEDO Trabalho de conclusão de curso submetido ao Curso de Graduação em Engenharia Ambiental da Universidade Federal do Mato Grosso do Sul, como requisito parcial para a obtenção do titulo de Engenheira Ambiental. ORIENTADORA: Profª. Drª. Paula Loureiro Paulo CAMPO GRANDE - MS AGOSTO/2009 1

2 AGRADECIMENTOS Á Deus por nunca ter me abandonado nos momentos difíceis. Á meu pai, Elizeu de Azevedo, por ter me concedido a oportunidade de cursar uma faculdade, não me deixando faltar nada e me apoiando com amor em todos os momentos. À minha mãe, Cacilda Requena Azevedo, pelas receitas por telefone e comidas congeladas enviadas, remédios receitados a distância e pelo amor e cuidado demonstrado. Á Professora Doutora Paula Loureiro Paulo pela orientação, paciência e amizade durante a pesquisa e a elaboração deste trabalho. Aos amigos, estagiários, futuros mestres, professores e funcionários da UFMS e do Laboratório de Qualidade Ambiental - LAQUA, pela colaboração nesta fase final e durante os anos de estudo. Aos colegas de sala, pelos estudos, trabalhos, brigas, churrascos e mais churrascos. Aos amigos de verdade pelas conversas, fofocas, viagens (muitas), festas, ressacas, choros, decepções que tiveram um papel muito importante para mim nesses anos. As famílias do Brunão e da Letícia, que além de emprestar a casa para as festas, demonstraram amor e carinho comigo. Á meus irmãos: Elisiane, Luciene e Luís Eduardo, sem os quais minha vida seria incompleta. E as minhas sobrinhas Beatriz e Rebeca que fazem minha vida mais feliz agora. 2

3 INFLUÊNCIA DA VARIAÇÃO DO TEMPO DE DETENÇÃO HIDRÁULICA (TDH) E DA TAXA DE APLICAÇÃO (TA) NA EFICIÊNCIA DE WETLANDS CONSTRUÍDOS TRATANDO ÁGUA CINZA. INFLUENCE OF HYDRAULIC RETENTION TIME (HRT) AND HYDRAULIC LOADING RATE (HLR)VARIATION IN THE EFFICIENCY OF CONSTRUCTED WETLANDS TREATING GREYWATER. Cláudia Azevedo Acadêmica do curso de graduação em Engenharia Ambiental da UFMS Paula Loureiro Paulo Engenheira Química pela UEM (1992), mestre em Engenharia de Saúde Pública pela Leeds University Inglaterra (1997), doutora em Ciências Ambientais pela WUR - Holanda (2002) e pós-doutorado na WUR Holanda (2003). Professora da UFMS Resumo: O reuso de água cinza (esgoto doméstico sem contribuição do vaso sanitário), tem se mostrado promissor diante dos volumes produzidos em uma residência, resultando em economia de água potável e menor produção de efluente, contribuindo para preservação dos mananciais de água. Os wetlands construídos (CW) são um tipo de tratamento recomendado para este tipo de efluente. O presente artigo avaliou a influência da variação do tempo de detenção hidráulica (TDH) e da taxa de aplicação (TA) na eficiência de remoção da demanda química de oxigênio (DQO) e sólidos suspensos totais (SST) por um sistema híbrido composto por um CW-FH (wetland construído de fluxo subsuperficial horizontal) seguido por um CW-FV (wetland construído de fluxo vertical) em uma residência. Os CW foram operados durante 400 dias e os resultados foram divididos em 5 períodos com diferentes TDH e TA. A melhor eficiência na remoção de DQO e SST pelo CW-FH foi de 76% e de 89% respectivamente, ambas no 4º período, com TDH de 1,8 dias e TA de 1 m³.m -2.d -1, sendo este período o mais estável e não o de maior TDH. No CW-FV as melhores eficiências foram de 90% e 88 % para DQO e SST respectivamente, ambas no 3º período (TA média de 0,2 m³.m - 2.d -1 aplicado 3,7 vezes ao dia), não sendo observada influência na eficiência de remoção quanto a TA. A melhor eficiência de remoção global foi de 98,6% para DQO e 97% para SST, comprovando a eficiência deste sistema para a remoção de DQO e SST em água cinza. Palavras chave: tratamento domiciliar, segregação na fonte, banhados construídos, performance. Abstract: The reuse of greywater (all the wastewater produced in a household, except toilet) is promising, considering the production of this effluent in a household, resulting in saving drinking water and less effluent production, helping to preserve water springs. Constructed wetland (CW) is a type of treatment recommended for this type of effluent. This paper assessed the influence of hydraulic retention time (HRT) and the hydraulic loading rate (HLR) variation on the removal efficiency of chemical oxygen demand (COD) and suspended solids (TSS) in a hybrid system consisting of a CW-FH (horizontal flow constructed wetland) 3

