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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JULIO DE MESQUITA FILHO”
FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRONÔMICAS
CÂMPUS DE BOTUCATU
AVALIAÇÃO DA EFICIÊNCIA DE SISTEMA FITO-PEDOLÓGICO (WETLANDS)
NA DEPURAÇÃO DE EFLUENTES DOMÉSTICOS GERADO EM PEQUENA
COMUNIDADE
ROMANO SALARO JUNIOR
Dissertação apresentada à Faculdade de
Ciências Agronômicas da Unesp - Câmpus de
Botucatu, para obtenção do título de Mestre em
Agronomia (Energia na Agricultura)
BOTUCATU-SP
Janeiro – 2008
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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JULIO DE MESQUITA FILHO”
FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRONÔMICAS
CÂMPUS DE BOTUCATU
AVALIAÇÃO DA EFICIÊNCIA DE SISTEMA FITO-PEDOLÓGICO (WETLANDS)
NA DEPURAÇÃO DE EFLUENTES DOMÉSTICOS GERADOS EM PEQUENA
COMUNIDADE
ROMANO SALARO JUNIOR
Orientador: Prof
a
Dr
a
ASSUNTA M. MARQUES DA SILVA
Dissertação apresentada à Faculdade de
Ciências Agronômicas da Unesp - Câmpus de
Botucatu, para obtenção do título de Mestre em
Agronomia (Energia na Agricultura)
BOTUCATU-SP
Janeiro – 2008
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DA INFORMAÇÃO – SERVIÇO TÉCNICO DE BIBLIOTECA E DOCUMENTAÇÃO – UNESP -
FCA
LAGEADO - BOTUCATU (SP)
Salaro Junior, Romano, 1968-
S161a Avaliação da eficiência de sistema fito-pedológico
(Wetlands) na depuração de efluentes domésticos gerados em
pequena comunidade / Romano Salaro Junior. - Botucatu :
[s.n.], 2008.
xii, 137 f. : il.
Color., gráfs., tabs.
Dissertação (Mestrado) -
Universidade Estadual Paulista,
Faculdade de Ciências Agronômicas, Botucatu, 2008
Orientador: Assunta Maria Marques da Silva
Inclui bibliografia
1. Wetlands. 2. Águas residuais. 3. Efluente. 4. Água –
Poluição. 5. Plantas aquáticas. I. Silva, Assunta Maria
Marques. II. Universidade Estadual Paulista “Júlio de
Mesquita Filho” (Campus de Botucatu). Faculdade de Ciên-
cias Agronômicas. III. Título.
Ao meu pai Romano Salaro,
De quem lembro todos os dias com carinho e saudades,
À minha mãe Zilda, minhas irmãs Maria Tereza e Ana Lúcia e minha
sobrinha Érica
Pelo amor e Carinho
À minha Noiva Ana Maria
Pelo apoio, estímulo e compreensão
DEDICO
AGRADECIMENTOS
A DEUS, o Grande Criador, presente ontem, hoje e sempre na minha vida.
A Faculdade de Ciências Agronômicas (FCA),UNESP, Campus de Botucatu, pela permissão
concedida para cursar e concluir o Mestrado.
Ao Departamento de Química e Bioquímica do IB-Unesp-Botucatu e ao Departamento de
Engenharia Rural da FCA-Unesp-Botucatu por permitir a utilização das estruturas durante a
realização deste trabalho.
À EMBRAER - Botucatu pela permissão concedida para cursar e concluir o Mestrado.
À Profa. Dra. Assunta M. M. Da Silva pela valiosa orientação, conhecimentos e dedicação.
À Dra. Maria De Lourdes Conte pela amizade, pelo carinho e pela valiosa contribuição com
suas orientações e conselhos.
Ao Prof. Dr. Raimundo Leite Cruz por permitir que este trabalho fosse realizado na estação de
tratamento de esgoto da FCA e por permitir que as análises das amostras fossem feitas no
Laboratório de Recursos Hídricos da FCA.
Ao amigo Dr. Carlos César Breda pelo apoio e incentivo e pelas valiosas sugestões que em
muito ajudaram a valorizar este trabalho.
A Profa. Dra. Vera Lúcia Mores Rall e toda sua equipe do Departamento de Microbiologia e
Imunologia -IB - UNESP – Botucatu pelo apoio na realização das análises microbiológicas.
A Profa. Dra. Lídia Raquel de Carvalho do Departamento de Bioestatística - IB - UNESP
Botucatu por sua orientação no estudo estatístico.
Ao Prof. Dr. Hélio Grassi Filho, Chefe do Departamento de Recursos Naturais da FCA-
Unesp-Botucatu pelo fornecimento dos dados climatológicos utilizados neste trabalho.
Ao amigo Pedro Alves funcionário do Departamento de Engenharia Rural da FCA UNESP
pela ajuda na manutenção da estação de tratamento e pelo apoio.
Ao amigo José Israel Ramos técnico do Laboratório de Recursos Hídricos da FCA – UNESP
pelo apoio nas realizações das análises das amostras.
A todos os amigos e colegas que colaboraram nesta pesquisa.
I
SUMÁRIO
.......................................................................................................................................Pagina
LISTA DE FIGURAS...............................................................................................................V
LISTA DE TABELAS..........................................................................................................VIII
ABREVIATURAS...................................................................................................................XI
1. RESUMO................................................................................................................................1
2. SUMARY................................................................................................................................3
3. INTRODUÇÃO......................................................................................................................5
4. REVISÃO DA LITERATURA.............................................................................................7
4.1. A situação do tratamento de esgoto no Brasil e a poluição hídrica....................7
4.2. Aspectos Legais referentes a qualidade das águas...............................................9
4.2.1. Padrões de lançamento de efluentes..............................................................12
4.2.2. Cobrança pelo uso da água no Brasil............................................................15
4.2.3. Cobrança pelo uso da água em São Paulo....................................................15
4.3. Tratamento de esgoto doméstico..........................................................................16
4.4. Sistemas para tratamento de esgoto doméstico..................................................19
4.4.1. Sistemas naturais para tratamento de esgoto...............................................22
4.4.2 Sistemas naturais X sistemas convencionais..................................................23
4.4.3. Wetlands naturais............................................................................................24
4.4.4. Sistemas fito-pedológicos (wetlands construídos).........................................24
4.4.4.1 Componentes dos sistemas fito-pedológicos.............................................26
4.4.4.1.1 Substrato...............................................................................................26
4.4.4.1.2. Macrófitas Aquáticas..........................................................................27
II
4.4.4.1.2.1. Escolha das macrófitas..................................................................29
4.4.4.1.3 Biofilme microbiano.............................................................................30
4.4.4.2. Classificação dos sistemas fito-pedológicos.............................................31
4.4.4.3. Fatores que afetam o desempenho dos sistemas fito pedológicos.........33
4.4.4.4. Mecanismos de remoção de poluentes em sistemas fito-pedológicos....35
4.4.4.4.1. Remoção de nitrogênio........................................................................37
4.4.4.4.2. Remoção de fósforo.............................................................................39
4.4.4.5 Vantagens e Desvantagens na utilização de sistema fito-pedológico.....39
4.4.4.6. Pesquisas com sistemas fito-pedológicos (wetlands)...............................40
4.4.4.6.1. Pesquisas com sistemas fito-pedológicos na Fazenda Lageado.......47
5. MATERIAL E MÉTODOS.................................................................................................50
5.1. Localização da estrutura experimental...............................................................50
5.2. Estrutura do sistema de tratamento....................................................................50
5.2.1. Coleta e condução do esgoto até a estação....................................................51
5.2.2. Caixa de equalização do esgoto bruto...........................................................52
5.2.3. Caixas de Decantação......................................................................................52
5.2.4. Divisor de fluxo................................................................................................53
5.2.5. Caixas de brita.................................................................................................54
5.2.6. Sistemas Fito-pedológicos...............................................................................56
5.2.6.1 Substrato.....................................................................................................57
5.2.6.2 Macrófitas...................................................................................................59
5.3. Amostragem...........................................................................................................62
5.4. Procedimento de coleta e preservação das amostras.........................................63
5.5. Variáveis estudadas...............................................................................................63
5.5.1. Dados climatológicos.......................................................................................63
5.5.2. Vazão................................................................................................................63
5.5.3. Temperatura da água e do ar.........................................................................63
5.5.4. Tempo de detenção hidráulica.......................................................................64
5.5.5. Condutividade elétrica (CE)...........................................................................64
5.5.6. Potencial hidrogeniônico da água (pH).........................................................64
III
5.5.7. Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO)....................................................64
5.5.8. Demanda Química de Oxigênio.(DQO).........................................................64
5.5.9. Turbidez...........................................................................................................65
5.5.10. Sólidos Sedimentáveis...................................................................................65
5.5.11. Fósforo Total..................................................................................................65
5.5.12. Nitrogênio.......................................................................................................65
5.5.12.1. Nitrogênio - Nitrato.................................................................................65
5.5.12.2. Nitrogênio - Nitrito..................................................................................66
5.5.13. Ferro...............................................................................................................66
5.5.14. Alumínio.........................................................................................................66
5.5.15. Dureza............................................................................................................66
5.5.16. Coliformes Totais e E coli.............................................................................67
5.6. Calculo da taxa da eficiência de remoção...........................................................67
5.7. Análise Estatística.................................................................................................68
6. RESULTADOS E DISCUSSÃO.........................................................................................69
6.1 Dados climatológicos..............................................................................................69
6.2 Vazão do afluente e efluente e cálculo do Tempo de detenção hidráulica
(TDH)......................................................................................................................71
6.3. Temperatura do Efluente.....................................................................................73
6.4 Eficiência dos sistemas fito-pedológicos...............................................................74
6.4.1. pH.....................................................................................................................74
6.4.2 Condutividade elétrica.....................................................................................77
6.4.3 Sólidos sedimentáveis (SS)...............................................................................79
6.4.4. Turbidez...........................................................................................................81
6.4.5. Dureza total......................................................................................................84
6.4.6 Ferro total.........................................................................................................86
6.4.7. Alumínio...........................................................................................................88
6.4.8 Fósforo Total (PO
4
3-
)........................................................................................90
6.4.9 Nitrogênio – Nitrato ........................................................................................93
6.4.10 Nitrogênio – Nitrito .......................................................................................97
IV
6.4.11 Coliformes Totais e E. Coli............................................................................98
6.4.12. Demanda Química de Oxigênio..................................................................102
6.4.13. Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO)................................................105
7. CONCLUSÕES..................................................................................................................108
8. CONSIDERAÇÕES FINAIS............................................................................................110
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.............................................................................112
9. APÊNDICE.........................................................................................................................123
V
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Percentual de atendimento de rede coletora de esgoto (CADERNO SETORIAL DE
RECURSOS HÍDRICOS, 2006)..................................................................................................8
Figura 2: Tratamento de esgotos no Estado de São Paulo (CETESB,
2007).............................................................................................................................................9
Figura 3: Conceito de sistema convencional de tratamento de esgoto (ANDRADE NETO E
CAMPOS, 1999)........................................................................................................................18
Figura 4: Conversão Biológica nos sistemas aeróbio e anaeróbio (CHERNICHARO,
1997)..........................................................................................................................................21
Figura 5: Componentes fundamentais dos sistemas fito-pedológicos (adaptado de
MARQUES, 1999).....................................................................................................................26
Figura 6: Mecanismo de transferência de oxigênio nas macrófitas. (MARQUES,
1999)..........................................................................................................................................28
Figura 7: Representação esquemática da formação do Biofilme aderido ao substrato e nas
raízes das macrófitas nos sistemas fito-pedológicos (SEZERINO, 2006) ................................30
Figura 8: Esquema de sistemas fito-pedológicos de fluxo horizontal superficial
(TSUHAKO,2005) ....................................................................................................................31
Figura 9: Esquema de sistemas fito-pedológicos de fluxo horizontal subsuperficial
(TSUHAKO,2005) ....................................................................................................................32
Figura 10: Esquema de sistemas fito-pedológicos de fluxo vertical
(TSUHAKO,2005).....................................................................................................................32
Figura 11: Mecanismos de remoção de poluentes em sistemas fito-pedológicos (adaptado de
De Busk, 2002) .........................................................................................................................35
Figura 12: Principais mecanismos de remoção de nitrogênio em sistemas fito-pedológicos
(adaptado de BASTVIKEN, 2006)............................................................................................38
Figura 13: Esquema da estrutura de tratamento de esgoto por Sistema fito-pedológico..........51
Figura 14: Caixas de decantação..............................................................................................53
Figura 15: Divisor de fluxo e dispositivo para o controle da vazão.........................................54
Figura 16: Caixa com leito filtrante de pedra britada...............................................................55
Figura 17: Caixas com pedras britas n
o
01...............................................................................55
VI
Figura 18: Sistema de drenagem e controle do freático utilizado nos sistemas fito-
pedológicos................................................................................................................................56
Figura 19: Composição do Tanque testemunha........................................................................57
Figura 20: Composição dos tanques vegetados........................................................................58
Figura 21: Tanque testemunha..................................................................................................58
Figura 22: Foto do Tanque vegetado com Juncus sellovianus.................................................59
Figura 23: Tanque vegetado com Brachiaria arrecta..............................................................60
Figura 24: Tanque vegetado com Vetiveria zizanoides............................................................61
Figura 25: Localização dos pontos de amostragem..................................................................62
Figura 26: Placa Petrifilm para a determinação de Coliformes totais e E. coli (Fonte Manual
3M).............................................................................................................................................67
Figura 27: Totais pluviométricos (mm) durante o período da realização do estudo................69
Figura 28: Temperatura ambiente máximas, médias e mínimas mensais (ºC) durante o período
da realização do estudo..............................................................................................................70
Figura 29: Variação dos valores de pH no período de execução do experimento....................75
Figura 30: Variação dos valores de condutividade elétrica (µS cm
-1
) no período de execução
do experimento...........................................................................................................................78
Figura 31: Variação dos valores de sólidos sedimentáveis (mL L
-1
) no período de execução do
experimento................................................................................................................................80
Figura 32: Variação dos valores de Turbidez em (FAU) no período de execução do
experimento................................................................................................................................82
Figura 33: Variação dos valores de dureza total (mg L
-1
) no período de execução do
experimento................................................................................................................................84
Figura 34: Variação dos valores de ferro total (mg L
-1
) no período de execução do
experimento................................................................................................................................86
Figura 35: Variação dos valores de alumínio na forma de Al
3+
(mg L
-1
.) no período de
execução do experimento...........................................................................................................88
Figura 36: Variação dos valores de alumínio na forma de Al
2
O
3
(mg L
-1
.) no período de
execução do experimento...........................................................................................................89
Figura 37: Variação dos valores de fósforo PO
4
3-
(mg L
-1
.) no período de execução do
experimento................................................................................................................................91
VII
Figura 38: Variação dos valores de nitrato N-NO
3
-
(mg L
-1
) no período de execução do
experimento................................................................................................................................94
Figura 39: Variação dos valores de Nitrito N-NO
2
-
(mg L
-1
.) no período de execução do
experimento................................................................................................................................97
Figura 40: Variação dos valores de coliformes totais (NMP 100mL
-1
) no período de execução
do experimento...........................................................................................................................99
Figura 41: Variação dos valores de E.coli (NMP 100mL
-1
) no período de execução do
experimento................................................................................................................................99
Figura 42: Variação dos valores de DQO (mg L
-1
) no período de execução do
experimento..............................................................................................................................103
Figura 43 Variação dos valores de DBO (mg L
-1
) no período de execução do
experimento..............................................................................................................................105
VIII
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Limites para o lançamento de efluentes em corpos receptores hídricos...................14
Tabela 2: Função das partes das macrófitas no tratamento de águas residuárias (SOUZA,
2003)..........................................................................................................................................29
Tabela 3: Mecanismos de remoção de poluentes em sistemas fito-pedológico (adaptado de
MARQUES, 1999).....................................................................................................................36
Tabela 4: Vantagens e desvantagens da utilização de sistemas fito-pedológico......................39
Tabela 5: Tempo de detenção hidráulica para as etapas do tratamento proposto.....................72
Tabela 6: Média e Desvio padrão referente a pH.....................................................................74
Tabela 7: Média e Desvio padrão referente a Condutividade Elétrica (µS cm
-1
).....................77
Tabela 8: Média e Desvio padrão referente a sólidos sedimentáveis(mL L
-1
).........................79
Tabela 9: Média e Desvio padrão referentes a percentagem de redução da Turbidez (%).......81
Tabela 10: Média e Desvio padrão referente a percentagem de redução da dureza total
(%)..............................................................................................................................................84
Tabela 11: Média e Desvio padrão referente a percentagem de redução de Ferro (%)............86
Tabela 12: Média e Desvio padrão referente a alumínio representada nas formas de Al
3+
e
Al
2
O
3
Alumínio (mgL
-1
).............................................................................................................88
Tabela 13: Média e Desvio padrão referente a percentagem de redução de fósforo total (PO
4
3-
)
(%)..............................................................................................................................................90
Tabela 14: Média e Desvio padrão referente a percentagem de redução de Nitrogênio –
Nitrato (N-NO
3
-
) (%).................................................................................................................93
Tabela 15: Média e Desvio padrão referente a Nitrogênio – Nitrito (N-NO
2
-
) (mg L
-1
)..........97
Tabela 16: Média e Desvio padrão referente a percentagem de redução de coliformes totais e
E. coli (%)..................................................................................................................................98
Tabela 17: Média e Desvio padrão referente a percentagem de redução da DQO (%)..........103
Tabela 18: Média e Desvio padrão referente a percentagem de redução da DBO (%)..........105
Tabela 19: Valores mensais de Vazão de entrada e dos sistemas fito-pedológicos no período
de execução do experimento (L h
-1
).........................................................................................123
Tabela 20: Valores mensais do Tempo de Detenção Hidráulica após as caixas de brita e nos
sistemas fito-pedológicos no período de execução do experimento (h)..................................123
IX
Tabela 21: Valores mensais da Temperatura Ambiente (ºC) e Totais Pluviométricos (mm) no
período de execução do experimento.......................................................................................124
Tabela 22: Valores mensais da Temperatura do Efluente (ºC) na entrada e após os sistemas
fito-pedológicos no período de execução do experimento.......................................................124
Tabela 23: Valores mensais de pH na entrada e após os sistemas fito-pedológicos no período
de execução do experimento....................................................................................................125
Tabela 24: Valores mensais da Condutividade Elétrica (µ Scm
-1
) na entrada e após os
sistemas fito-pedológicos no período de execução do experimento........................................125
Tabela 25: Valores mensais de Sólidos Suspensos (mL L
-1
) antes e após os sistemas fito-
pedológicos no período de execução do experimento.............................................................126
Tabela 26: Valores mensais de Turbidez (FAU) antes e após os sistemas fito-pedológicos no
período de execução do experimento.......................................................................................127
Tabela 27: Eficiência dos sistemas fito-pedológicos na redução da turbidez (%) no período de
execução do experimento.........................................................................................................127
Tabela 28: Valores mensais de Dureza Total (mg L
-1
) antes e após os sistemas fito-
pedológicos no período de execução do experimento.............................................................128
Tabela 29: Eficiência dos sistemas fito-pedológicos na redução da Dureza Total (%) no
período de execução do experimento.......................................................................................128
Tabela 30: Valores mensais de Ferro Total (mg L
-1
) antes e após os sistemas fito-pedológicos
no período de execução do experimento Ferro Total...............................................................129
Tabela 31: Eficiência dos sistemas fito-pedológicos na redução de Ferro Total (%) no período
de execução do experimento....................................................................................................129
Tabela 32: Valores mensais de Alumínio (Al
3+
) (mg L
-1
) antes e após os sistemas fito-
pedológicos no período de execução do experimento.............................................................130
Tabela 33: Valores mensais de Alumínio (Al
2
O
3
) (mg L
-1
) antes e após os sistemas fito-
pedológicos no período de execução do experimento.............................................................130
Tabela 34: Valores mensais de Fósforo Total como PO
4
3-
(mg L
-1
) antes e após os sistemas
fito-pedológicos no período de execução do experimento.......................................................131
Tabela 35: Eficiência dos sistemas fito-pedológicos na redução de Fósforo Total como PO
4
3-
(%) no período de execução do experimento...........................................................................131
X
Tabela 36: Valores mensais de Nitrato como N-NO
3
-
(mg L
-1
) antes e após os sistemas fito-
pedológicos no período de execução do experimento.............................................................132
Tabela 37: Eficiência dos sistemas fito-pedológicos na redução de Nitrato como N-NO
3
-
(%)
no período de execução do experimento..................................................................................132
Tabela 38: Valores mensais de Nitrito como N-NO
2
-
(mg L
-1
) antes e após os sistemas fito-
pedológicos no período de execução do experimento.............................................................133
Tabela 39: Valores mensais de E. coli (NMP 100mL
-1
) antes e após os sistemas fito-
pedológicos no período de execução do experimento.............................................................134
Tabela 40: Eficiência dos sistemas fito-pedológicos na redução de E. coli (%) no período de
execução do experimento.........................................................................................................134
Tabela 41: Valores mensais de Coliformes Totais (NMP 100mL
-1
) antes e após os sistemas
fito-pedológicos no período de execução do experimento.......................................................135
Tabela 42: Eficiência dos sistemas fito-pedológicos na redução de Coliformes Totais (%) no
período de execução do experimento.......................................................................................135
Tabela 43: Valores mensais de DQO (mg L
-1
) antes e após os sistemas fito-pedológicos no
período de execução do experimento.......................................................................................136
Tabela 44: Eficiência dos sistemas fito-pedológicos na redução de DQO (%) no período de
execução do experimento.........................................................................................................136
Tabela 45: Valores mensais de DBO (mg L
-1
) antes e após os sistemas fito-pedológicos no
período de execução do experimento.......................................................................................137
Tabela 46: Eficiência dos sistemas fito-pedológicos na redução de DBO (%) no período de
execução do experimento.........................................................................................................137
XI
LISTA DE ABREVIATURAS
Al: Alumínio
ANA: Agência Nacional de Águas
Ca
2+
: Íon Cálcio
CETESB: Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental
CE: Condutividade Elétrica
CONAMA: Conselho Nacional de Meio Ambiente
Cu: Cobre
DAEE: Departamento de Águas e Energia Elétrica
DQO: Demanda Química de Oxigênio
DBO: Demanda Bioquímica de Oxigênio
FAU: Unidade de atenuação Formazin
Fe: Ferro
IBGE: Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
IQA: Índice de Qualidade da Água
Mg
2+
: Íon magnésio
MMA: Ministério do Meio Ambiente
MO: Matéria orgânica
N
2
: Nitrogênio
NA: Nitrogênio-amônia
NH
4
+
: Íon Amônia
NMP: Número Mais Provável
NN: Nitrogênio-Nitrato
NO
3
-
: Nitrato
NO: Nitrogênio-Orgânico
NO
2
-
: Nitrito
N
2
O: Óxido Nítrico
NTU: Unidade Nefelométrica de Turbidez
NTK: Nitrogênio Total Kjedahl
ODI: Oxigênio Dissolvido Inicial
XII
ODF: Oxigênio Dissolvido Final (após incubação a 20º por 05 dias)
P: Fósforo
pH: Potencial Hidrogeniônico
PNSB: Pesquisa Nacional de Saneamento Básico
RAHLF: Reator Anaeróbio Horizontal de Leito Fixo
RAFA: Reator Anaeróbio de fluxo ascendente
UASB: Upflow Anaerobic Sludge Blanket: Reator Anaeróbio de manta de lodo
UGRHI´s: Unidades de Gerenciamento de Recursos hídricos
UNIAGUA: Universidade da água
USEPA: United State Environmental Protection Agency
SAAE: Serviço Autônomo de Água e Esgoto
SS: Sólidos Sedimentáveis
SST: Sólidos suspensos totais
TDH: Tempo de detenção hidráulica
Zn: Zinco
1
1. RESUMO
O objetivo do presente trabalho foi avaliar a eficiência de um sistema
natural de tratamento de esgotos conhecido por sistema fito-pedológico, o qual utiliza plantas
aquáticas implantadas em leito filtrantes. O experimento foi realizado na estação de tratamento
de esgotos localizada na Faculdade de Ciências Agronômicas (FCA), da UNESP de Botucatu,
SP, Brasil, que trata os despejos de uma pequena comunidade rural localizada na própria FCA.
O sistema proposto foi composto por tanques de decantação; leitos filtrantes de pedra brita n
o
1 e sistema fito-pedológico (construct wetlands) de fluxo vertical descendente, o qual utilizou
como leito filtrante (substrato) os seguintes materiais dispostos em camadas: brita n
o
1,
pedregulho e uma mistura de areia e palha de café na proporção 2/1. Foram testados quatro
sistemas, sendo três vegetados e um não vegetado (testemunha). Nos sistemas vegetados
foram cultivados: junco (Juncus sellovianus), brachiaria (Brachiaria arrecta) e patcholi
(Vetiveria zizanoides L.). Mensalmente, por um período de um ano, foram coletadas amostras
de efluente em todos os sistemas para determinação das seguintes variáveis: pH, turbidez,
condutividade elétrica, sólidos sedimentáveis, DQO, DBO, compostos nitrogenados,
compostos fosfatados, ferro total, coliformes totais e Echerichia coli. Juntamente com a coleta
do efluente foi mensurada a temperatura ambiente, vazão, tempo de detenção hidráulica e
dados climatológicos. Os resultados obtidos mostram que os sistemas fito-pedológico
contribuíram para a redução de DBO (70 a 80%), DQO (66 a 71%), turbidez (58 a 82%),
sólidos sedimentáveis (90 a 100%), coliformes totais (49 a 74%) independente da implantação
ou não de vegetação. Entretanto, ocorreu aumento nas concentrações de ferro, alumínio,
2
nitrato e fósforo e apresentou instabilidade para os resultados de E. coli. Não houve diferença
significativa entre os sistemas vegetados e não vegetado para as principais variáveis
analisadas. Considerando os resultados obtidos, a simplicidade de operação e manutenção dos
sistemas fito-pedológico estudados, concluímos que o mesmo é passível de implementação em
pequenas propriedades rurais e em pequenas comunidades, diminuindo o impacto ambiental
causado pelo lançamento “in natura” dos esgotos domésticos nos recursos hídricos.
Palavras-chave: wetlands construídos; tratamento de águas residuárias, macrófitas, esgoto
doméstico, efluente, poluição, sustentabilidade.
3
2. SUMMARY
EVALUATION OF THE EFFICIENCY OF PHYTO-PEDOLOGICAL SYSTEM
(WETLANDS) IN THE PURIFICATION OF DOMESTIC EFFLUENTS GENERATED IN
SMALL COMMUNITY. Botucatu, 2008, 137p Dissertação (Mestrado em Agronomia/Energia
na Agricultura) Faculdade de Ciências Agronômicas, Universidade Estadual Paulista.
Author: ROMANO SALARO JUNIOR
Advisor: Prof
a
Dr
a
ASSUNTA MARIA MARQUES DA SILVA
The objective of this study was to evaluate the efficiency of a system
of natural sewage treatment known as phyto-pedological system, which uses aquatic plants
rooted in bed filter. The experiment was conducted at sewage treatment plant located at the
Agronomic Sciences College (FCA), UNESP, Botucatu, Brazil, which treats the sewage of a
small rural community located in the FCA. The proposed system was composed of decating
tanks; filter beds of stone brita nº. 1 and phyto-pedological system (construct wetlands)
vertical downward flow, using as a bed filter (substrate) the following materials prepared in
layers: brita nº.1, gravel and a mixture of sand and straw of coffee in proportion 2 / 1. We
tested four systems, three were vegetated and one was not vegetated (control). On vegetated
systems were grown: Junco (Juncus sellovianus), brachiaria (Brachiaria arrecta) and patcholi
(Vetiveria zizanoides l.). Every month, for a period of one year, samples of effluent in all
4
systems were collected to determine the following variables: pH, turbidity, electrical
conductivity, sedimentable solid, COD, BOD, nitrogen compounds, phosphate compounds,
total iron, total coliform and Echerichia coli. Along with the collection of the effluent room
temperature was measured, flow, duration of hydraulic detention and climatological data. The
results show that the phyto-pedological system contributed for the reduction of BOD (70 to
80%), COD (66 to 71%), turbidity (58 to 82%), sedimentables solid (90 to 100%), total
coliforms (49 to 74%) regardless of deployment of vegetation or not. However, there was an
increase in the concentrations of iron, aluminum, nitrate and phosphorus and it presented
instability to the results of E. Coli. There was no significant difference between the vegetated
systems and not vegetated for the main variables. Considering the results, the simplicity of
operation and maintenance of phyto-pedological systems studied, we conclude this system is
likely to be implemented in small farms and in small communities, reducing the environmental
impact caused by the throwing of domestic sewage "in nature" in water resources.
Keywords: constructed wetlands; wastewater treatment, macrophytes, domestic sewage,
sewage, pollution, sustainability.
5
3. INTRODUÇÃO
A água é um recurso essencial à sobrevivência de qualquer forma de
vida na terra e seu uso sustentável se torna cada vez mais necessário e indispensável à
perpetuação de todas as espécies animais e vegetais.
Estima-se que, atualmente, existam mais de um bilhão de pessoas
vivendo com quantidades insuficientes de água para consumo doméstico e este número poderá
atingir 5,5 bilhões de pessoas em aproximadamente 30 anos. Esse problema tem demandado,
por parte de toda a sociedade, a busca de soluções que objetivam a recuperação, preservação e
o uso racional desse recurso natural e essencial à vida.
Dentre as principais causas da diminuição da disponibilidade de água
com qualidades que permitam seu consumo imediato, ou seja, prontamente acessível à
população, destaca-se a poluição que tem como uma das causas principais o lançamento de
esgotos domésticos in natura nos corpos de água.
No Brasil apenas 52 % dos municípios coletam seus esgotos. Desses,
apenas 20% tratam os efluentes, sendo que o destino do restante dos esgotos, coletados ou não,
é a disposição no solo ou em corpos de água. A maioria dos municípios que não fazem o
tratamento do esgoto está localizada em áreas rurais ou em pequenas comunidades de até
20.000 habitantes (PNSB, 2000), o que inviabiliza a implantação de sistemas convencionais de
tratamento de esgotos, uma vez que estes demandam operações complexas e altos custos de
execução e manutenção. Portanto torna-se evidente a necessidade do desenvolvimento de
tecnologias baseadas no conceito de operações simples e baixos custos.
6
Como alternativa aos sistemas convencionais de tratamento de esgotos,
os sistemas fito-pedológicos (wetlands), vem despertando o interesse dessas pequenas
comunidades e propriedades rurais, devido a sua simplicidade e facilidade de operação. Os
sistemas fito-pedológicos são sistemas naturais de tratamento de esgotos que utilizam plantas
aquáticas em leitos filtrantes. São sistemas adequados às condições climáticas do Brasil e que
vêm apresentando bons resultados, principalmente na diminuição da carga orgânica dos
efluentes, minimizando o impacto ambiental causado nos corpos de água.
Nesta linha de pesquisa vários trabalhos foram desenvolvidos na
Faculdade de Ciências Agronômicas de Botucatu (FCA), onde foi construída uma Micro
Estação de Tratamento de Esgoto que utiliza o referido processo para tratar os efluentes
gerados por uma comunidade habitada por aproximadamente 60 pessoas. Anteriormente todo
o esgoto gerado pela comunidade era lançado diretamente no Ribeirão Lavapés. Os resultados
obtidos nas pesquisas desenvolvidas na Micro Estação são promissores indicando a
possibilidade de aplicação do método no meio rural ou em pequenas comunidades.
Diante deste contexto, o objetivo geral do presente estudo foi avaliar a
eficiência de sistemas fito-pedológicos (wetlands) de fluxo vertical descendente no tratamento
de efluentes domésticos de uma pequena comunidade, utilizando materiais alternativos, de
fácil acesso e ainda não testados como substrato e plantas aquáticas pouco estudadas quanto
sua eficiência na remoção de poluentes (Patcholi e Brachiaria).Assim foram definidos como
objetivos específicos deste trabalho: comparar a eficiência dos sistemas fito-pedológicos
vegetados com o sem vegetação e comparar a eficiência das macrófitas individualmente.
7
4. REVISÃO DA LITERATURA
4.1 A situação do tratamento de esgoto no Brasil e a poluição hídrica
Segundo Setti (2001) a maior pressão que os recursos hídricos do
Brasil vêm sofrendo é a poluição causada, principalmente, pelo lançamento in natura de
efluentes industriais e domésticos.
O Censo de 2000 e a Pesquisa Nacional de Saneamento (IBGE, 2000),
apontam que apenas 52% dos municípios brasileiros dispõem de algum tipo de coleta de seus
esgotos e 2/3 destes não possuem nenhum tipo de tratamento, ou seja, enviam os esgotos
coletados para os recursos hídricos ou para o solo.
Estima-se que de todo esgoto coletado no Brasil, apenas 35% recebe
algum tipo de tratamento. Sendo assim, pode-se dizer que cerca de 9.400.000 m
3
de esgotos
brutos são encaminhados diariamente aos corpos de água do país, considerando-se somente os
coletados. (CADERNO SETORIAL DE RECURSOS HÍDRICOS, 2006).
Esta situação se agrava na zona rural e em pequenas comunidades,
onde a adoção de tecnologias convencionais de tratamento de esgotos é bastante onerosa, com
alta mecanização e operações complexas. Nestas regiões é alta a incidência de doenças
causadas pela utilização de água de má qualidade, visto que A população rural se abastece das
águas dos rios próximos onde são lançados seus próprios esgotos.
8
A Figura 1 mostra a diferença no percentual de rede coletora de esgoto
nas populações urbana e rural, no Brasil.
Figura 1: Percentual de atendimento de rede coletora de esgoto (CADERNO SETORIAL DE
RECURSOS HÍDRICOS, 2006).
Em São Paulo, estado considerado mais rico do Brasil, dados da
CETESB (2007) referentes ao ano de 2006, mostram que apenas 41% dos esgotos são tratados
sendo os 59% restantes lançados nos recursos hídricos, comprometendo a qualidade da água
utilizada para o abastecimento público (Figura 2).
9
51%
49%
% Esgoto tratado % Esgoto não tratado
Figura 2: Tratamento de esgotos no Estado de São Paulo
(CETESB, 2007).
Na cidade de Botucatu, dados da CETESB (2007) relativos ao ano de
2006 apontam que 92% dos esgotos são coletados, porém apenas 60% são tratados. O esgoto
não coletado tem como destino os seguintes corpos de água: Ribeirão Lavapés, Córrego Água
Fria, Ribeirões Tanquinho e Antártica (CETESB, 2007).
4.2. Aspectos legais referentes à qualidade da água
O marco inicial da legislação brasileira referente à proteção dos
recursos hídricos ocorreu em 10 de julho de 1934 quando foi promulgado o Decreto Federal n
o
24.943, que estabeleceu o “O Código da Água” que teve como principais determinações:
a) O uso gratuito de qualquer corrente ou nascente de água para as
primeiras necessidades da vida, permitindo a todos o uso das águas públicas, conformando-se
com os regulamentos administrativos;
b) A ninguém é licito conspurcar ou contaminar as águas que não consome, com prejuízo a
terceiros;
10
c) Os trabalhos para a salubridade das águas serão realizadas à custa dos infratores que, além
da responsabilidade criminal, se houver, responderão pelas perdas e danos que causarem e por
multas que lhes forem impostas pelos regulamentos administrativos. Esse dispositivo é visto
como precursor do princípio usuário – pagador, no que diz respeito ao uso das águas para
assimilação e transporte de poluentes.
A seguir serão listadas as principais legislações federais e do estado de
São Paulo relativas à qualidade das águas (UNIAGUA, 2007).
Leis Federais
Lei n
o
. 5.357, de 07/12/67: Estabelece penalidades para embarcações e territoriais Marítimas
ou fluviais que lançaram detritos ou óleo em águas brasileiras.
Lei n
o
. 4.771, de 15/09/65: Código Florestal.
Lei n
o
. 6.938, de 31/08/81: Dispõe sobre a Política Nacional do Meio Ambiente.
Lei n
o
. 7.661, de 16/05/88: Institui o Plano Nacional de Gerenciamento Costeiro.
Lei n
o
. 9.433, de 08/ 01/97: Institui a Política Nacional de Recursos Hídricos.
Decretos Federais
Decreto n
o
. 24.943: Estabeleceu o Código da Água
Decreto n
o
. 89.336, de 31/01/84: Dispõe sobre as reservas Ecológicas e áreas de relevante
Interesse Ecológico.
Decreto n
o
. 99.274, de 06/06/90: Regulamenta a Lei n.º6.938, sobre a Política Nacional do
Meio Ambiente.
11
Resoluções do CONAMA
Resolução n
o
04, de 18/09/85: Define Reservas Ecológicas.
Resolução n
o
20, de 18/06/86: Classifica as águas segundo seus usos preponderantes
(Revogada).
Resolução n
o
357, de 17/03/2005: Classifica as águas segundo seus usos preponderantes. Esta
resolução revoga a resolução CONAMA Nº 20.
Leis Estaduais – São Paulo
Lei n
o
898, de 18/12/75: Disciplina o uso do solo para a proteção dos mananciais, cursos e
reservatórios de água e demais recursos hídricos de interesse da Região Metropolitana da
Grande São Paulo.
Lei n
o
. 997, de 31/05/76: Dispõe sobre controle da poluição do meio ambiente.
Lei n
o
. 1172, de 17/11/76: Delimita as áreas de proteção relativas aos mananciais, cursos e
reservatórios de água.
Lei n
o
. 6.134, de 02/06/88: Dispõe sobre a preservação dos depósitos naturais de águas
subterrâneos no Estado de São Paulo.
Lei n
o
. 7.663, de 30/12/91: Estabelece a Política de Recursos Hídricos.
Lei n
o
. 7.750, de 31/03/92: Dispõe sobre a Política de Saneamento.
Lei n
o
. 9.509, de 20/03/97: Dispõe sobre a Política Estadual do Meio Ambiente.
Lei n
o
. 9.866, de 28/11/97: Diretrizes e normas para proteção e recuperação das Bacias
hidrográficas dos mananciais de interesse Regional do Estado de São Paulo.
12
Decretos Estaduais – São Paulo
Decreto n
o
. 9714, de 19/04/77: Aprova o Regulamento das Leis 898/75 e 1172/76.
Decreto n
o
. 10755, de 22/11/77: Dispõe sobre o enquadramento dos corpos de água receptores
na classificação prevista no Decreto 8468/76.
4.2.1. Padrões de Lançamento de efluentes
Os lançamentos de efluentes de qualquer fonte de poluição deverão
atender à legislação federal e à legislação estadual, quando houver, e na ocorrência de
conflitos entre os valores especificados para uma determinada variável, deve-se considerar o
de valor mais restritivo (MIRACONI, 2007).
De acordo com o mesmo autor, a legislação federal e do Estado de São
Paulo para o lançamento de efluentes podem assim ser resumidas de acordo com o local de
lançamento:
a) Lançamento em sistemas públicos de esgoto: existe apenas a legislação estadual, sendo as
variáveis definidas pelo Artigo 19 do regulamento da Lei Estadual 997 de 31/05/1976,
aprovada pelo decreto estadual 8.468 de 08/09/1976, alterado pelo decreto estadual 15.425 de
23/07/1980.
b) Lançamento em corpos hídricos receptores
Legislação Federal: Os Parâmetros para lançamento de efluentes são definidos pelo Artigo 34
da resolução CONAMA 357 de 17/03/2005.
A Resolução CONAMA 357 substituiu a Resolução CONAMA 20 de
1986 que trazia em seu Artigo 21 as limitações para o lançamento de efluentes em corpos
hídricos.
13
Legislação Estadual: Os parâmetros para lançamento de efluentes são definidos pelo Artigo
18 do regulamento da Lei Estadual 997 de 31/05/1976, aprovada pelo decreto estadual 8468 de
08/09/1976, alterado pelo decreto estadual 15.425 de 23/07/1980.
A Tabela 1 mostra um comparativo entre a Resolução CONAMA 20,
CONAMA 357 e o artigo 18 do Decreto estadual 8468 de 1976 relativos ao lançamento de
efluentes em corpos receptores:
14
Tabela 1: Limites para o lançamento de efluentes em corpos receptores hídricos.
Parâmetro Decreto
8468 art.18
CONAMA
20 art.21
CONAMA
357 art 34
Amônia mg. L
-1
---- 5,0 20,0
Arsênio mg. L
-1
0,2 0,5 0,5
Bário mg. L
-1
5,0 5,0 5,0
Boro mg. L
-1
5,0 5,0 5,0
Cádmio mg. L
-1
0,2 0,2 0,2
Chumbo mg. L
-1
0,5 0,5 0,5
Cianeto mg. L
-1
0,2 0,2 0,2
Clorofórmio mg. L
-1
---- 1,0 ---
Cobre mg. L
-1
1,0 1,0 1,0
Organofosforados / Carbamatos
mg.L
-1
---- 1,0 ---
Organoclorados não listados mg.L
-1
---- 0,05 ---
Cromo Hexavalente mg. L
-1
0,1 0,5 ---
Cromo Total mg. L
-1
5,0 ---- 0,5
Cromo Trivalente mg. L
-1
---- 2,0 ---
DBO 5dias mg. L
-1
60 ou 80red.
---- ---
Dicloroeteno mg. L
-1
---- 1,0 1,0
Estanho mg. L
-1
4,0 4,0 4,0
Fenóis mg. L
-1
0,5 0,5 0,5
Ferro Solúvel (Fe
2+
) mg. L
-1
15,0 15,0 15,0
Fluoreto mg. L
-1
10,0 10,0 10,0
Manganês Solúvel (Mn
2+
) mg. L
-1
1,0 1,0 1,0
Material Flutuante mg. L
-1
---- Ausente Ausente
Mercúrio mg. L
-1
0,01 0,01 0,01
Níquel mg. L
-1
2,0 2,0 2,0
Óleos e Graxas mg. L
-1
100,0 ---- ---
Óleos Minerais mg. L
-1
---- 20,0 20,0
Óleos Vegetais mg. L
-1
---- 50,0 50,0
pH mg. L
-1
5 a 9 5 a 9 5 a 9
Prata mg. L
-1
0,02 0,1 0,1
Resíduo Sedimentável mL. L
-1
1,0 1,0 1,0
Selênio mg. L
-1
0,02 0,05 0,3
Sulfeto mg. L
-1
---- 1,0 1,0
Sulfeto de Carbono mg. L
-1
---- 1,0 ---
Sulfito mg. L
-1
---- 1,0 ---
Temperatura (ºC) < 40 < 40 < 40
Tetracloreto de Carbono mg. L
-1
---- 1,0 1,0
Tricloroeteno mg. L
-1
---- 1,0 1,0
Zinco mg. L
-1
5,0 5,0 5,0
(*) Revogada pela Resolução CONAMA 357
15
4.2.2 Cobrança pelo uso da água no Brasil
De acordo com a ANA, o fundamento legal para a cobrança pelo uso
da água iniciou-se em 1916, quando o Código Civil estabeleceu que a utilização dos bens
públicos de uso comum poderia ser gratuita ou não, conforme as leis da União, dos Estados e
Municípios a cuja administração pertencer. Nesse mesmo sentido, o “Código da Água”
também estabeleceu que o uso comum das águas pode ser gratuito ou não, de acordo com as
leis e regulamentos das instituições a quem pertencem (União, Estado ou Município).
A lei 6.938 de 1981, que trata da Política Nacional de Meio Ambiente,
incluiu a possibilidade de imposição ao poluidor e ao predador, da obrigação de recuperar e /
ou indenizar os danos causados e, ao usuário, da contribuição pela utilização de recursos
ambientais com fins econômicos.
Finalmente a Lei 9.433/97 definiu a cobrança como um dos
instrumentos de gestão dos recursos hídricos e a Lei 9.984/2000, que instituiu a ANA, atribuiu
a esta Agência a competência para implementar, em articulação com os Comitês de Bacia
Hidrográfica, a cobrança pelo uso dos recursos hídricos de domínio da União.
Na esfera estadual, atualmente 24 Estados e o Distrito Federal já
aprovaram suas Leis sobre Política e Sistema de Gerenciamento de Recursos Hídricos. Todas
as leis já aprovadas incluíram a cobrança pelo uso dos recursos hídricos como instrumento de
gestão.
4.2.3 Cobrança pelo uso da água em São Paulo
Em São Paulo, a Lei n
o
. 7.663 de 30/12/1991, que instituiu a Política
Estadual de recursos hídricos, já previa a cobrança pelo uso da água. Porém somente em 2006
com a aprovação do Decreto 50.667 de 30/03/2006 que regulamenta a Lei 12.183 de
29/12/2005, a cobrança, a fixação dos limites, as condicionantes e os valores a serem cobrados
foram determinados.
De acordo com o Decreto 50.667 em seu Artigo 5º, estão sujeitos à
cobrança todos os usuários que utilizam os recursos hídricos superficiais e subterrâneos,
16
ficando isentos os usuários que se utilizam da água para uso doméstico de propriedades ou
pequenos núcleos populacionais distribuídos no meio rural quando independer de outorga de
direito de uso.
Atualmente há dois decretos estaduais que regulamentam a cobrança
pelo uso da água, são eles, a saber:
Decreto n
o
51.449 de 29/12/2006: Aprova e fixa os valores a serem cobrados pela utilização
dos recursos hídricos de domínio do Estado de São Paulo nas Bacias Hidrográficas dos Rios
Piracicaba, Capivari e Jundiaí – PCJ. Nesse decreto é fixado como preço unitário básico o
valor de R$ 0,10 por kg de DBO
5,20
lançado no corpo receptor.
Decreto n
o
51.450 de 29/12/2006: Aprova e fixa os valores a serem cobrados pela utilização
dos recursos hídricos de domínio do Estado de São Paulo nas Bacias Hidrográficas do Rio
Paraíba do Sul. . Nesse decreto é fixado como preço unitário básico o valor de R$ 0,07 por kg
de DBO
5,20
lançado no corpo receptor.
4.3. Tratamento de esgotos domésticos
O processo de tratamento de esgoto pode adotar diferentes tecnologias
para depuração do efluente, mas de modo geral segue um fluxo que compreende as seguintes
etapas (SAAE, 2008):
17
a) Tratamento Preliminar: Remoção de grandes sólidos e areia para proteger as demais
unidades de tratamento, os dispositivos de transporte (bombas e tubulações) e os corpos
receptores. A remoção da areia previne, ainda, a ocorrência de abrasão nos equipamentos e
tubulações e facilita o transporte dos líquidos. É feita com o uso de grades que impedem a
passagem de trapos, papéis, pedaços de madeira, etc.; caixas de areia, para retenção deste
material; e tanques de flutuação para retirada de óleos e graxas em casos de esgoto industrial
com alto teor destas substâncias.
b) Tratamento primário - Os esgotos ainda contém sólidos em suspensão não grosseiros cuja
remoção pode ser feita em unidades de sedimentação, reduzindo a matéria orgânica contida no
efluente. Os sólidos sedimentáveis e flutuantes são retirados através de mecanismos físicos, via
decantadores. Os esgotos fluem vagarosamente pelos decantadores, permitindo que os sólidos em
suspensão de maior densidade sedimentem gradualmente no fundo, formando o lodo primário
bruto. Os materiais flutuantes como graxas e óleos, de menor densidade, são removidos na
superfície. A eliminação média do DBO é de 30%.
c) Tratamento secundário: Processa, principalmente, a remoção de sólidos e de matéria
orgânica não sedimentável e, eventualmente, nutrientes como nitrogênio e fósforo. Após as fases
primária e secundária a eliminação de DBO deve alcançar 90%. É a etapa de remoção biológica
dos poluentes e sua eficiência permite produzir um efluente em conformidade com o padrão de
lançamento previsto na legislação ambiental. Basicamente, são reproduzidos os fenômenos
naturais de estabilização da matéria orgânica que ocorrem no corpo receptor, sendo que a diferença
está na maior velocidade do processo, na necessidade de utilização de uma área menor e na
evolução do tratamento em condições controladas.
d) Tratamento terciário: Redução das concentrações de nitrogênio e fósforo, geralmente
fundamentado em processos biológicos realizados em fases subseqüentes denominadas
nitrificação e desnitrificação. A remoção de fósforo pode também ser efetuada por meio de
tratamento químico, com sulfato de alumínio, por exemplo.
18
Desinfecção - grande parte dos microorganismos patogênicos foi eliminada nas etapas anteriores,
mas não a sua totalidade. A desinfecção total pode ser feita pelo processo natural - lagoa de
maturação, por exemplo - ou artificial - via cloração, ozonização ou radiação ultravioleta. A lagoa
de maturação demanda grandes áreas pois necessita pouca profundidade para permitir a penetração
da radiação solar ultravioleta. Entre os processos artificiais, a cloração é o de menor custo mas
pode gerar subprodutos tóxicos, como organoclorados. A ozonição é muito dispendiosa e a
radiação ultravioleta não se aplica a qualquer situação.
A Figura 3 mostra de forma esquemática as principais etapas do
tratamento convencional de esgotos domésticos.
Figura 3: Conceito de sistema convencional de tratamento de esgoto (ANDRADE NETO;
CAMPOS, 1999).
19
4.4 Sistemas para tratamento de esgotos domésticos
As opções para tratamento ou recuperação de águas residuárias
envolvem inúmeras e diferentes alternativas, muitas delas onerosas e complexas e outras de
baixos custos e simples em sua estrutura (METCALF; EDDY, 1991; GASI, 1988).
A escolha de uma determinada tecnologia deve ser feita levando-se em
consideração uma série de fatores que vão desde a caracterização do efluente, a vazão, a área
disponível, o custo de implantação e a instalação de plantas piloto (LETTINGA, 1995;
CHERNICHARO, 1997).
Não há um sistema de tratamento de esgotos que possa ser indicado
como o melhor para determinada condição, mas a melhor relação custo / benefício pode ser
obtida quando se escolhe, criteriosamente, o sistema que melhor se adapta às condições locais
e aos objetivos em cada caso (ANDRADE NETO; CAMPOS, 1999).
No Brasil são conhecidas várias técnicas de tratamento de esgotos,
desde sofisticados sistemas até os processos mais simples. Existe, atualmente, um grande
número de opções tecnológicas sendo implementadas na busca de sistemas mais adequados à
realidade brasileira. Como exemplos destas tecnologias podem ser citados os reatores
anaeróbios de fluxo ascendente por meio de lodo; os decanto-digestores seguidos de filtro
anaeróbios; as lagoas de estabilização inovadoras e as formas de disposição controlada no solo
(ANDRADE NETO; CAMPOS, 1999).
Andrade Neto e Campos (1999) apresentam uma relação de alguns dos
principais sistemas de tratamento de esgotos e os processos utilizados. Essa relação está
transcrita a seguir:
a) Anaeróbio + Aeróbio: Disposição no solo; Lagoas facultativas; Sistemas de lagoas
tipo australiano; Lagoa aerada mais lagoa de sedimentação.
b) Aeróbio: Lodos ativados convencionais; Lodos ativados (aeração prolongada);
Valas de oxidação; Lodos ativados tipo batelada (batch); Poço profundo aerado
(deep shaft); Filtro biológico aeróbio; Reator aeróbio de leito fluidificado.
20
c) Anaeróbio: Filtro anaeróbio; Reator anaeróbio por batelada; Decanto – digestor;
Decanto – Digestor mais filtro anaeróbio; Reator anaeróbio de manta de lodo;
Reator anaeróbio compartimentado (com chincanas); Reator anaeróbio de leito
fluidificado / Expandido.
Ainda com relação aos sistemas de tratamento de esgotos, Andrade
Neto e Campos (1999) relatam que, antigamente, os sistemas de tratamento anaeróbios não
eram considerados eficientes para o tratamento de águas residuárias, sendo apenas utilizados
para o tratamento dos lodos gerados em estações de tratamento de esgoto. Portanto para este
tipo de efluente de baixa concentração eram utilizados os sistemas aeróbios.
Alem Sobrinho e Jordão (2001) relatam que até a década de 70, o uso
de processos anaeróbios para o tratamento de esgotos era, basicamente, restrito às lagoas
anaeróbias, aos decanto-digestores e aos digestores de lodos produzidos no tratamento da fase
líquida de estações de tratamento de esgotos. O tratamento de esgotos era quase que
exclusivamente feito através de lagoas de estabilização, filtros biológicos ou de processo de
lodo ativado.
Quanto ao emprego de sistemas anaeróbios para o tratamento de
esgotos, Chernicharo (1997), apresenta suas principais vantagens em relação ao aeróbio: baixa
produção de biomassa (5 a 10 vezes menor que no sistema aeróbio); baixo consumo de
energia; reduzida demanda de área; produção do metano (gás combustível); possibilidade de
preservação da biomassa por vários meses, sem alimentação do reator; tolerância a elevadas
cargas orgânicas; aplicabilidade em pequena e grande escala; baixo consumo de nutrientes.
Este mesmo autor relata as seguintes desvantagens dos sistemas
anaeróbios: as bactérias anaeróbias são susceptíveis à inibição por um grande número de
compostos; a partida do processo pode ser lenta, na ausência de lodo de semeadura adaptado;
alguma forma de pós-tratamento é usualmente necessária; a bioquímica e a microbiologia da
digestão anaeróbia é bastante complexa e precisa ser melhor estudada; possibilidade da
geração de maus odores, porém controláveis; possibilidade da geração de efluente com aspecto
desagradável e remoção insatisfatória, de fósforo nitrogênio e patógenos.
21
A Figura 4 mostra a conversão biológica nos dois sistemas:
Figura 4: Conversão Biológica nos sistemas aeróbio e anaeróbio (CHERNICHARO, 1997).
Ainda com relação às vantagens e desvantagens dos sistemas
anaeróbios e aeróbios, Andrade Neto e Campos (1999) relatam que, em clima quente os
processos anaeróbios são eficientes na remoção de matéria orgânica e de sólidos suspensos,
com outras grandes vantagens: ocupam pequenas áreas; produzem pouco lodo estabilizado;
não consomem energia; não necessitam de equipamentos eletromecânicos e requerem
construção e operação simples. Contudo, não são eficientes na remoção de microorganismos
patogênicos e de nutrientes eutrofizantes.
Couracci Filho et al. (2001) apontam que os sistemas anaeróbios não
são altamente eficientes na remoção da DBO, não atingindo os 80% de redução exigidos pela
Legislação Ambiental em vigor em alguns estados brasileiros. Nestes casos, este tipo de
sistema de tratamento deve ser acompanhado de um sistema adicional denominado polimento
ou pós-tratamento.
Dentre os sistemas utilizados como pós-tratamento ou polimento pode-
se citar: Aplicação controlada no solo (COURACCI FILHO et al., 1999); lagoas de polimento
(CAVALCANTI et al., 2001); reatores com biofilme (GONÇALVES et al., 2001); Lodos
ativados (VON SPERLING et al., 2001); Flotação (AISSE et al., 2001); Desinfecção
(CHERNICHARO et al., 2001).
De acordo com Kato et al. (1999); Andrade Neto e Campos (1999), no
tratamento anaeróbio de esgoto sanitário, os principais sistemas utilizados no Brasil são:
Lagoas anaeróbias (VON SPERLING, 1996; CCAVALCANTI et al., 2001; TSUTIYA;
22
HIRATA, 2001; ARANTES, 2002); Decanto–digestores, filtros anaeróbios (PATERNIANI,
1991, CAMARGO et al., 2001), reatores de manta de lodo (UASB) (TOLEDO, 1996;
PASSIG et al., 2001; WOLFF et al., 2001).
Dentre os processos de tratamento de esgotos sanitários, as lagoas de
estabilização e a disposição no solo são as formas mais naturais de depuração de esgotos,
sendo eficientes na remoção de microorganismos patogênicos e nutrientes eutrofizantes. Além
disso, são adequadas à realidade brasileira quando se dispõe de área para tal (ANDRADE
NETO; CAMPOS, 1999).
A disposição no solo é uma pratica bastante antiga, sendo uma forma
bem sucedida de tratamento e disposição final de esgotos domésticos (BRAILE, 1979;
ROCCO; BREDA, 1996; PAGANINI, 1997; SANTAELLA; BRITO SÁ, 1999; COURACCI
FILHO et al, 1999; LUCAS FILHO et al. 2001).
Quando se faz à aplicação de esgotos no solo há a filtração e a ação de
microorganismos, que possuem a capacidade de transformar a matéria orgânica em compostos
mais simples. Estes microorganismos utilizam-se dessa matéria orgânica para obter alimento e
produzir energia. Como resultado final desse processo, tem-se um efluente tratado e um solo
revitalizado. (COURACCI FILHO et al., 2001).
Dentre os processos que utilizam o solo para tratamento ou disposição
de efluentes, Couracci Filho et al. (2001) citam: infiltração rápida, irrigação, escoamento
superficial, escoamento subsuperficial, filtros de areia, valas de infiltração e os sistemas fito-
pedológicos (wetlands).
4.4.1. Sistemas naturais para tratamento de esgotos
O termo “sistemas naturais” tem sido utilizado por muitos
pesquisadores para designar os sistemas de tratamento de esgoto considerados não
convencionais e que tenham como principais componentes a força gravitacional, os
microorganismos, as plantas e também algumas espécies animais (REED et al., 1995).
Os sistemas naturais de tratamento de esgotos são projetados para
maximizar os processos físicos, químicos e biológicos que ocorrem quando a água, o solo, as
23
plantas, os microorganismos interagem, promovendo com isso, o tratamento do esgoto
(VALENTIM, 2003). São exemplos de sistemas de tratamento naturais a aplicação no solo
(infiltração, irrigação e outras variações), “wetlands” naturais, sistemas fito-pedológicos
(constructed wetlands) e a aquacultura com produção de biomassa vegetal ou animal.
(METCALFY; EDDY, 1991).
4.4.2. Sistemas naturais x sistemas convencionais
O tratamento de esgotos domésticos seja ele convencional ou natural
requer certa quantidade de energia para a degradação dos poluentes constituintes do esgoto.
Esta quantidade de energia é similar nos dois sistemas, no entanto, a fonte desta energia é que
distingue os mesmos.
Os sistemas convencionais de tratamento de esgotos dependem de
energias originadas de fontes não renováveis, como combustíveis fósseis e energia
hidrelétrica. O tratamento de esgoto realizado nesses sistemas baseia-se, em grande parte nas
transformações biológicas naturais dos poluentes, em reatores de concreto, aço ou plástico,
onde são aceleradas por aeração forçada, mistura mecânica e/ou adição de produtos químicos.
(KADLEC; KNIGHT, 1996).
Os sistemas naturais dependem, em maior ou menor extensão, de
fontes renováveis de energia, incluindo a radiação solar, a energia eólica, a energia química
livre das precipitações, das águas superficiais e subterrâneas e a energia potencial armazenada
na biomassa e nos solos.
Os sistemas naturais e convencionais envolvem as mesmas
transformações bioquímicas e físicas dos poluentes, porém os sistemas naturais por serem
menos mecanizados, requerem menor tempo de manutenção e operação (USEPA, 1988).
A grande vantagem dos sistemas naturais em relação aos sistemas
convencionais é a fonte de energia utilizada na degradação dos poluentes. Enquanto os
sistemas naturais utilizam energias renováveis, os sistemas convencionais utilizam energias de
fontes não renováveis e de energias provenientes de hidrelétricas, contribuindo para o
24
esgotamento destas fontes de energia e alterando os ecossistemas naturais com a construção de
hidrelétricas.
4.4.3. Wetlands naturais
Os wetlands são áreas inundadas por um curso de água, em períodos
regulares, por um tempo suficiente que permita o desenvolvimento de uma vegetação,
especialmente adaptada às regiões de solo saturado. Geralmente, localizam-se entre um corpo
de água permanente e uma região de mata não inundada, ou seja, uma faixa intermediária
(COURACCI FILHO et al, 1999).
Outra definição diz que os wetlands naturais se destacam dentre os
processos de autodepuração por serem áreas inundadas constante ou sazonalmente, que
desenvolvem uma vegetação adaptada à vida em solos alagados, com valor ecológico
inestimável quanto à melhoria da qualidade da água. Várzeas de rios, pântanos, brejos e
estuários estão entre os ecossistemas mais férteis e produtivos do mundo, apresentando
enorme diversidade biológica. Neles a água, os vegetais e o solo formam um ecossistema
equilibrado, com a reciclagem de nutrientes. Essa reciclagem é obtida através de processos
químicos, físicos e biológicos (COSTA et al, 2003).
4.4.4. Sistema fito-pedológico (wetlands construídos)
Os sistemas fito-pedológicos (wetlands construídos) procuram imitar
algumas das funções existentes nos wetlands naturais, em particular a capacidade de
degradação da matéria orgânica e a contenção de nutrientes (fósforo e nitrogênio)
(COURACCI FILHO et al, 1999).
Desta forma, eles são sistemas projetados artificialmente pelo homem,
para utilizar plantas aquáticas em substratos (areia, solo ou cascalho) onde, de forma natural e
sob condições ambientais adequadas, pode ocorrer a formação de biofilme, que agregam uma
25
população variada de microrganismos. Estes seres possuem a capacidade de tratar os esgotos,
por meio de processos biológicos, químicos e físicos (SOUZA et al., 2000).
Os sistemas artificiais têm sido usados em diversos países para o
tratamento secundário e terciário de águas residuárias, pois são simples de construir, de fácil
operação e manutenção e de custo baixo (SALATI JR. et al., 1999). Neles ocorrem
principalmente boa ciclagem de nutrientes, remoção da matéria orgânica e diminuição dos
microorganismos patogênicos presentes nas águas residuárias. (COSTA et al., 2003).
Nestes sistemas ocorrem as maiorias dos processos convencionais tais
como: sedimentação; filtração; transferência de gás; adsorção; troca iônica; precipitação;
oxidação e redução química; conversão biológica e degradação, além dos processos naturais
como fotossíntese, fotoxidação e consumo pelas plantas.
A vantagem é que, nos sistemas naturais, todos estes processos
ocorrem simultaneamente em um único “reator”, diferentemente dos sistemas convencionais
onde os processos ocorrem seqüencialmente em “reatores” separados (METCALF; EDDY,
1991).
Os sistemas fito-pedológicos podem ser tratados como alternativa de
extrema importância no tratamento de águas poluídas, pois utilizam processos naturais. A
simplicidade de design, operação e manutenção os tornam, atualmente, a mais promissora
tecnologia para aplicação nos países em desenvolvimento. Corrobora esta afirmação, o fato
das regiões tropicais apresentarem clima favorável para uma excelente performance destes
sistemas (HARBEL, 1999).
Devido aos baixos custos operacionais e de manutenção, estes sistemas
estão sendo bastante utilizados em comunidades rurais de países desenvolvidos e apresentam
tecnologia apropriada para uso em países em desenvolvimento (SIMI ; MITCHELL, 1999).
Dentre as aplicações práticas mais citadas dos sistemas fito-
pedológicos estão àquelas referentes ao tratamento de águas residuárias geradas a vazões
relativamente pequenas, justamente em função da necessidade de áreas relativamente grandes
quando se trata de vazões elevadas. Assim essas aplicações tendem a se concentrar no
tratamento de águas residuárias de pequenas comunidades (LAUTENSCHLAGER, 2001).
26
4.4.4.1. Componentes dos sistemas fito-pedológicos
Os componentes fundamentais dos sistemas fito-pedológicos são as
macrófitas aquáticas, o substrato e o biofilme de bactérias. Esses componentes são os
responsáveis diretos, ou indiretos pela ocorrência dos mecanismos de remoção de poluentes
associados a estes sistemas. (MARQUES, 1999).
A Figura 5 ilustra os componentes fundamentais dos sistema fito-pedológico.
Figura 5: Componentes fundamentais dos sistemas fito-pedológicos (adaptado de
MARQUES, 1999).
A seguir serão feitas abordagens mais detalhadas sobre os principais
componentes dos sistemas fito-pedológico:
4.4.4.1.1. Substrato
Os substratos utilizados nos sistemas fito-pedológicos podem ser
constituídos por uma infinidade de materiais, dentre os quais se destacam: solo, areia, brita.
(METCALF E EDDY, 1991), casca de arroz (LEOPOLDO et al., 1999), palha de café, pneu
picado (COLLAÇO, 2001; SOUZA 2003), bambu, dentre outros.
27
Além de funcionar como meio suporte para a fixação das plantas, o
substrato, de acordo com sua permeabilidade, permite a formação de espaços vazios que
facilitam o escoamento do esgoto ou da água poluída a ser tratada.
Constitui aliado às raízes das macrófitas aquáticas, local ideal para a
remoção de nutrientes e para a formação do biofilme microbiano. (MARQUES, 1999;
SALATI JR. et al., 1999).
O substrato deve ser capaz de manter ao longo do tempo boas
condições de fluxo do efluente, aliado a um potencial reativo, ou seja, capaz de promover
adsorção dos compostos inorgânicos presentes nos efluentes, tais como amônia (NH
4
) e
ortofosfato (PO
4
) (SEZERINO, 2006).
4.4.4.1.2. Macrófitas aquáticas
São vegetais superiores que vivem em ambientes aquáticos e em solos
saturados por água. São plantas adaptadas a estas condições, habitando as várzeas naturais
(HUSSAR, 2001). Desempenham importante papel no tratamento de águas residuárias, pois
necessitam de nutrientes para o crescimento e reprodução (COURACCI FILHO et al., 1999).
As macrófitas aquáticas estão divididas em três categorias:
(VALENTIM, 2003):
a) Flutuantes: podem estar fixadas ou não ao fundo e sua folhagem principal flutua na
superfície da água. Exemplos: Eichhornia crassipes (aguapé), Sperrodela (erva de pato),
Salvinia molesta (salvínea) e Hydrocotyle umbellata.
b) Submergentes: crescem sob a água, podendo ser ou não fixas por raízes. Exemplos:
Elodea nuttallii; Egeria densa; Ceratophyllum demersum.
c) Emergentes: sua folhagem principal está em contato com o ar e as suas raízes estão fixadas
no solo (substrato): Typha sp; Juncus Phragmites; Juncus sp; Schoenoplectus Carex.
28
Segundo Couracci Filho et al. (1999), dentre as funções das macrófitas
aquáticas, destacam-se:
a) a utilização de nutrientes e metais pesados;
b) a transferência de oxigênio para a rizosfera: As macrófitas aquáticas incorporam ar pelas
folhas e o transferem para os rizomas e raízes por meio de aerênquimas (tipo de tecido
vegetal) permitindo que o substrato, na vizinhança imediata de rizomas e raízes, fique aeróbio
pela transferência de oxigênio (MARQUES, 1999) (Figura 6).
c) suporte para o crescimento e ação de microrganismos, pela presença de rizomas e de raízes,
bem como a absorção de material particulado, pelo sistema radicular das macrófitas.
Figura 6: Mecanismo de transferência de oxigênio nas macrófitas.
(MARQUES, (1999)).
29
A Tabela (2) apresenta as estruturas das macrófitas e suas respectivas
funções no tratamento de águas residuárias.
Tabela 2: Função das partes das macrófitas no tratamento de águas residuárias (SOUZA,
2003).
Estruturas da planta Funções
Caule, Raízes e Galhos
submersos
- Ajudar a manter a porosidade do meio suporte
- Superfície para o afixamento e o desenvolvimento de
bactérias
- Meio para a filtração e adsorção dos sólidos
Caule, galhos e folhas
emersos
- Atenuar a exposição do efluente à luz do sol e prevenir o
crescimento de algas
- reduzir os efeitos do vento na superfície da água
- Transferência de gases da atmosfera para as partes
submersas
4.4.4.1.2.1. Escolha das macrófitas
Ainda não existe um critério geral para a escolha da macrófita
apropriada para um tratamento específico. Assim é aconselhável observar as espécies mais
comuns nas proximidades de onde será instalado o sistema de tratamento, e montar um sistema
piloto com algumas destas plantas, seja em monocultivo ou em policultivo (VALENTIM,
2003).
Segundo Paganini (1997); Couracci Filho et al. (1999), as espécies
vegetais a serem selecionadas devem ser perenes; ter alta tolerância ao excesso de água e a
ambientes eutrofizados; ser de fácil propagação e rápido crescimento; ser de fácil colheita e
manejo; e possuir alta capacidade de remoção de nutrientes e poluentes. Além disso, devem
apresentar denso sistema radicular; ser pouco susceptível a pragas e doenças; ser passível de
30
cortes sucessivos e freqüentes. Os autores acrescentam, ainda, que devam ser selecionadas
plantas de alto potencial produtivo e nutricional, visando à alimentação animal.
4.4.4.1.3. Biofilme microbiano
Chama-se biofilme microbiano a estrutura composta por colônias de
bactérias, protozoários, micrometazoários e outros microrganismos, que se desenvolve na
rizosfera, nas raízes e no substrato dos sistemas fito-pedológicos, tendo como principal função
promover a degradação da matéria orgânica, transformando-a em sais inorgânicos que servirão
de nutrientes para as macrófitas (MARQUES, 1999).
A Figura 7 apresenta de forma esquemática a formação do biofilme no
substrato e nas raízes das macrófitas nos sistemas fito-pedológicos.
Figura 7: Representação esquemática da formação do Biofilme aderido ao substrato e nas
raízes das macrófitas nos sistemas fito-pedológicos (SEZERINO, 2006).
31
4.4.4.2. Classificação dos sistemas fito-pedológicos
Os sistemas fito-pedológicos podem ser classificados de acordo com
seu fluxo em superficial (FS); subsuperficial (FSS) e vertical (FV), e apresentam as seguintes
características (VALENTIM, 1999):
- sistema fito-pedológico de fluxo superficial (FS): são canais com algum tipo de barreira
subsuperficial, geralmente o próprio solo, que fornece condições de desenvolvimento para as
plantas, sendo que a água flui a uma pequena profundidade (0,1 a 0,3m) (Figura 8). Nos
Estados Unidos o sistema de fluxo superficial é muito utilizado no tratamento terciário de
grandes volumes de águas residuárias.
Figura 8: Esquema de sistemas fito-pedológicos de fluxo horizontal superficial
(TSUHAKO,2005).
- sistema fito-pedológico de fluxo subsuperficial (FSS): são essencialmente filtros lentos
horizontais preenchidos com brita ou areia como meio suporte e onde as raízes das plantas se
desenvolvem (Figura 9). Não oferecem condições para o desenvolvimento e proliferação de
mosquitos e para o contato de pessoas e animais com a lâmina de água. É muito utilizado no
tratamento secundário de efluentes de pequenas comunidades, dos Estados Unidos, Austrália,
África do Sul (cascalho como meio suporte) e Europa (tecnologia solo-base);
Fluxo horizontal superficial
lâmina d’água
substrato
32
Figura 9: Esquema de sistemas fito-pedológicos de fluxo horizontal subsuperficial
(TSUHAKO,2005).
- sistema fito-pedológico de fluxo vertical (FV): filtros de vazão vertical intermitente (areia
como meio suporte) ou por batelada (brita como meio suporte) (Figura 10). Nível de água
abaixo do meio suporte, impossibilitando seu contato com animais e pessoas. Sistema com
grande potencial para nitrificação. Os primeiros sistemas fito-pedológicos de fluxo vertical
(FV) surgiram na Europa nos anos de 1970 e eram conhecidos como “campos de infiltração”
na Holanda e sistema “Seidel” na Alemanha. Às vezes conhecido como processo do Instituto
Max Planck.
Figura 10: Esquema de sistemas fito-pedológicos de fluxo vertical (TSUHAKO,2005).
Fluxo vertical
Fluxo horizontal subsuperficial
33
4.4.4.3. Fatores que afetam o desempenho dos sistemas fito-pedológicos
O desempenho dos sistemas fito-pedológicos depende diretamente de
fatores bióticos e abióticos; internos e externos; físicos, químicos e bioquímicos.
Os fatores bióticos que influenciam diretamente o desempenho dos
sistemas fito-pedológicos no tratamento de águas residuárias são representados pelas
macrófitas aquáticas e pela comunidade de microorganismos e bactérias que habitam esses
ecossistemas.
Os fatores abióticos que influenciam a eficiência dos sistemas fito-
pedológicos no tratamento de esgotos domésticos são: a temperatura, o pH e o oxigênio
dissolvido. (VALENTIM, 2003).
As variações de temperatura também afetam o desempenho dos
sistemas fito-pedológicos, mas não é uma regra para todos os constituintes da água residuária.
A capacidade de tratamento tende a decair com a redução da temperatura, porém os teores de
matéria orgânica (MO) e sólidos suspensos totais (SST) que são removidos por mecanismos
físicos (floculação, precipitação e filtração) são menos afetadas (USEPA, 1999).
A alcalinidade é outro fator importante, pois mede a quantidade de
íons presentes na água e que reagirão para neutralizar os íons hidrogênio. Resumidamente a
alcalinidade é a capacidade de resistir às mudanças de pH (capacidade tampão), sendo
originada naturalmente pela reação do CO
2
(originado na atmosfera ou na decomposição da
matéria orgânica) com a água.
Os processos oxidativos, como a nitrificação, tendem a consumir a
alcalinidade, podendo resultar em valores reduzidos de pH.
Valentim (2003) explica que existe uma relação entre os teores de CO
2
e o pH, da seguinte forma:
- pH > 9,4: presença de hidróxidos e carbonatos;
- 8,3 <pH<: presença de carbonatos e bicarbonatos;
- 4,4 <pH<8,3: presença apenas de bicarbonatos;
- 4,5<pH<8,2: acidez carbônica;
- pH<4,5: acidez por ácidos minerais fortes.
34
Ao contrário da alcalinidade, a acidez é a capacidade da água em
resistir às mudanças de pH causadas pelas bases e se dá, principalmente, em função da
presença de gás carbônico livre (pH entre 4,5 e 8,2). Além de afetar o equilíbrio das formas de
ácidos e bases, a acidez também controla a solubilidade de muitos gases e sólidos.
Valentim (2003) explica que existe uma relação entre os teores de CO
2
e o pH, da seguinte forma:
- pH > 8,2: CO
2
livre ausente;
- 4,5 <pH<8,2: acidez carbônica;
- pH<4,5: acidez por ácidos minerais fortes.
Com relação ao oxigênio dissolvido (OD), este é influenciado pela
temperatura e por sais dissolvidos no efluente. A oxidação de compostos carbonáceos e a
nitrificação dependem de sua concentração, sendo 1 mg L
-1
o seu valor mínimo para o
funcionamento dos reatores aeróbios. Valores superiores aos de saturação são indicadores da
presença de algas (fotossíntese), ao passo que valores bem inferiores ao da saturação indicam a
presença de matéria orgânica em decomposição. O teor de OD está intimamente ligado à
condição de sobrevivência dos peixes no meio aquático. Os peixes mais exigentes não
suportam OD entre 4 e 5 mg L
-1
, enquanto que em OD igual a 2 mg L
-1
todos os peixes estão
mortos. Quando o valor de OD chega a zero, tem-se a anaerobiose (VON SPERLING, 1996).
35
4.4.4.4. Mecanismos de remoção de poluentes em sistemas fito-pedológicos
Estudos em escalas reais demonstram que os sistemas fito-pedológicos
têm boa capacidade de remoção da Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO), Sólidos
Suspensos (SS), Nitrogênio (N), Fósforo (P), traços de metais, traços de compostos orgânicos
e organismos patogênicos. Estas reduções são efetuadas por diversos mecanismos, como
sedimentação, precipitação, filtração, adsorção química e interações microbianas e interações
da vegetação (Tabela 3) (MARQUES, 1999).
A Figura 11 mostra de forma esquemática os principais mecanismos de
remoção de poluentes em sistemas fito-pedológico.
Figura 11: Mecanismos de remoção de poluentes em sistemas fito-pedológicos (adaptado
de De Busk, 2002).
36
Tabela 3: Mecanismos de remoção de poluentes em sistemas fito-pedológicos (adaptado de
MARQUES, 1999).
Natureza
Mecanismo Contaminantes
Efeito
Descrição
Sólidos Sedimentáveis
P
Sólidos Coloidais
S
Sedimentação
DBO, nitrogênio,
fósforo, metais
pesados, orgânicos
refratários, bactérias e
vírus
I
Sólidos Sedimentáveis por
gravidade (e contaminantes)
Filtração
Sólidos sedimentáveis
e sólidos coloidais
S
Partículas sedimentáveis
mecanicamente a medida que
a água passa por meio do
substrato ou massa de raízes
Física
Adsorção
Sólidos coloidais
S
Força de atração entre
partículas (Van der Waals)
Precipitação
Fósforo e metais
pesados
P
Formação de co-precipitação
com compostos insolúveis
Fósforo e metais
pesados
P
Adsorção
Orgânicos refratários
S
Adsorção no substrato e
superfície das plantas
Química
Decomposição
Orgânicos refratários
P
Decomposição ou alteração
de compostos menos estáveis
por irradiação UV, oxidação
e redução
Metabolismo
microbiano
a
Sólidos coloidais,
DBO, nitrogênio,
metais pesados,
orgânicos refratários.
P
Remoção de sólidos coloidais
e orgânicos solúveis por
bactérias suspensas, bênticas
e epifíticas. Oxidação de
metais mediada por
microrganismos
Metabolismo
de plantas
a
Orgânicos refratários,
bactérias, vírus.
S
Sob condições adequadas,
quantidades significantes
desses contaminantes serão
tomadas pelas plantas
Biológico
Decaimento
natural
Bactérias e vírus
P
Decaimento natural ou
organismos em um meio
desfavorável
P – Efeito Primário; S – Efeito Secundário; I – Efeito Incidental (ocorrido incidentalmente
pela remoção de outro componente)
a
– metabolismo incluindo tanto reações de biossintese
como reações catabólicas.
37
4.4.4.4.1 Remoção de nitrogênio
De acordo com Valentim (2003), o nitrogênio pode ser encontrado no
meio aquático das seguintes formas:
a) Nitrogênio molecular (N
2
) escapando para a Natureza;
b) Nitrogênio orgânico dissolvido e em suspensão (uréia e matéria protéica);
c) Amônia (livre (NH
3
) e ionizada (NH
4
+
));
d) Íon nitrito (NO
2
-
);
e) Íon nitrato (NO
3
-
).
Em efluentes domésticos, o nitrogênio apresenta-se
predominantemente como nitrogênio orgânico e amônia (VON SPERLING, 1996). Nos
sistemas fito-pedológicos, o nitrogênio sofre diversas transformações, Assim descritas por
Valentim, (2003):
a) Assimilação pelas plantas da amônia (NH
3
) e do nitrato (NO
3
-
), formando seus tecidos e
células;
b) Fixação biológica do gás nitrogênio (N
2
e N
2
O) por bactérias autotróficas e heterotróficas e
algas gerando nitrogênio orgânico.
c) Transformação do nitrogênio orgânico em amônia (amonificação);
d) Nitrificação da amônia a nitrito (NO
2
-
) e posteriormente a nitrato (NO
3
-
);
e) Desnitrificação do nitrato (NO
3
-
) gerando gás nitrogênio (N
2
e N
2
O);
O principal mecanismo para remoção de nitrogênio nos sistemas fito-
pedológicos é a seqüência, nitrificação – desnitrificação e perda de amônia para a atmosfera
através do processo de amonificação (USEPA, 1988).
A amonificação é um processo no qual o nitrogênio orgânico é
convertido a nitrogênio inorgânico, especialmente em amônia pela ação de bactérias
hidroliticas. As taxas de conversão do nitrogênio orgânico à amônia são rápidas em zonas
aeróbias e decrescem em zonas facultativas e anaeróbias (SEZERINO, 2006).
O processo de nitrificação necessita de um meio aeróbio e é realizado
em duas etapas, primeiramente as Nitrosomonas (bactérias autotróficas) oxidam a amônia
38
(NH
3
) a Nitrito (NO
2
-
). Em seguida as Nitrobacter oxidam o Nitrito a Nitrato (NO
3
-
) (Pelczar,
1981).
A desnitrificação é definida como um processo no qual bactérias
quimioheterotróficas reduzem o nitrato (NO
3
-
) a óxido nítrico, óxido nitroso e finalmente a
nitrogênio gasoso. Esse processo requer condições anóxicas, ou seja, ausência de oxigênio
dissolvido, sendo então disponibilizado o oxigênio de fontes como nitrato, nitrito, fosfato ou,
até mesmo, o sulfato.
A Figura 12 mostra de maneira esquemática os principais mecanismos
de remoção de nitrogênio nos sistemas fito-pedológico.
Figura 12: Principais mecanismos de remoção de nitrogênio em sistemas fito-pedológicos
(adaptado de BASTVIKEN, 2006).
39
4.4.4.4.2. Remoção de fósforo
A remoção de fósforo em sistemas fito-pedológicos não é muito
efetiva devido à limitação de contatos entre os efluentes e o solo (substrato). Os principais
mecanismos de remoção de fósforo nesses sistemas são: absorção pelas plantas e retenção no
solo. (USEPA, 1988)
A remoção do fósforo (P) ocorre principalmente por adsorção,
complexação e precipitação com alumínio (Al), ferro (Fe), cálcio (Ca) e argila mineral, no
substrato (SAH; MIKKELSEN, 1986); (REDDY et al, 1985).
A assimilação de fósforo pelas plantas pode ser significativa quando a
velocidade de carga de efluentes é baixa (MOORHEAD; REDDY, 1990; GERSBERG et al,
1987).
4.4.4.5. Vantagens e desvantagens da utilização de sistemas fito-pedológicos
Os sistemas fito-pedológicos (wetlands construídos), como todos os
outros sistemas para tratamento de esgotos, apresentam vantagens e desvantagens, conforme
apresentado na Tabela 4 (COURACCI FILHO et al., 1999).
Tabela 4: Vantagens e desvantagens da utilização de sistemas fito-pedológicos.
VANTAGENS DESVANTAGENS
Baixo custo de construção Alta demanda de área
Fácil operação e manejo Necessidade de substrato, como brita e areia
Remove satisfatoriamente matéria orgânica
e sólidos suspensos, nitrogênio e fósforo
Susceptibilidade a entupimentos dos
espaços vazios do substrato
Considerável redução de patógenos Necessidade de manejo das macrófitas
40
Pode-se acrescentar, como mais uma vantagem, a possibilidade de
utilização da biomassa produzida no sistema pelo homem para vários fins econômicos, tais
como:
- alimentação humana e animal;
- fertilizantes para agricultura e piscicultura;
- nas indústrias;
- construção civil.
4.4.4.6. Pesquisas com sistemas fito-pedológicos (wetlands)
Os primeiros experimentos utilizando wetlands naturais foram
realizados na Alemanha, em 1952, no Max Planck Institute (WILLIAMS, 1993).
No Brasil, os primeiros estudos com wetlands naturais foram
resultados de observações feitas na Amazônia. Com relação aos sistemas fito-pedológicos
(wetlands construídos), no ano de 1982 Salati e colaboradores construíram o primeiro sistema
em Piracicaba-SP, onde obtiveram resultados satisfatórios (SALATI JR et al., 1999)
Conte et al. (1992) observaram que as plantas Taboa (Typha latifólia),
Junco (Juncus selloviamus) e Lírio do Brejo (Hedychium coronarium) têm a capacidade de
reter espécies químicas dissolvidas (fósforo e potássio) presentes no esgoto doméstico, além
de reduzir significativamente as taxas de DBO, DQO e material sólido em suspensão.
Leopoldo e Conte (1996) avaliaram a eficiência de sistemas fito-
pedológicos no tratamento de esgoto doméstico proveniente de uma pequena comunidade
rural. O sistema possuía um tanque de decantação seguido por três sistemas fito-pedológicos,
que utilizaram substrato composto por solo e areia grossa. Nesses sistemas foram cultivadas as
seguintes macrófitas: Juncus sellovianus, Typha sp e Hedychium coronarium. Como
resultados, os autores observaram reduções nas seguintes variáveis: DBO (89%), material
sólido em suspensão (92%), matéria graxa (89%), turbidez (79%), DQO (67%), fosfato (49%)
e nitrogênio amoniacal (44%). Ainda, houve acréscimo nas concentrações de cálcio e ferro no
efluente após a passagem pelo sistema de tratamento.
41
Lima (1998) avaliou o desempenho de um sistema composto por um
reator anaeróbio (UASB) seguido por três sistemas fito-pedológicos (wetlands) dispostos em
série e cultivados com Typha sp no tratamento de esgoto doméstico. Quanto à eficiência do
sistema, o UASB obteve reduções da DQO de 10 a 40% e aumento dos sólidos supensos de
270 mg L
-1
do afluente para 350 mg L
-1
no efluente. Quanto aos sistemas fito-pedológicos,
somente o primeiro funcionou corretamente, pois os outros não tiveram efluente suficiente
para funcionamento. Segundo o autor, isso ocorreu devido à alta taxa de evapotranspiração. O
Sistema que funcionou corretamente apresentou redução do nitrogênio total Kjeldahl de 95
para 75 mg L
-1
e amônia de 62 para 60 mg L
-1
. Houve certo aumento de nitrato de 0 para 0,05
mg L
-1
indicando, juntamente com os valores de nitrogênio, nitrogênio total Kjeldahl e amônia
que ocorreram os processos de amonificação, nitrificação e desnitrificação nos sistemas fito-
pedológico.
Mansor (1998) estudou a eficiência de quatro Sistemas fito-
pedológicos (wetlands) de fluxo subsuperficial no tratamento do efluente de uma lagoa de
estabilização. Dois destes Sistemas utilizaram brita n
o
3 e n
o
4 como substrato e foram
cultivados com Typha latifólia L. e Typha dominguesis Pers. Os demais sistemas utilizaram
brita n
o
3 como substrato, sendo que um não foi vegetado e o outro foi cultivado com
Eleocharis fistusola. Os sistemas apresentaram bons resultados na remoção de nutrientes,
sendo que o que utilizou brita n
o
3 e foi cultivado, apresentou os melhores resultados para o
parâmetro DQO, obtendo redução de 82,7 %.
Phili et al. (1999) avaliaram a eficiência de um sistema de tratamento
composto por um tanque séptico seguido de sistema fito-pedológico (wetland) retangular de
fluxo subsuperficial. O sistema fito-pedológico utilizou como substrato uma mistura de palha
de arroz, areia e brita e foi cultivado com Zizaniopsis bonariensis. Os resultados obtidos
mostraram que o sistema promoveu a redução, da DQO (33%), de nitrogênio total (78%) e de
fósforo total (72%).
Valentim (1999) estudou um sistema formado por um reator
compartimentado com três câmaras em série, seguido de sistemas fito-pedológicos (Leitos
Cultivados). Este sistema utilizou seis sistemas fito-pedológicos de fluxo subsuperficial, sendo
três de forma quadrada (um não cultivado, um cultivado com Thypha sp. e outro cultivado
com Eleocharis sp) e três de forma retangular (um não cultivado, um cultivado com Thypha
42
sp. e um cultivado com Eleocharis sp.) Todos os sistemas fito-pedológicos utilizaram brita n
o
2 como substrato. O sistema quadrado e cultivado com Eleocharis sp apresentou os melhores
resultados de redução das variáveis: Sólidos Suspensos (91 a 97%), Coliformes Totais (59 a
96%), nitrogênio Total Kjeldahl (35 a 90%) e fósforo total (.41 a 65%). O sistema retangular
cultivado com Eleocharis sp apresentou resultados melhores para DQO (70 a 97%) e E. coli
(94 a 97%) enquanto que o sistema quadrado cultivado com Typha sp apresentou o melhor
resultado para nitrato: (71 a 83%).
Ide et al. (2000) avaliaram a utilização de sistemas fito-pedológicos
(wetlands) de fluxo subsuperficial no pós-tratamento de efluentes de matadouros provenientes
de lagoas de estabilização. Os sistemas fito-pedológicos foram vegetados com a gramínea
Capim Tangola, que é um híbrido da Brachiaria arrecta (Tanner grass) com Brachiaria
mutica (angola). Como substrato foi utilizado pedra brita. O experimento foi conduzido num
matadouro localizado na cidade de Rochedo/MS e os resultados obtidos apresentaram
eficiência na remoção das seguintes variáveis: DBO (40,3%), DQO (49,1%), Fósforo total
(37,8%), Nitrogênio amoniacal (55,5%), Tubidez (36,3%), sólidos sedimentáveis (> 90%).
Para o nitrato, os resultados obtidos apresentaram acréscimo na ordem de 80% e, segundo os
autores, ocorreu devido à decomposição de partes do vegetal com conseqüente acúmulo de
matéria orgânica junto ao solo, que favorece a nitrificação.
Souza et al. (2000) estudaram a eficiência de sistema fito-pedológico
(wetlands) na remoção de matéria orgânica, formas de nitrogênio e fósforo de esgoto
doméstico. O efluente antes de ser conduzido ao sistema fito-pedológico foi previamente
tratado em um reator anaeróbio de manta de lodo (UASB). Foram avaliados quatro sistemas
fito-pedológicos, sendo três cultivados com Junco (Juncus sp.) e um não cultivado (controle).
Em todos os sistemas, o substrato utilizado foi a areia grossa. Todos os sistemas foram
operados com diferentes cargas hidráulicas: 4,5; 3,3 e 2,3 cm dia
-1
e segundo os autores, os
resultados obtidos durante as vinte e seis semanas de operação foram promissores, pois foram
observadas eficiências médias de remoção de matéria orgânica (DQO) entre 76 e 84%, para
cargas aplicadas variando de 6,58 a 14,2 g DQO m
-2
dia
-1
. Na remoção de nutrientes,
verificou-se a produção de efluentes com concentrações médias de 6,1 mg N-NH
4
+
L
-1
e com
relação ao nitrogênio total: 7,6 NTK mg L
-1
com remoção entre 86 e 87%. Para fósforo total, o
43
sistema fito-pedológico, operando com carga hidráulica de 2,3 cm dia
-1
, proporcionou 100%
de remoção.
Collaço (2001) comparou a eficiência de sistemas fito-pedológicos
(wetlands) cultivados com Typha sp, utilizando substratos diferentes no tratamento de esgoto
doméstico. Em um dos sistemas foi utilizado como substrato pneu picado e no outro brita n
o
.
3. O sistema que utilizou brita como meio suporte apresentou acréscimo somente para a
variável fósforo e remoção para as demais, ou seja, DBO (45,06%), DQO (71,54%), Sólidos
Suspensos (36,27%), nitrato como NO
3
-
- N (12,96%), Coliformes Totais (59,25%), E. coli
(81,93%) e Turbidez (37,47%). O sistema com substrato composto com pneu picado também
apresentou acréscimo para fósforo e taxas de remoção para as demais variáveis, sendo; DBO
(46,20%), DQO (57,46%), Sólidos Suspensos (74,52%), NO
3
-
- N (74,07%), Coliformes
Totais (67,36%), E. coli 89,77% e Turbidez (72,81%). O autor verificou diferença
estatisticamente significativa apenas para os parâmetros pH, N-NO
3
-
e turbidez, sendo que o
sistema fito-pedológico que utilizou pneu picado apresentou melhores resultados para N-NO
3
-
e turbidez.
Hussar (2001) investigou a eficiência de um sistema composto por
reator anaeróbio compartimentado seguido por dois sistemas fito-pedológicos (wetlands)
retangulares de fluxo subsuperficial dispostos em série, no tratamento de dejetos suínos. Os
sistemas utilizaram como substrato brita n
o
3 e foram cultivados com Typha sp. Os resultados
obtidos apresentaram reduções para as seguintes variáveis: DQO (31,87% a 51,33%); sólidos
sedimentáveis (100%); sólidos suspensos (10,55% a 67,87%); nitrogênio total Kjeldahl
(9,09% a 71,43%); nitrogênio amoniacal (14,29% a 70,59%), fósforo total como PO
4
3-
(33,60%). Segundo o autor, a eficiência do sistema foi abaixo daquela encontrada na literatura
apresentando, ainda, fitotoxidez das macrófitas, provavelmente devido às altas concentrações
de sais nitrogenados presentes nas águas residuárias.
Entretanto, para Tobias (2002) que avaliou sob, dois tempos de
detenção hidráulica, 10,76 e 21,52 dias, a utilização de um sistema formado por um reator
anaeróbio, composto por quatro câmeras em série, seguido por dois sistemas fito-pedológicos
retangulares de fluxo subsuperficial, também dispostos em série, cultivados com Typha sp.,
utilizando brita n
o
3 como meio suporte, no tratamento de dejetos suínos, o sistema apresentou
44
bons resultados, destacando-se que o tempo de detenção hidráulica não influenciou
significativamente nos resultados.
Londe (2002) avaliou a eficiência da filtração lenta no tratamento do
efluente de leitos cultivados (sistema fito-pedológico). De acordo com o autor, o emprego dos
leitos cultivados associados à filtração lenta se mostra como uma alternativa bastante viável,
tanto economicamente quanto tecnologicamente, para o tratamento e reutilização de esgoto.
Van Kaik (2002) avaliou a eficiência de um sistema fito-pedológico
(wetland) no tratamento de esgoto doméstico proveniente de uma residência. Nesse sistema
foram utilizados como substrato, areia e conchas de ostras e como espécie vegetal foi utilizado
o Capim Serra (Cladium mariscus). Como resultados foram obtidos reduções da DQO
(81,6%), DBO (83,9%), Nitrogênio Kjeldahl (22%) e nitrogênio amoniacal (16,7%), bem
como aumento no fosfato total. Segundo o autor, as reduções de coliformes fecais e totais não
foram significativas.
Sousa (2003) avaliou o desempenho de dois sistemas fito-pedológicos
(wetlands) de fluxo subsuperficial no tratamento de esgoto doméstico. Em um dos sistemas foi
utilizado substrato composto por brita e no outro por brita e pneu picado. Os dois sistemas
foram cultivados com Typha sp. Os resultados obtidos mostraram que os sistemas foram
eficientes na remoção das seguintes variáveis: Sólidos suspensos totais (52,11 e 51,67%),
Turbidez (63,22 e 61%), nitrato (68 e 74,44%), coliformes totais (78,33 e 82,56%) e
coliformes fecais (82,89 e 91%). No entanto o sistema foi pouco eficiente na remoção da DQO
(32 e -12,12%) e apresentou acréscimo de fósforo total (-4,56 e -7,33%) e nitrogênio
amoniacal (-10,56 e -7,22%).
Costa et al (2003) avaliaram a eficiência de cinco sistemas fito-
pedológicos, sendo quatro vegetados e um não vegetado (testemunha) sobre um mesmo
substrato composto por pedra britada. O sistema foi alimentado com água de um córrego
poluído pelo lançamento de esgotos domésticos. Após sete meses de análise, os sistemas fito-
pedológicos vegetados apresentaram melhor desempenho, com taxa de remoção de 88,4 %
para a variável DBO e 99,96% para coliformes fecais. Apesar do desempenho dos sistemas
vegetados terem sido melhores, não foram identificadas diferenças significativas entre os
resultados obtidos nos sistemas vegetados e não vegetado.
45
Valentim (2003) avaliou a eficiência do tratamento de esgoto
doméstico proveniente de um tanque séptico modificado por sistemas fito-pedológicos (Leitos
Cultivados) de fluxo subsuperficial. Como resultados, o autor observou que o sistema
apresentou boa capacidade de redução da DQO (48 a 77%), Sólidos Suspensos Totais (40 a
81%) e Turbidez (39 a 85%) e limitada para nitrogênio, fósforo, Coliformes Totais e E. coli.
Ainda de acordo com o autor, o efluente final apresentou potencial de reuso agrícola devido
aos baixos valores de Sólidos suspensos Totais, Turbidez e certa quantidade de nitrogênio.
Hussar et al. (2004) avaliaram a eficiência de sistemas fito-pedológicos
(wetlands) de fluxo subsuperficial na remoção de macronutrientes presentes em águas
residuárias de tanques de piscicultura. Nesse sistema foi implantada, em monocultivo a
macrófita, emergente Typha spp sob substrato composto de pedra brita n
o
3. Os resultados
obtidos apresentaram as seguintes taxas de remoção, em média: nitrogênio total (36,15%);
fósforo total (43,30%), enxofre (28,20%), potássio (31,61%), magnésio (16,20%). Ainda em
relação aos resultados, os autores concluíram que estes foram inferiores aos de outros
trabalhos para a variável nitrogênio total, satisfatórios para o fósforo total e apresentaram
baixo desempenho na remoção de enxofre, cálcio, magnésio e potássio.
Mazzola et al. (2005) avaliaram o desempenho de três sistemas fito-
pedológicos (wetlands) no tratamento de esgoto doméstico proveniente de Reator Anaeróbio
Compartimentado (RAC), constituído de duas câmaras em série. A unidade experimental, em
escala piloto, foi instalada na Faculdade de Engenharia Agrícola - UNICAMP, Campinas, SP,
Brasil. O efluente do RAC foi tratado em três sistemas fito-pedológicos sendo, dois cultivados
com macrófitas (gêneros Typha sp. e Eleocharis sp.) e um utilizado como controle (não
cultivado). Os leitos, com 2,0 m
3
cada um e brita n
o
2 (24 – 35 mm) como meio suporte,
operaram com fluxo vertical por batelada (com tempos de reação de 24, 48, 72 e 96 h). Os
resultados obtidos apresentaram que o aumento do tempo de reação (até 72 h) foi
acompanhado pelo aumento de remoção de turbidez, DQO, fósforo e nitrato. O melhor
desempenho de remoção de fósforo total foi obtido no sistema vegetado com Typha sp para os
tempos de 72 e 96 h, respectivamente, de 30 e 25%.
Brasil et al. (2005) avaliaram a eficiência de quatro sistemas fito-
pedológicos (wetlands), de fluxo subsuperficial no tratamento de esgoto doméstico
provenientes de um tanque séptico. Os sistemas foram cultivados com Typha sp sobre
46
substrato composto por pedra brita n
o
0. O sistema foi alimentado com diferentes taxas médias
de carga orgânica volumétrica – TCO (116, 164 e 210 g m
-3
d
-1
de DQO) sob dois tempos de
residência hidráulica, 1,9 e 3,8 dias. As porcentagens de remoção da carga poluidora nas
diferentes concentrações não diferenciaram e em relação ao tempo de residência hidráulica. Os
melhores resultados foram obtidos com o tempo de 3,8 dias. O sistema de tratamento
apresentou-se eficiente na remoção das seguintes variáveis: DQO (90±3 %), DQO Solúvel
(85±6%), SST (91±10 %), turbidez (86±10%), N-Total (57±14 %), P-Total (48±35 %),
potássio (52±29 %), coliformes totais (99,8±0,2%) e coliformes fecais (99,9±0,1%).
Abrahão (2006) avaliou a eficiência de sistemas fito-pedológicos
(wetlands) no tratamento de águas residuárias provenientes de indústrias de laticínios. O
sistema proposto pelo autor era composto de tanques vegetados com Cynodon spp (Capim
Tifton 85) e Pennisetum pupureum Schum (Capim Elefante cv Napier) e tanques não
vegetados. Em ambos os tanques, o substrato utilizado foi brita zero. Como resultado o autor
verificou que os sistemas foram eficientes na remoção de DBO, DQO, SST, ST e do
nitrogênio. Entretanto não se mostraram eficientes na remoção de fósforo, potássio e sódio.
Ainda, segundo o autor, para os parâmetros DBO, DQO, ST, SST e NA o desempenho dos
tanques vegetados e não vegetados foram semelhantes.
Pereira et al. (2007) avaliaram o desempenho de um sistema fito-
pedológico (wetland) como pós-tratamento de águas residuárias doméstica provenientes de
uma lagoa facultativa, instalada na cidade de Parelhas/RN para fins de fertirrigação. Na
construção do sistema foram utilizados, como substrato, rejeitos de telhas cerâmicas lavadas e
como macrófita, foi cultivado o Capim Andrequice (Echinocloa cruss Gali (L)). Os resultados
obtidos apresentaram eficiência na remoção das seguintes variáveis: DQO (73%), SS (85%),
nitrogênio (3%), coliformes termotolerantes (94%) e 100% na redução de ovos de helmintos.
Para a variável fósforo total, os resultados apresentaram acréscimo de 57% em média, que
segundo os autores, foi provocado pela saturação do substrato com precipitação de compostos
de fósforo.
Almeida et al. (2007) avaliaram a eficiência de varias espécies vegetais
na purificação de esgoto doméstico, utilizando sistemas fito-pedológicos (wetlands) de fluxo
subsuperficial descendente. O sistema estudado consistiu de um tratamento primário e
posterior tratamento pelos sistemas fito-pedológicos. Foram utilizadas as espécies vegetais:
47
taboa (Typha angustifólia L.), lírio-do-brejo (Hedychium coronarium J Konig), conta-de-
lagrima (Coix lacryma-jobi L) e capim-angola (Urochloa mutica (Forssk) T.Q. Nguyen).
Como substrato foram utilizadas combinações dos seguintes materiais: areia, fibra seca de
casca de coco verde, substrato de fibra de coco, casca de arroz carbonizada e conchas de ostras
marinhas. Os resultados obtidos para o tratamento total foram: reduções das seguintes
variáveis: DBO (87,5%), DQO (86,0%), Nitrogênio amoniacal (30,0%), Nitrato (26,6%),
Fosfatos (55,1%), coliformes totais (98,3%) e coliformes Fecais (98,5%) e aumento na
concentração de Nitrito (30,1%).
4.4.4.6.1. Pesquisas com sistemas fito-pedológicos na Fazenda Lageado
Na Faculdade de Ciências Agronômicas da UNESP, Campus Botucatu,
SP, as pesquisas envolvendo o tratamento fito-pedológico de efluentes sanitários gerados por
uma pequena comunidade rural vêm apresentando resultados promissores, conforme pode ser
verificado em Leopoldo e Conte (1997), Guimarães e Conte (1997), Conte et al. (1998),
Piedade et al. (1999).
Conte et al. (1998) observaram a redução de 92% da carga poluidora
representada pela DQO, bem como 77% e 71% para a Turbidez e sólidos em suspensão
respectivamente quando submeteu o efluente sanitário de uma pequena comunidade rural a um
sistema constituído por Taboa (Thypha spp.) implantada sobre leito filtrante de camadas de
areia grossa, solo e casca de arroz.
Sobre leito filtrante composto por solo arenoso e casca de arroz,
Leopoldo et al. (1999) investigaram os efeitos depuradores das plantas de Juncus sellovianus e
capim Coast cross no tratamento de esgotos domésticos, previamente decantado e submetido à
pré-filtragem em leito de pedra britada n
o
01. Os resultados obtidos foram satisfatórios na
remoção de DQO, detergentes, turbidez e sólidos totais.
Leopoldo et al. (2000) avaliaram a eficiência de sistemas fito-
pedológicos (wetlands) no tratamento de esgoto doméstico. O sistema estudado foi composto
de um conjunto de três tanques de decantação, pré-filtragem em leito de pedra brita e sistemas
de fito-pedológicos, sendo dois cultivados com as macrófitas Juncus sellovianus e
48
Eschinocloa cruz e um terceiro utilizado como testemunha. Os resultados obtidos
apresentaram redução de 83 a 85% na DQO, aumento nos valores da condutividade elétrica,
redução para a turbidez e o pH manteve-se constante em todas as etapas do tratamento.
Arantes (2002) avaliou a eficiência de um sistema composto por lagoas
de maturação com Eicchornia crassipes (aguapé) no polimento de efluentes provenientes de
sistemas fito-pedológicos. Segundo o autor, as lagoas de maturação se mostraram eficientes no
aumento de OD, redução da DQO (45,8%), da turbidez (57%), de sólidos (17,7%), da DBO
(15,1%) e diminuição da condutividade elétrica, entretanto, observou-se em alguns meses
aumento na concentração de nutrientes, que provavelmente, ocorreram devido à decomposição
das plantas nas lagoas.
Guimarães et al. (2000) compararam a eficiência de dois sistemas fito-
pedológicos, cultivados com as plantas Juncus sellovianus e Eschinocloa cruz e substrato
composto por casca de arroz, solo e brita n
o
1 no tratamento de esgoto doméstico proveniente
de uma pequena comunidade rural instalada na Fazenda Lageado. Os resultados mostraram
que a planta Juncus destacou-se por promover a redução da maioria das espécies químicas
estudadas: 44% (P), 17% (K), 60% (S) e 100% (Cu e Zn). Segundo os autores, os resultados
promissores obtidos aliados ao baixo custo para implementação do sistema e a simplicidade
em sua manutenção possibilitam a indicação deste sistema para pequenas comunidades ou na
zona rural.
Guimarães (2002) avaliou a eficiência do tratamento de esgoto
doméstico através de um sistema combinado composto por Reator anaeróbio horizontal de
leito fixo (RAHLF) e sistema fito-pedológico. Segundo o autor, o sistema fito-pedológico foi
importante como polimento do efluente dos reatores, diminuindo a concentração dos
poluentes.
Tomazela (2006) avaliou a eficiência de três sistemas de tratamento de
esgoto, sendo um sistema constituído por: tanque de sedimentação e sistema fitológico, outro
por: tanque de sedimentação, filtros anaeróbios e sistema fito-pedológico e outro por: tanque
de sedimentação, reatores anaeróbios horizontais de leito fixo e sistema fito-pedológico. Os
resultados obtidos para o sistema que utilizou tanque de sedimentação, filtros anaeróbios e
sistemas fito-pedológicos apontaram eficiência do sistema na remoção da DQO (70,3 a 89%),
Sólidos em suspensão (61 a 82%) e fósforo total (46,1 a 69,2%). No entanto, o sistema
49
apresentou aumento na concentração de nitrogênio (2,3 a 23,2%). Com relação aos valores de
pH, estes apresentaram–se numa faixa adequada para o processo de digestão anaeróbia
variando de 6,02 a 7,34.
50
5. MATERIAL E MÉTODOS:
5.1 Localização da estrutura experimental
O experimento foi realizado na estação de tratamento de esgoto
implantada nas dependências da Fazenda Experimental Lageado, em área pertencente à
Faculdade de Ciências Agronômicas – FCA/UNESP, município de Botucatu – SP,
coordenadas 22 55’S, 48 26’ W.
A referida estação de tratamento de esgoto trata os despejos de uma
pequena colônia de trabalhadores constituída por 11 casas e 60 habitantes localizada próxima à
estação.
5.2 Estrutura do sistema de tratamento
A Figura 13 mostra de forma esquemática o sistema proposto de
tratamento de esgotos por sistemas fito-pedológico.
51
Figura 13: Esquema da estrutura de tratamento de esgoto por Sistema fito-pedológico.
A seguir serão detalhadas as etapas do sistema utilizado:
5.2.1 Coleta e condução do esgoto até a estação
A coleta dos esgotos gerados pelos moradores da colônia é feita
através de duas redes constituídas de tubos de PVC com diâmetro de 4” (quatro polegadas).
Estas duas redes possuem aproximadamente 150 metros e na sua
extensão estão instaladas caixas de inspeção com a finalidade de verificar e reparar possíveis
entupimentos.
O esgoto é conduzido até a estação de tratamento por diferença de
nível (gravidade).
52
5.2.2 Caixa de equalização do esgoto bruto
Na estação de tratamento está instalada uma caixa de cimento amianto
de 500 litros para a equalização do esgoto coletado nas duas redes. Esta caixa tem a finalidade
de receber o esgoto das duas redes de captação, misturá-los e encaminhá-los para a próxima
etapa do tratamento (caixas de decantação) através de um tubo de PVC com diâmetro de
4”(quatro polegadas) que conduz o esgoto até a próxima etapa do tratamento por diferença de
nível.
5.2.3 Caixas de decantação
Após a etapa de equalização, os esgotos são conduzidos a um conjunto
de quatro caixas de decantação, construídas de material de cimento amianto, com capacidade
de 1000 litros. Estas caixas estão interligadas entre si e em série (Figura 14). Nesta etapa do
tratamento há predominância de mecanismos físicos de sedimentação e decantação, com
depósito de lodo de esgoto na porção inferior das caixas e retenção de materiais sólidos
orgânicos do afluente. Para facilitar essa retenção, foram instalados no meio destes tanques
peneiras com orifícios de diâmetro de 5,0 cm no primeiro tanque e 0,05cm nos demais
tanques. Na saída da última caixa conta-se também com uma peneira de 0,03cm. (Figura 14).
53
Figura 14: Caixas de decantação.
5.2.4 Divisor de Fluxo
Na última caixa de decantação existe um divisor de fluxo que tem a
finalidade de derivar o esgoto em três linhas distintas de tratamento (Figura 15).
Na linha utilizada para este trabalho há um controlador de vazão,
responsável em manter a vazão do efluente compatível com a condutividade hidráulica
desejada para os diversos sistemas fito-pedológicos (Figura 15). Deste controlador, saem
quatro redes de tubos de PVC com diâmetro de 2” (duas polegadas) que conduzem o efluente
por diferença de nível até um conjunto de quatro caixas de brita.
Peneiras Metálicas
para a separação
do material mais
grosseiro
54
Figura 15: Divisor de fluxo e dispositivo para o controle da vazão.
5.2.5 Caixas de brita
As caixas de brita foram construídas de material de cimento amianto e
possuem capacidade para 1000 litros. Nestas caixas, o efluente passa através de um leito
filtrante constituído de britas n
o
1, de aproximadamente 50 cm de altura (Figura 16). Estas
caixas têm por finalidade reter partículas não retidas nas caixas de decantação, conduzindo um
efluente com menos sólidos suspensos para a etapa seguinte do tratamento. Na parte inferior
destas caixas foram instalados sistemas para a drenagem do efluente. Estes sistemas são
constituídos de tubos de PVC com diâmetro de 2” (duas polegadas) perfurados e instalados na
parte inferior das caixas de brita. Na saída desses drenos estão conectados tubos de PVC de
mesmo diâmetro que conduzem o efluente para os sistemas fito-pedológico.
55
A Figura 16 mostra de forma esquemática as caixas de brita.
Figura 16: Caixa com leito filtrante de pedra britada.
A Figura 17 mostra uma fotografia das caixas de brita
Figura 17: Caixas com pedras britas n
o
01.
56
5.2.6 Sistemas Fito-pedológicos
Após os tratamentos preliminares (decantação + filtração), o efluente é
conduzido a um conjunto de quatro tanques denominados de sistemas fito-pedológicos, sendo
três vegetados e um sem vegetação que foi utilizado como testemunha.
Os sistemas vegetados foram preparados em tanques cilíndricos
construídos de material de cimento amianto, com dimensões de 1,23 m de diâmetro e 0,82 m
de altura, enquanto que o sistema não vegetado foi preparado num tanque retangular,
construído também de material de cimento amianto, com dimensões de 1,10 m de largura, 0,90
m de comprimento e 0,82m de altura. Na parte inferior destes tanques há um sistema para a
drenagem do efluente. Este sistema é constituído por um tubo de PVC com diâmetro de 2”
(duas polegadas) perfurado e instalado na parte inferior dos tanques. Na saída deste tubo existe
um controlador de vazão, que é um tubo de PVC móvel com diâmetro de 1” (uma polegada),
com a função de regular a vazão de saída dos efluentes (controle do freático)
A Figura 18 apresenta os sistemas de drenagem e controle do freático
utilizado nos sistemas fito-pedológico.
Figura 18: Sistema de drenagem e controle do freático utilizado nos sistemas fito-
pedológicos.
57
5.2.6.1 Substrato
Nos tanques vegetados e no tanque testemunha, o substrato utilizado
foi disposto em camadas e foi constituído de: pedra brita, que teve a finalidade de proteger o
sistema de drenagem, evitando o entupimento do mesmo; pedregulho, que teve como objetivo
facilitar o escoamento do efluente através do substrato e servir como base para a formação do
biofilme microbiano (responsável pela degradação da matéria orgânica) e finalmente uma
mistura de areia e palha de café, na proporção de duas partes de areia para uma de palha de
café que teve como finalidade servir de sustentação e fixação para as macrófitas e também
base para a formação do biofilme. A proporção de cada componente na formação do substrato
está descrita nas Figuras 19 e 20.
A escolha dos materiais que constituíram o substrato levou em
consideração a utilização de materiais alternativos que ainda não tivessem sido pesquisados,
facilidade na obtenção do material e custo.
Figura 19: Composição do Tanque testemunha.
58
Figura 20: Composição dos tanques vegetados.
A Figura 21 mostra o sistema fito-pedológico utilizado como
testemunha que foi preparado apenas com o substrato.
Figura 21: Tanque testemunha.
59
5.2.6.2 Macrófitas
Nos sistemas vegetados foram implantadas três espécies de macrófitas:
Juncus sellovianus (Junco), Brachiaria arrecta (Brachiaria) e Vetiveria zizanoides l.
(Patcholi). A princípio, a escolha destas três macrófitas ocorreu devido aos sistemas
radiculares das mesmas serem bastante desenvolvidos. Além dessa característica, o Junco foi
escolhido, por ter apresentado bons resultados em pesquisas anteriores na mesma estação.
A seguir será feita uma breve caracterização das macrófitas utilizadas:
Juncus sellovianus (Figura 22):
Nome científico: Juncus sellovianus
Nome comum: Junco
Descrição: Macrófita pertencente a família Juncaceae que são plantas com rizomas de
características palustres e que tem a propriedade de depuração da matéria orgânica, além de
liberar enzimas que podem agir na eliminação de coliformes fecais (LEOPOLDO; CONTE,
1996).
Figura 22: Foto do Tanque vegetado com Juncus sellovianus.
60
Brachiaria arrecta (Figura 23):
Nome científico: Brachiaria arrecta Stent. Sin Brachiaria radicans Napper
Nome comum: “Tanner Grass”, Brachiaria
Origem: África Equatorial
Descrição: Planta perene, dotada de rizomas, folhas com lâminas lanceoladas com ápice
acuminado de 10 a 14 cm de comprimento por 1,5 a 2,5 cm de largura de cor verde-amarelada
brilhante e glabra. Inflorescência racimosa terminal com 15 a 22 cm de comprimento e 8 a 12
racemos espiciformes com 4 a 7 cm de comprimenrto. Espiguetas bifloras, em fila dupla ao
longo da ráquis com 4 mm de comprimento. Segunda flor hemafrodita. O aspecto geral da
vegetação assemelha-se a taquarinhas.
Características Agronômicas: Gramínea bastante agressiva, vegetando de preferência em
locais úmidos ou alagados, pouco exigente em solos, vegetam em regiões de altas
temperaturas e umidade elevada (ALCÂNTARA; BUFARAH, 1998).
Figura 23: Tanque vegetado com Brachiaria arrecta.
61
Vetiveria zizanoides l (Figura 24):
Nome científico: Vetiveria zizanoides
Nome comum: Patchouli, capim-vetiver, capim de cheiro.
Origem: Continente Indiano.
Descrição: Planta herbácea, perene, cespitosa (em moita) que chega a atingir cerca de 2 m de
altura e com raízes que podem penetrar até 3 m de profundidade. É também o nome dado ao
óleo essencial dela extraído que poderá agregar valor econômico. É uma planta próxima de
outras ervas aromáticas como o capim-limão (Cymbopogon citratus) e a Palmarosa
(Cymbopogon martinii). Propaga-se principalmente de forma vegetativa (assexuada) já que a
maior parte das variantes cultivadas produzem pequenas quantidades de semente ou,
simplesmente, não a produzem porque não florescem. Pode ter uma longevidade de até 50
anos (TRUONG, 2002).
Figura 24: Tanque vegetado com Vetiveria zizanoides.
62
5.3 Amostragem
As coletas de amostras dos efluentes foram efetuadas mensalmente no
período de abril de 2006 a fevereiro de 2007, sendo realizadas nas segundas quartas feiras do
mês de referência e no horário das 8:00 às 10:00 hs, perfazendo um total de 10 amostras
coletadas. Apenas as coletas destinadas à determinação das variáveis Coliformes Totais e E.
coli tiveram inicio em Agosto de 2006 e terminaram em fevereiro de 2007.
O esquema a seguir indica os locais onde foram coletadas as amostras
para as análises:
E: Efluente após a caixa de decantação (Bruto);
E 1: Efluente após as caixas de Brita (neste caso foi realizada amostragem
composta das quatro caixas de brita);
E 2: Efluente após a caixa Testemunha;
E 3: Efluente após a caixa com Junco;
E 4: Efluente após a caixa com Brachiaria;
E 5: Efluente após a caixa com Patcholi;
Figura 25: Localização dos pontos de amostragem.
63
5.4. Procedimento de coleta e preservação das amostras
As amostras destinadas às determinações físico-químicas e espécies
químicas foram coletadas em frascos de polietileno limpos, os quais foram previamente
lavados com o mesmo efluente a ser coletado visando à eliminação de possíveis
contaminantes. Após a coleta, essas amostras foram encaminhadas ao Laboratório de Recursos
Hídricos do Departamento de Engenharia Rural da FCA/UNESP onde foram realizadas as
análises.
Para a determinação microbiológica, as coletas foram realizadas em
frascos de vidro esterilizados, conservadas em gelo e encaminhadas imediatamente ao
Departamento de Micro e Imunologia /IB para análise. As amostras foram analisadas no
mesmo dia ou no dia seguinte à coleta. Quando as amostras foram analisadas no dia seguinte
elas foram armazenadas em refrigerador.
5.5. Variáveis estudadas
5.5.1. Dados pluviométricos
Os dados pluviométricos do período de estudo foram obtidos junto ao
Departamento de Recursos Naturais da FCA/UNESP – Campus de Botucatu.
5.5.2. Vazão
Para a obtenção da vazão no sistema, foram utilizados uma proveta e
um cronômetro digital, onde, através do método volumétrico, quantificou-se o fluxo do
efluente por unidade de tempo, nos pontos de amostragem.
5.5.3 Temperatura da água e do ar
As temperaturas da água e do ar foram medidas no momento da coleta
através de um termômetro de mercúrio com escala de –10 a 50ºC e graduação 0,1°C.
64
5.5.4. Tempo de detenção hidráulica
O tempo de detenção hidráulica foi calculado através da fórmula
(ANDRADE NETO; CAMPOS, 1999):
THD = (Volume do reator (m
3
)) / (Vazão média diária (m
3
dia
-1
)).
5.5.5 Condutividade Elétrica (CE)
A CE foi determinada através de Condutivímetro DM 31 (digital), da
Digimed, e corrigida para a temperatura de 25°C, cuja unidade é µS.cm
1
(micro Siemens por
centímetro).
5.5.6 Potencial Hidrogeniônico (pH)
As leituras de pH nas amostras foram realizadas utilizando-se pHmetro
Digimed, modelo DMPH-2, com eletrodo de vidro combinado.
5.5.7 Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO)
A DBO foi determinada pelo método da diluição e incubação a 20
o
C -
5 dias (APHA, 2005).
5.5.8 Demanda Química de Oxigênio (DQO)
Esta análise foi realizada com a digestão da amostra com dicromato de
potássio em um reator DQO HACH, seguida de determinação colorimétrica no
espectrofotômetro DR/2010 (HACH) na faixa de 0 a 150mg L
-1
e desvio padrão de ± 2,7 mg L
-
1
, conforme descrito em HACH (1996). Método aprovado pelo USEPA dos Estados Unidos
para monitoramento de corpos receptores e de lançamentos de ETE.
65
5.5.9 Turbidez
A turbidez foi determinada através de leitura direta no equipamento
espectrofotômetro DR/2010 (HACH), através do método de radiação atenuada que fornece
valores de 0 a 4400 FAU. Este método é adaptado da ISSO 7027, sendo sua leitura FAU
equivalente a UNT (Unidade Nefelométrica de Turbidez). