REMOÇÃO DE POLUENTES DE EFLUENTE DE REATOR ANAERÓBIO UTILIZANDO BANHADOS CONSTRUÍDOS VEGETADOS COM TANGOLA

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1 REMOÇÃO DE POLUENTES DE EFLUENTE DE REATOR ANAERÓBIO UTILIZANDO BANHADOS CONSTRUÍDOS VEGETADOS COM TANGOLA André dos Santos Oliveira 1,3 ; Luciene da Silva Santos 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 são sistemas de pós-tratamento de esgoto e águas residuárias de fácil construção, operação e manutenção. O fluxo subsuperficial minimiza a contaminação, através de vetores e a liberação de odores indesejáveis. O trabalho teve como objetivo estudar a eficiência da gramínea conhecida como Tangola, no processo de remoção de poluentes provenientes do efluente do RAFA. A pesquisa foi realizada com a utilização de quatro células de banhados construídos, sendo três vegetadas com Tangola (A1, A2 e A3) e um não vegetado (branco). Em todas as células foi utilizada areia fina, como meio suporte (substrato). A metodologia de coleta e análise foi realizada de acordo com as técnicas e métodos preconizados no Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 21ª ed.. O tempo de retenção hidráulica dimensionado para as células de banhados foi de 3 dias, recebendo uma taxa de aplicação de 0,72m 3 m -2 dia -1. O sistema apresentou remoção média de DBO 5,20, de 68,1% no banhado branco e de 79,4%, para o banhado vegetado. Os banhados branco e Tangola apresentaram remoções médias de DQO de 75,6% e 72,5%, respectivamente. A eficiência de remoção do sistema para fosfato total correspondeu a 67,1% e 96,7%, para o branco e Tangola, respectivamente. A produção média de biomassa verde para a Tangola foi de 1,1t.ha -1 dia -1. De acordo com os resultados encontrados, os banhados construídos vegetados com Tangola apresentaram um bom desempenho no processo de remoção de poluentes presentes no esgoto. Palavras-chave: Pós-tratamento, Banhados construídos, Tangola. Introdução Estudos sobre o uso de banhados construídos para o tratamento de águas residuárias começaram nos anos cinqüenta, na Alemanha. Alguns sistemas foram instalados nos anos setenta e uma grande quantidade nos anos oitenta, no Brasil. O professor Dr. Carlos Nobuyoshi Ide iniciou as pesquisas com banhados construídos na UFMS, nos anos noventa, sendo um pioneiro no Estado de Mato Grosso do Sul. Com o problema da falta de redes coletoras de esgoto, principalmente, nas pequenas comunidades do Estado de Mato Grosso do Sul, surge assim, não só um problema sanitário que afeta a saúde e o bem-estar da população através da propagação de endemias, mas um

2 2 problema econômico e ambiental. Tendo em vista as carências de saneamento apresentadas em pequenas comunidades do Estado, surge o interesse de trabalhar com banhados construídos, devido à simplicidade na manutenção, tecnologia de baixo custo e o fator de maior relevância, grande eficiência no pós-tratamento de esgoto. Outro ponto enfocado por esta pesquisa foi a forma com que a tecnologia a ser estudada poderia ser utilizada em benefício da população. O processo de tratamento através de banhados construídos consiste na percolação do esgoto em um tanque preenchido com um determinado substrato, onde a Tangola é plantada. O tratamento é realizado à medida que o líquido avança pelo substrato, devido à retenção física, absorção de nutrientes pela planta e a biodigestão, realizada pelos microorganismos que utilizam o substrato como meio de suporte para sua fixação (Vicznevski et al., 2003). Segundo Nelson et al. (2003), banhados construídos com fluxo subsuperficial possuem inúmeras vantagens em relação aos demais. Tais vantagens estão relacionadas principalmente, ao fato do esgoto não ficar exposto à atmosfera, enquanto está sendo depurado, evitando a formação de maus odores, proliferação de insetos e contaminação por vetores. O presente trabalho objetivou avaliar a eficiência de banhados construídos vegetados com Tangola, no processo de pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios de fluxo ascendente e o seu comportamento, de acordo com a taxa de aplicação de esgoto empregado no sistema. Material e Métodos Configuração do sistema - O sistema de banhados construídos utilizou a gramínea conhecida como Tangola (híbrido de Brachiaria arrecta (Tanner) x Brachiaria mutica (Angola)) para pós-tratamento do efluente proveniente do Reator Anaeróbio de Fluxo Ascendente RAFA, da ETE Lago do Amor, que trata o esgoto proveniente do câmpus da UFMS e do Hospital Universitário. Os banhados foram construídos com tijolos cerâmicos, rebocados com argamassa e impermeabilizados. Consiste de quatro células com dimensões internas de 5m de comprimento, 3m de largura e substrato com 0,5m de altura. As células foram preenchidas com brita n 1 e areia fina proveniente da cidade de Campo Grande - MS. A brita foi colocada em faixas de 0,5m de largura, na entrada e saída do banhado, para melhor distribuição do fluxo. O espaço restante da célula foi preenchido com a areia, servindo de suporte para a Tangola. Foram utilizadas três células para o plantio da Tangola (banhado A1, A2 e A3) e a outra célula não foi vegetada (branco), como mostram respectivamente, às Figuras 1 e 2.

3 3 FIGURA 1 Desenho ilustrativo das células FIGURA 2 Desenho ilustrativo da célula de de banhado A1, A2 e A3. banhado não vegetado. Seleção da gramínea - A seleção da espécie baseou-se nos seguintes critérios: estarem ativas boa parte do ano; tolerarem as variações de temperatura da região; terem grande área de raízes; serem adaptadas a ambientes alagados; terem uma grande demanda por nutrientes. Dentre as espécies que atenderam os requisitos citados acima, resolveu-se desenvolver a pesquisa com a Tangola. Essa espécie foi estudada em um projeto anterior, apresentando bons resultados no tratamento do efluente de sistema de lagoa de estabilização de um matadouro/frigorífico da cidade de Rochedo, localizado no Estado de Mato Grosso do Sul. Plantio da Tangola - As mudas foram retiradas de uma célula de banhado construído no matadouro/frigorifico, sendo amanhadas, obedecendo a uma distância de 15x15cm, uma muda da outra. Preparou-se as mudas cortando-as em talos, de modo que cada talo contivesse duas gemas. Obedeceu-se uma distância de 15cm das paredes laterais do tanque e da brita, totalizando 117 quadrantes. Foi possível plantar 513 exemplares em cada célula, a 5cm abaixo da superfície do substrato. Determinação da produção de biomassa verde - Na determinação da produção de biomassa verde da Tangola foi lançado aleatoriamente um quadro de madeira de 1m 2. Posteriormente, todo o material foi coletado e pesado. Procedimento de coleta - A metodologia utilizada para a coleta e análise dos parâmetros, foram realizadas de acordo com as técnicas preconizadas no Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 21 th ed. (APHA; AWWA; WPCF, 2005). Resultados e Discussões Comportamento da Tangola - A Tangola utilizada no experimento apresentou uma boa adaptabilidade, se desenvolvendo rapidamente, ocupando todo espaço disponível no banhado (Figura 3). No período de sessenta dias, a Tangola apresentou desenvolvimento suficiente para o início do monitoramento físico-químico e bacteriológico.

4 4 Branco A1 A2 A3 FIGURA 3 Aspecto da Tangola após 60 dias do plantio. Parâmetros físico-químicos e bacteriológicos - Durante o período de monitoramento foram realizadas seis coletas, agosto, outubro e dezembro de 2006 e no ano de 2007, os meses de fevereiro, março e junho. Em cada uma das análises coletadas foram analisados 24 parâmetros. A Tabela 1 apresenta os resultados das concentrações médias e a eficiência de remoção obtida no monitoramento físico-químico e bacteriológico. TABELA 1 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 Tangola Branco Tangola Temperatura ambiente C 25,0 24,3 25,0 - - Temperatura da amostra C 26,0 24,5 24,6 - - Alcalinidade total mg.l -1 CaCO 3 168,5 141,5 126,5 16,0 24,9 Cloreto total mg.l -1 Cl 48,4 52,2 44,3-7,9 8,5 Condutividade ms.cm ,8 7,8 17,8 DBO 5 mg.l -1 O 2 50,2 16,0 10,3 68,1 79,4 DQO mg.l -1 O 2 147,7 36,0 40,7 75,6 72,5 Fosfato total mg.l -1-3 PO 4 6,638 2,182 0,222 67,1 96,7 Nitrogênio total mg.l -1 N 26,3 18,1 9,0 31,2 65,9 Nitrogênio total Kjeldahl mg.l -1 N 26,3 17,9 7,7 31,9 70,8 Nitrogênio amoniacal mg.l -1 N 24,0 16,4 7,1 31,7 70,4 Nitrogênio orgânico mg.l -1 N 2,3 1,5 0,6 34,8 74,3 Nitrogênio nitrito mg.l -1 N 0,007 0,049 0,0-600,0-143,7 Nitrogênio nitrato mg.l -1 N 0,045 0,204 0,2-353,3-257,0 Óleos e graxas mg.l -1 13,43 4,45 4,79 66,9 64,3 ph - 6,89 6,84 6,3 - - Sólidos sedimentáveis ml.l -1 <0,1 <0,1 <0,1 * * Sólidos totais mg.l ,3 272,6 241,3 13,0 22,9 Sólidos dissolvidos totais mg.l ,4 226,5 213,2-27,0-19,5 Sólidos suspensos totais mg.l ,9 46,0 27,4 65,9 79,1 Sulfato total mg.l ,5 63,6 43,2 Turbidez UNT 37,5 6,1 3,4 83,7 91 Coliformes totais NMP/100mL >2,4E+05 8,2E+04 3,4E+04 85,4 85,8 E. coli NMP/100mL >2,4E+05 4,7E+04 9,7E+03 91,2 95,9 (-) sinal negativo, significa que houve aumento na concentração, do efluente em relação ao afluente. (*) não foram calculados, por apresentarem valores abaixo do limite de detecção. O Tempo de Retenção Hidráulico (TRH) previsto para o sistema foi de 3 dias, recebendo uma taxa de aplicação de 0,72m 3 m -2 dia -1. Nessas condições, o banhado vegetado com Tangola apresentou uma remoção média de 79,4% de DBO 5,20 e o banhado branco de 68,1% (Tabela

5 5 1). Segundo o Capítulo IV da Resolução CECA 003/1997, vigente no Estado de Mato Grosso do Sul, que estabelece os padrões de lançamento de efluentes em corpos receptores, o limite máximo de lançamento para DBO 5,20 é de 60mg.L -1, podendo ser ultrapassada, desde que não altere a classe do corpo receptor. Verificou-se que, ao longo de todo o monitoramento, as concentrações de DBO 5,20 dos efluentes permaneceram abaixo dos limites máximos exigidos pela legislação. Em todo o período de monitoramento foi verificada boa remoção de DQO. No entanto, o banhado não vegetado (75,6%), apresentou uma remoção média superior ao vegetado (72,5%), provavelmente devido ao processo de decomposição das raízes das plantas, que normalmente morrem no sistema, elevando a concentração da DQO no efluente. Outro fator que pode ter contribuído é a formação de caminhos preferenciais no substrato, devido a morte de raízes. Portanto, esses caminhos podem diminuir o TRH e, provavelmente diminuir a eficiência do tratamento. O nitrito é a forma mais instável do nitrogênio e o nitrato a forma mais estável e disponível para as plantas. Os banhados vegetados com Tangola apresentaram uma remoção média de - 143,7% e -257% para nitrito e nitrato, respectivamente. No banhado branco teve remoção de - 600% para nitrito e -353,3% para nitrato. O valor negativo indica a ocorrência do processo de nitrificação no sistema. O nitrogênio amoniacal é uma das formas de nitrogênio presentes em banhados construídos, essa forma mineralizada de nitrogênio é resultante da decomposição de compostos orgânicos nitrogenados. O sistema apresentou remoções médias de nitrogênio amoniacal de 70,4 e 31,7% para a Tangola e o banhado branco, respectivamente. O fósforo é um macro-nutriente essencial para o desenvolvimento dos vegetais. O percentual de remoção encontrado, foi de 67,1% para o banhado branco e 96,7% para o banhado vegetado com Tangola. Estes resultados foram superiores aos encontrados por OLIVEIRA (2004), que obteve remoção de 46,62% para o banhado branco e 54,39% para os vegetados com a macrófita Typha domingenses Pers. Embora apresente uma remoção percentual elevada, as bactérias do grupo coliforme (Tabela 1) são representadas em escala logarítmica, portanto, 90% corresponde a 1 log, ou seja, redução de 1 ordem de grandeza na concentração de bactérias do grupo coliforme, o que não significa muito, ou seja, apresenta baixa capacidade de remover organismos do grupo coliformes. Por isso, o efluente é clorado antes de ser lançando ao corpo receptor. Obedecendo a um período de oito semanas entre as podas, a produtividade média de biomassa encontrada foi de 1,1t.ha -1 dia -1.

6 6 Conclusões Para a avaliação da eficiência da Tangola no pós-tratamento de esgoto proveniente do RAFA foram realizadas análises físico-químicas e bacteriológicas do afluente e efluente dos banhados, o que se iniciou a partir da estabilização das plantas. O sistema apresentou resultados satisfatórias para remoção de DQO e DBO 5,20, atendendo as especificações da legislação vigente no Estado (CECA 003/1997). O mesmo ocorreu com os macronutrientes (nitrogênio e fósforo), utilizado pelos vegetais. Confirmando o que já havia sido encontrado em estudos realizados por outros pesquisadores, o sistema apresentou uma boa remoção de turbidez e sólidos suspensos totais. Os banhados vegetados com Tangola apresentaram uma boa produtividade de biomassa. O sistema não apresentou uma boa remoção de coliformes totais e nem de E. coli. Embora, os banhados construídos vegetados com Tangola não tenham apresentado uma remoção satisfatória de alguns poluentes, eles podem ser recomendados, pois apresentaram uma boa eficiência na remoção de poluentes, que são exigidos na legislação, como por exemplo, DBO 5,20. Em regiões desprovidas de tratamento convencional de esgoto, os banhados construídos surgem como uma opção de pós-tratamento, eficiente e de baixo custo de construção, manutenção e operação. Referências Bibliográficas APHA; AWWA; WPCF. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 21th ed, Washington D.C: American Public Health Association, 953p, Mato Grosso do Sul. Legislação Ambiental do Estado de Mato Grosso do Sul. Deliberação CECA/MS, Nº 003, 20/06/1997. Nelson, M.; Alling, A.; Dempster, W. F.; Van Thillo, M.; Allem, J. Advantages of using subsurface flow constructed wetlands for wastewater treatment in space applications: groundbased mars base prototype. Advances in Space Research. Elsevier, v. 31, ed 7, p , Oliveira, K. R. F. Pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios por banhados construídos de fluxo subsuperficial. Campo Grande, p. Monografia (Curso de Graduação em Engenharia Ambiental). Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, 2004 Vicznevski, I. 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, II - 001, 2003, Joinville. Anais... Joinville: ABES, p.