4 followed by a CW-VF (vertical flow constructed wetland) in a household. The system was operated during 400 days and the results were divided into 5 periods with different HRT and HLR. The better COD and TSS removal achieved for the CW-HF was 76% and 89% respectively, both in the 4 th period with HRT of 1.8 days and TA of 1 m 3. m -2.d -1, being this period the more stable, although not represented by the higher HRT. The CE-VF achieved removal efficiencies of 90% and 88% for COD and TSS, respectively, both in the 3 rt period (average TA of 0,2 m 3. m -2.d -1 applied 3,7 times a day). The HLR does not seem to influence the removal efficiency of both parameters. The best overall efficiency was 98,6% for COD and 97% for TSS, showing the efficiency of the proposed system for the removal of the studied parameters in greywater. Keywords: household treatment, source separation, constructed wetlands, performance. INTRODUÇÃO Durante muito tempo acreditou-se que os recursos hídricos eram fontes inesgotáveis. Seu uso era feito de forma irracional, sem preocupação com a quantidade consumida ou com a qualidade do esgoto produzido, que era sempre lançado sem tratamento prévio nos corpos hídricos. Atualmente sabe-se que a água é um bem finito, e que sua quantidade e qualidade são de fundamental importância no desenvolvimento social e econômico de uma região. O consumo de água nas residências pode representar mais da metade do consumo total de água nas áreas urbanas (GONÇALVES, 2006), sendo influenciado por diversos fatores como clima da região, renda familiar e número de habitantes da residência. O consumo dessa água sem o devido tratamento pode acarretar doenças a espécie humana. O Brasil ainda apresenta um grande atraso no setor de saneamento, pois grande parte dos domicílios não possui acesso a um sistema de esgoto adequado. Segundo a pesquisa nacional por amostra de domicílios (PNAD) realizada pelo IBGE, em 2007 no Estado de Mato Grosso do Sul somente 47,2% dos domicílios apresentavam rede coletora de esgoto ou fossa séptica (IBGE, 2007). O quadro precário do atendimento com serviços de esgotamento sanitário resulta no lançamento de esgoto sem tratamento ou com concentrações acima dos limites permitidos pela legislação ambiental, a Resolução CONAMA nº 357/05 (BRASIL, 2005). O lançamento desta água residuária com concentrações elevadas de poluentes pode alterar a qualidade dos corpos receptores e restringir os usos a que se destinam. Visando a mudança desse cenário e a economia no consumo de água propõe-se o tratamento e reuso da água residuária em escala domiciliar. Saneamento Ecológico (em inglês, Ecological Sanitation - EcoSan) propõe novas soluções para os problemas do saneamento, baseado nos caminhos naturais dos ecossistemas e no ciclo fechado de materiais. Dentro deste conceito, o esgoto doméstico pode ser segregado na fonte pela separação da água negra (proveniente de vasos sanitários) da água cinza, efluente sem contribuição dos vasos sanitário, proveniente de banheira, lavatórios, chuveiros, pia de cozinha e lavanderia (ERIKSSON et al., 2002). Representando aproximadamente 70% do esgoto doméstico, a água cinza apresenta grande potencial para o reuso devido a sua disponibilidade e sua baixa concentração de poluentes, quando comparado com o esgoto doméstico combinado (LEAL et al., 2007). Valores de faixas de concentração de demanda química de oxigênio (DQO) são encontradas de mg.l -1 (ERIKSSON et al., 2002) e de sólidos suspensos totais (SST) variando de 17 a 330mg.L -1 (PHILIPPI et al., 2005). Considerado uma alternativa ecológica de tratamento, os wetlands construídos (CW, por sua denominação em inglês, Constructed Wetlands), também conhecido como banhados artificiais,ou terras úmidas construídas, entre outros, é o sistema mais comum para tratamento de água cinza em nível domiciliar ou pequenas comunidades (PAULO et al., 2008). A 4

5 remoção dos poluentes nos CW abrange uma complexa variedade de processos físicos, químicos e bioquímicos (VICZNEVSKI & SILVA, 2003) que são promovidos pelos elementos constituintes do meio (solo, microrganismos e plantas). As remoções ocorrem principalmente através da filtração e da depuração da matéria orgânica por microrganismos formadores do biofilme aderido ao substrato (OLIJNYK et al., 2007). Usados para tratamento de águas residuárias há aproximadamente quarenta anos, são dimensionados e construídos a fim de utilizar os processos naturais de remoção de poluentes (VIMAZAL et al., 2008). As técnicas de CW são utilizadas de acordo com a característica do efluente a ser tratado, da eficiência final desejada na remoção de poluentes, da área disponível e do interesse paisagístico (SALATI, 2003). De acordo com a literatura consultada, os CW são divididos, baseado em seu fluxo de escoamento, em dois grupos: sistema de escoamento superficial e sistema de escoamento subsuperficial. A classificação dos CW de fluxo subsuperficial é feita considerando a direção de seu fluxo de escoamento sendo classificados em CW de fluxo subsuperficial horizontal (CW-FH) e CW de fluxo vertical (CW-FV). No primeiro, o efluente a ser tratado é disposto na porção inicial do leito, geralmente composta por brita, e percola através do leito filtrante até atingir a porção final, também composta por brita (PHILIPPI e SEZERINO, 2004). Já no CW de fluxo vertical, o efluente é direcionado para a superfície plantada e percola através do substrato (usualmente areia) até o sistema de drenagem localizado na base inferior do leito. Rousseau et al., (2004) admitem a remoção de DQO e SST em CW-FH de 72% e 86%, e nos CW-FV de 91% e 94%. A combinação dos dois grupos, chamados sistemas híbridos, oferece maior flexibilidade e provê qualidade de efluentes significativamente melhores (ROUSSEAU et al., 2004; GÓMEZ CEREZO et al., 2001).Em sistemas híbridos de CW, as vantagens dos fluxos horizontal e vertical podem ser combinadas de maneira a complementar cada um deles individualmente (COOPER, 1999). Além da grande eficiência em remoção de matéria orgânica e sólidos em suspensão, de acordo com Olijnyk et al. (2007), os CW são sistemas tecnicamente simples, com operação econômica, sem produção de lodo e sem necessidade de energia elétrica para a aeração, além disso, são muito flexíveis quanto a variação de carga. Uma outra vantagem é a possibilidade de sua perfeita integração à paisagem natural (PLATZER et al., 2007A). Gross et al. (2006), alcançaram bons resultados com remoção de aproximadamente 80% de DQO e de virtualmente 100% de SST, baseando-se em uma combinação de um CW-FV com recirculação de água cinza e um filtro biológico percolador. A recirculação do efluente em CW aumenta a transferência de oxigênio no sistema e evita entupimentos, porém aumenta o investimento e custo de operação devido à necessidade do uso de bombas. O monitoramento de um CW-FH utilizando areia fina como substrato (Paulo et al., 2007), demonstrou valores médios de remoção de DQO e SST de 48% e 84% respectivamente, observando uma relação direta entre baixos valores de TDH e baixas remoções de DQO, no entanto, o sistema não contava com pré-tratamento. Masi et al. (2007) avaliaram a tolerância de grandes variações de taxas de aplicação em 4 sistemas diferentes de CW tratando efluentes de hotéis e campings na Itália. Apesar da variação de TA (0,015 a 0,073 m 3.m -2.d -1 ) os sistemas se apresentaram eficientes na remoção de DQO (83 a 95%) e SST (68 a 93%), em especial um CW-FH tratando água cinza (remoção média de DQO de 90%) e um sistema híbrido formado por um CW-FH seguido de um CW- FV, tratando todo efluente do hotel, tendo a melhor eficiência entre os 4 avaliados (remoção média de DQO acima de 90% e remoção média de SST acima de 85%). O objetivo deste trabalho foi avaliar possíveis interferências da variação do tempo de detenção hidráulica e da taxa de aplicação em um sistema híbrido de Wetlands construídos, na eficiência de remoção de DQO e SST, avaliada para o sistema global e em cada unidade do sistema. 5

6 METODOLOGIA Os wetlands construídos são parte de um sistema dimensionado e construído para tratar a água cinza (chuveiro, pia da cozinha e tanque de lavar roupas) de uma residência de 09 pessoas situada em uma área de comodato da Prefeitura de Campo Grande MS, localizada no bairro Jardim Aero Rancho. O sistema completo (Figura 1) é composto de uma caixa de gordura (CG; fração da cozinha), tanque de união (TU; caixa de passagem onde há união das frações da água cinza) tanque de sedimentação (TS), wetland construído subsuperficial horizontal (CW-FH) e um wetland construído de fluxo vertical (CW-FV), ambos utilizando plantas ornamentais sendo feita a alimentação do último através de um tanque de alimentação intermitente hidromecânico (TI). e d c b a f a - CG b - TU c - TS d - CW-FH e - TI f - CW-FV Figura 1 - Sistema híbrido de wetlands construídos (CW). Detalhe com ampliação da canalização interna do tanque de sedimentação (TS). As configurações do sistema híbrido de CW foram baseadas na vazão média (700 L.dia -1 ) e na concentração de DBO 5,20 (500 mg.l -1 ), valores estes determinados em uma caracterização qualitativa e quantitativa da produção de água cinza realizada na residência por Pansonato et al., (2007). O TS foi dimensionado para a vazão máxima encontrada considerando as horas de produção de efluentes, que são 16 horas de uso por dia. Uma piscina de fibra de vidro retangular (figura 2) foi utilizada para o CW-FH (dimensões de 1,6 m x 2,9 m x 0,6 m), preenchida com pedrisco (D 60 = 7,5 mm), enquanto as zonas de entrada e saída foram preenchidas com brita nº 0. A tubulação de entrada e de saída, de 50 mm de diâmetro e 1,5 m de comprimento, contém furos alinhados e espaçados 5 cm entre si, voltados para cima (entrada) e para baixo (saída) para o efluente ser distribuído e recolhido igualmente ao longo do CW. As espécies de plantas adotadas foram Heliconia psittacorum L.F (popularmente conhecida como heliconia ou andrômeda), Cyperus isocladus (popularmente conhecida como mini-papiro) e Canna sp (popularmente conhecida como Beri). O tanque utilizado para o CW-FV foi uma caixa d água (figura 3) de 2000 L (d S = 1,70 m; di = 1,50 m; h = 1 m, sucessivamente: diâmetro superior; diâmetro inferior e altura), sendo preenchido por camadas (do fundo até o topo) de brita nº 0 (20 cm), pedrisco (10 cm), areia grossa (60 cm; D 60 = 0,85 mm) e pedrisco novamente (5 cm). O efluente é distribuído na superfície através de uma tubulação de PVC em forma de espinha de peixe 6

7 com furos alinhados e espaçados 8,5 cm entre si, e a coleta do efluente (drenagem do fundo), é feita por uma tubulação também com furos alinhados e espaçados 4 cm entre si e em forma de espinha de peixe. Para o CW-FV as espécies de plantas selecionadas foram Arundina bambusifolia, conhecida como orquídea bambu e Alpinia purpurata, conhecida como alpínia ou gengibre vermelho. Figura 2 - Wetland construído de fluxo subsuperficial horizontal (CW-FH). Camadas de substrato: pedrisco (1) e brita zero (2). Figura 3 - Wetland construído de fluxo vertical (CW-FV). Camadas de substrato: pedrisco (1), brita zero (2) e areia grossa (3). 7

8 A vazão da água cinza produzida foi observada diariamente através da leitura de 03 hidrômetros de 1,5 m 3.h -1 (multijato Actaris ) instalados nas tubulações que alimentam a pia da cozinha, banheiro e tanque de lavar roupas da residência onde se localiza o sistema, sendo que sua soma é considerada a vazão diária de entrada no sistema. Os dados foram coletados entre 7:30 e 8:30 da manhã durante 13 meses de operação do sistema, no período de abril de 2008 a maio de De abril a dezembro de 2008, as amostras foram coletadas em 03 pontos distintos: antes do CW-FH (no tanque de sedimentação - P1, após o CW-FH (sistema intermitente - P2) e após o CW-FV (P3). De fevereiro a maio de 2009, as amostras foram coletadas somente em P1 e P3. As coletas foram realizadas duas vezes por semana para análise de DQO e uma vez por semana para SST durante os 03 primeiros meses e posteriormente, semanalmente para ambos. Os métodos de amostragem e analíticos foram realizados de acordo com o Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (APHA, 2005) e as análises foram realizadas no Laboratório de Qualidade Ambiental LAQUA, situado na Universidade Federal de Mato Grosso do Sul UFMS, campus de Campo Grande. Não houve controle no fluxo de entrada visando avaliar o desempenho do sistema sob condições reais e eventuais picos de carga orgânica e hidráulica. Foram realizadas coletas simples e considerou-se, para efeitos de cálculo de eficiência de remoção de parâmetros, que o sistema era estável (coletas de entrada e saídas na mesma data e horário). RESULTADOS E DISCUSSÃO A configuração mais comum ao considerar um sistema híbidro tratando esgoto doméstico é um CW-FV seguido de um CW-FH devido a nitrificação ocorrer melhor na unidade operando com fluxo vertical e a denitrificação no fluxo horizontal. No entanto, neste trabalho foi adotada a ordem inversa, devido a água cinza, comparada com esgoto doméstico, apresentar baixas concentrações de nitrogênio (JEFFERSON et al., 2004; ERIKSSON et al., 2002) e pelo fato do CW-FV apresentar riscos de colmatação ao receber altas cargas orgânicas ( PLATZER et al., 2007A) e, aparentemente não enfrentar bem os possíveis picos hidráulicos que podem ocorrer em uma residência onde a produção de água cinza é bastante variada (PLATZER et al., 2007B). O CW-FH foi dimensionado com TDH de 1,2 dias e TA de 1,1 m³.m -2.d -1, considerando a área transversal do leito. O CW-FV foi dimensionado para operar com TA de 0,3 m³.m -2.d -1 a ser distribuída em 5 (cinco) aplicações diárias. Porém, visto que o sistema foi implantado em uma residência sem rotina fixa, a produção de água cinza variou influenciando, assim, o TDH e TA do efluente no sistema. Os resultados foram divididos em 5 (cinco) períodos com diferentes médias de TDH e TA para o CW-FH e diferentes médias de números de aplicações (NA) e TA para o CW-FV. Os quatro primeiros períodos correspondem a resultados obtidos de abril a dezembro de 2008 e o último período de fevereiro a maio de As médias de TDH encontradas para o CW-FH nos cincos períodos foram 3,4±1,3;1,7±0,7; 2,2±0,9; 1,8±0,7 e 1,8±0,5 dias, representando valores maiores que o TDH dimensionado, e TA média de 0,6±0,4; 1,1±0,4; 0,8±0,3; 1±0,3 e 0,9±0,3 m³.m -2.d -1. Os NA e TA encontrados para o CW-FV foram de 2,6±1,8; 5±1,9; 3,7±1,5; 4,7±1,6 e 4,2±1,4 aplicações diárias e 0,2±0,11; 0,3±0,12; 0,2±0,09; 0,3±0,28 e 0,3±0,09 m³.m -2.d -1 correspondendo os respectivos períodos de 1 a 5. A figura 2 apresenta a porcentagem de remoção de DQO no CW-FH nos 4 primeiros períodos e a remoção global do sistema em todo o experimento. O maior TDH no CW-FH foi de 3,4 dias no primeiro período. No entanto este resultado não condiz com a maior remoção de DQO encontrada. A literatura sugere que quanto maior o TDH maior a eficiência de 8

9 remoção de DQO (SAKADEVAN e BAVOR, 1999; JING, 2002), o que foi observado no estudo realizado por Cui et al. (2006), onde 3 diferentes TDHs (1, 3 e 5 dias) foram analisados em um sistema híbrido (CW-FH seguido de CW-FV), tratando efluentes de um tanque séptico. No referido estudo o maior TDH foi responsável pela maior remoção de DQO (superior a 90%). No caso do presente experimento, o resultado encontrado, foi provavelmente, por este período corresponder aos primeiros 60 dias de operação do sistema, considerado período de adaptação, onde as plantas estavam se fixando melhor ao substrato e, provavelmente, iniciando a formação do biofilme, onde comunidades de microrganismos aeróbios e anaeróbios irão depurar a matéria orgânica (PHILIPPI e SEZERINO, 2004). % d e r e m o ç ã o d e D Q O TDH= 3,4 TDH=1,7 TDH=2,2 TDH=1,8 TDH=1,8 TA= 0,6 TA= 1,1 TA= 0,8 TA= 1 TA= 0, dias % remoção DQO CW-FH % remoção DQO global Figura 4 - Porcentagem de remoção de DQO no CW-FH e no sistema completo durante cada período de estudo. Unidades: TDH em dias; TA em m³.m -2.d -1. Círculos vermelhos representam os pontos de menor remoção de DQO ao longo do experimento. As remoções obtidas abaixo de 20% de DQO (em destaque na figura 4) ocorreram devido a limpeza da unidade de pré-tratamento 1 dia antes das coletas. Nos dias posteriores a limpeza a entrada do CW-FH possuía menor carga orgânica acusando baixa eficiência de remoção pelo CW-FH. Tendo em vista que o sistema foi considerado estável (coleta de entrada e saída no mesmo dia), a limpeza do tanque, da maneira como era executada durante os primeiros 4 (quatro) meses de experimento, interferia na estabilidade da DQO de entrada. As médias e desvios padrões dos valores de DQO e de sua remoção em cada unidade e globalmente ao longo do experimento são apresentadas na tabela 1 para cada período de estudo. Tabela 1- Médias e desvios padrões de DQO (mg O 2 L -1 ) e porcentagem de remoção em P1, P2, P3 e global nos 5 períodos. Períodos DQO média (mg O 2 L -1 ) (%) remoção DQO P1 P2 P3 CW-FH CW-FV Global 1º 649,9± 228,4 260,3 ±193,6 72,9±61 58,1± 24,3 70±13 89±6 2º 739,1±289,5 342±116,1 45,9±29,6 48,1±25,3 86±7 92±7 3º 737,4±425,4 200,4±99,7 16,4±9 66,2±25,2 90,3±5,9 97,5±1,5 4º 772,5±219,7 183,5±87,5 15,1±8,31 76,1±10,1 88,7±7,4 97,8±1,5 5º 841,7±212,6 na 1 10,6±7,4 na 1 na 1 98,6±1 na 1 não avaliado 9

10 A melhor eficiência na remoção de DQO no CW-FH foi encontrada no período em que o TDH médio foi de 1,8 dias (4º período) e TA de 1 m³.m -2.d -1, após 9 meses de funcionamento do sistema durante os meses de outubro a dezembro. Possíveis interferências pelas chuvas puderam ser observadas, visto que o segundo período (junho-julho) apresentou a média de TDH muito próxima a do período de maior remoção, porém obteve a menor remoção de DQO de todo o experimento. O 2º período foi marcado por ausência de chuvas (dados não mostrados), condição climática que pode levar ao aumento da evapotranspiração pelas plantas, podendo ter concentrado o efluente. Já o 4º período foi provavelmente favorecido devido às frequentes chuvas melhorando as condições das plantas. A figura 5 apresenta a porcentagem de remoção de DQO no CW-FV nos 4 primeiros períodos e a remoção global do sistema em todo o experimento. % de remoção de DQO NA = 2,6 NA=5,0 NA=3,7 NA= 4,7 NA= 4,2 TA = 0,2 TA = 0,3 TA = 0,2 TA = 0,3 TA = 0, dias % remoção DQO CW-FV % remoção DQO global Figura 5 - Porcentagem de remoção de DQO no CW-FV e no sistema completo durante os períodos de estudo. TA (m³.m -2.d -1 ). A menor eficiência de remoção de DQO no CW-FV foi de 70 ± 13% no primeiro período, antecedido também por baixas remoções pelo CW de fluxo horizontal, justificado por este ter sido o período de adaptação do sistema. Além disso, nesse período o efluente foi aplicado em média apenas 2,6 vezes ao dia (valor inferior ao dimensionado) contribuindo para o lento desenvolvimento das plantas. A melhor remoção se deu no 3º e 4º período, já demonstrando estabilidade a partir do segundo período. O valor máximo encontrado de remoção para o CW-FV foi de 90 ± 59% com valor médio de NA de 3,7 e TA de 0,2 m³.m -2.d - 1, após 6 meses de funcionamento, não condizendo com o melhor período de remoção do CW-FH. Assim como no estudo realizados por Masi et al., (2007) a variação de TA não influenciou na eficiência dos CW-FV, apresentando valores médios de 0,26 m³.m -2.d -1. Platzer (1999), ressalta que se deve manter a TA no CW-FV em valores inferiores a 0,25 m³ m - ² d -1. O melhor período de remoção global encontrada no sistema foi o último período (quinto) com 98,6±1 % após 12 meses de funcionamento do sistema. As médias de remoção de SST em cada unidade do sistema e global demonstradas na tabela 2, nos 5 períodos estudados, apresentam a eficiência de remoção deste parâmetro pelo sistema, maior que 90%, ou seja 5% maior que a eficiência demonstrada por Masi et al., (2007) tratando efluentes gerados em um hotel em um sistema de CW híbrido (CW-FH seguido de CW-FV). 10

11 Tabela 2 Médias e desvios padrões de SST (mg SST.L -1 ) e porcentagem de remoção em P1, P2, P3 e global nos 5 períodos. Períodos SST médio (mg SST L -1 ) (%) remoção SST P1 P2 P3 CW-FH CW-FV Global 1º 106,4 ±76,8 31,1±14,8 7,4±10,3 63 ± 25 77±25 90±5 2º 162,8±90 58,7±22,8 8,6±8,9 57±9 85±14 94±6 3º 151,0±43,1 34,2±19,1 3,2±2,3 76±12 88,12±12 97±3 4º 185,2±61,8 17,3±8,7 4,2±2,2 89±7 68±29 97±1 5º 218,8±83,2 na 1 8,1±9,4 na 1 na 1 96±3 na 1 não avaliado Os dois primeiros períodos foram marcados por instabilidade quanto a remoção de SST (figura 4 e 5) em cada unidade e globalmente. Assim como a remoção de DQO, a maior eficiência de remoção de SST no WC-FH se deu no quarto período com TDH de 1,8 dias e TA de 1 m 3.m -2.d -1, onde a estabilidade do sistema também influenciou positivamente quanto a maior remoção global de SST, em todo o período monitorado (97%). De acordo com Cooper et al. (1999), os CW de fluxo horizontal apresentaram boa performance na remoção de SST. % d e rem o ção de S ó lido s TDH= 3,4 TDH=1,7 TDH=2,2 TDH=1,8 TDH=1,8 TA= 0,6 TA= 1,1 TA= 0,8 TA= 1 TA= 0, dias % remoção SST CW-FH % remoção SST global Figura 6: Porcentagem de remoção de SST no CW-FH e no sistema completo durante cada período de estudo. TDH (dias); TA (m³.m -2.d -1 ). Foi observada a relação direta entre maiores concentrações afluentes de SST no CW- FV e maiores remoções, observando remoção média de 85% para valores de entrada de mg.l -1 e de 66% para valores de entrada de 5-20 mg.l -1, o que pode justificar a menor média de remoção ter ocorrido no último período onde os menores valores de concentração de entrada de SST foram observados. A maior eficiência de remoção de SST encontrada foi de 88% no 3º período com TA de 0,3 m 3.m -2.d -1 e NA de 4,7, não sendo observada diferença na remoção quanto a TA, mostrando que a variação ocorrida não teve impacto significativo. 11

12 % d e r e m o ç ã o d e S ó lid o s NA= 2,6 TA = 0,2 NA=5 TA = 0,3 NA=3,7 TA = 0, dias NA= 4,7 TA = 0,3 NA= 4,2 TA = 0,3 % remoção SST CW-FV % remoção SST global Figura 7: Porcentagem de remoção de SST no CW-FV e no sistema completo durante os períodos de estudo. TA (m 3.m -2.d -1 ). CONCLUSÕES O sistema híbrido CW-FH seguido de CW-FV mostrou-se eficiente para o tratamento de água cinza para a remoção de DQO e SST, atingindo valores médios de eficiência global de até 98% e 97% respectivamente. A fase de adaptação do sistema (períodos 1 e 2) foi marcada pela instabilidade o que influenciou negativamente a remoção de DQO e SST. A melhor eficiência de remoção de DQO pelo CW-FH ocorreu no período com TDH de 1,8 dias e TA 1 m 3 m -2 d -1, com provável interferência positiva das precipitações. Recomendase avaliar a eficiência de remoção baseando-se, também, em dados climáticos e taxa de evapotranspiração. Foi observada a relação direta entre maiores concentrações afluentes de SST no WC-FV e maiores remoções deste parâmetro. A variação da taxa de aplicação não influenciou na eficiência de remoção de DQO e SST neste sistema. REFERÊNCIAS AWWA/APHA/WEF. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 21 th. ed. Washington: APHA, BRASIL. Resolução CONAMA 357 de 17 de março de Disponível em Acesso em [30/07/2009]. COOPER, P. A review of the design and performance of vertical-flow and hybrid reed bed treatment systems. Water Science and Technology, v. 40, n.3, p. 1-9,

13 CUI, L.; LIU, W.; ZHU, X.; MA, M.; HUANG, X.; XIA, Y. Performace of hybrid constructed wetland systems for treating sept tank effluent. Journal of Environmental Sciences, v. 18, n. 4, p , ERIKSSON, E.; AUFFARTH, K.; HENZE, M.; LEDIN A. Characteristics of grey water. Urban Water, v 4, p GÓMEZ CEREZO, R.; SUAREZ, M. L.; VIDAL-ABARCA, M. R. The performance of a multi-stage system of constructed wetlands for urban wastewater treatment in a semiarid region of SE Spain. Ecological Engineering, v.16, p , GONÇALVES, R. C. (Coord.) Uso racional de água em edificações. Projeto PROSAB, 352 p., Rio de Janeiro: ABES, GROSS, A.; SHMUELI, O.; RONEN, Z.; RAVEH, E. Recycled vertical flow constructed wetland (RVFCW) - a novel method of recycling greywater for irrigation in small communities and households. Chemosphere, v. 66, n. 5, p , IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Pesquisa nacional por Amostra de Domicilio - PNAD: séries históricas. Rio de Janeiro: IBGE, Disponível em: < >. Acesso em: 9 abr JEFFERSON, B., PALMER, A., JEFFREY, P., STUETZ, R., JUDD, S. Grey water characterisation and its impact on the selection and operation of technologies for urban reuse. Water Science and Technology, v. 50, n. 2, p , JING, S.R.; LIN, Y. F.; WANG, T. W.; LEE, D. Y. Performance of constructed wetlands planted with various macrophytes and using high hydraulic loading. J. Environ. Qual., v. 31, n. 2, p , LEAL, L. H., ZEEMAN, G., TEMMINK, H., BUISMAN, C. Characterization and biological treatment of greywater. In: IWA ADVANCED SANITATION CONGRESS, 2007, Aachen. Proceeding of the IWA Advanced Sanitation Congress, CD - ROM. MASI, F.; MARTINUZZI, N.; BRESCIANI, R.; GIOVANNELLI, L.; CONTE, G. Tolerance to hydraulic and organic load fluctuations in constructed wetlands. Water Science and Technology. v. 56, n. 3, p , OLIJNYK, D. P.; SEZERINO, P. H.; FENELON, F. R.; PANCERI, B.; PHILIPPI, L. S. Análise da viabilidade de nitrificação e desnitrificação em sistemas híbridos de filtros plantados com macrófitas (wetlands). In: 24º CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL. Anais... Belo Horizonte MG, CD- ROM. PANSONATO, N.; ASMUS, A. F.; RIBEIRO, A. S.; AZEVEDO, C.; PAULO, P. L. Caracterização de água cinza em uma residência de baixa renda em Campo Grande, MS, Brasil. In: INTERNATIONAL CONFERENCE ON SUSTAINABLE SANITATION: FOOD AND WATER SECURITY FOR LATIN AMERICA, Fortaleza Brazil, CD-ROM. 13

14 PAULO, P. L. ; BONCZ, M. A.; ASMUS, A.; JONSSON, H.; IDE, C. N. ; PAULO, P. L. Greywater treatment in constructed wetland at household level. Gewasserschutz Wasser Abwasser, v. 206, n. 34, p. 1-7, PAULO, P. L., BEGOSSO L., PANSONATO N., BONCZ M. A., SHRESTHA R. R. Design and configuration criteria for wetland systems treating greywater. In: 11 th INTERNATIONAL CONFERENCE ON WETLAND SYSTEMS FOR WATER POLLUTION CONTROL. IWA. Indore, India CD-ROM. PLATZER, C. Design recomendation for subsurface flow constructed wetlands for nitrification and denitrification. Wat.Sci. Tech., v. 40, n. 3, p , PLATZER, C.; SENF, C.; HOFFMANN, H.; CARDIA, W.; COSTA, R. H. R.. Dimensionamento de wetland de fluxo vertical com nitrificação adaptação de modelo europeu para as condições climáticas do Brasil. In: 24º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental (ABES), Belo Horizonte MG, 2007A. CD-ROM. PLATZER, C. HOFFMANN; H. CARDIA, W. O wetland como componente de ecosan experiências com o uso e dimensionamento no clima subtropical. In: THE INTERNATIONAL CONFERENCE ON SUSTAINABLE SANITATION: FOOD AND WATER SECURITY FOR LATIN AMERICA. Fortaleza, Brazil, 2007B. CD-ROM. PHILLIPI, L. S.; SEZERINO, P.H. Aplicação de sistemas tipo wetlands no tratamento de águas residuárias: utilização de filtros plantados com macrófitas.1º Ed., Florianópolis: Ed. do Autor, PHILIPPI, L. S., SEZERINO, P. H., PETERS, M. R., LAPOLLI, F. R. Reuso combinado de águas cinzas (Greywater) e água de chuva em uma unidade residencial. In: 23º CONGRESSO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL. Anais... Campo Grande MS, CD-ROM. ROUSSEAU, D. P. L.; VANROLLEGHEM P.A.; PAUW, DE N. Constructed wetlands in Flanders: a performance analysis. Ecological Engineering. v. 23 n.3, p , SAKADEVAN, K.; BAVOR, H.J. Nutrient removal mechanisms in constructed wetlands and sustainable water management. Water Science & Technology, v. 40, n. 2, p , SALATI, E.. Utilização de sistemas de wetlands construídas para tratamento de águas. Biológico, v. 65, n.1/2, p , VICZNEVSKI, Í.S.; SILVA, C.G. Tratamento biológico de esgoto com zona de raízes: experiência da Prefeitura Municipal de Joinville. In: 22º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental, Anais... Joinville Brasil, CD-ROM. VYMAZAL,J.; KRÖPFELOVÁ, L. Wastewater treatment in constructed wetlands with horizontal sub-surface flow. v. 14, Springer Netherlands, Nota: Este artigo segue as normas da revista da Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental ABES. 14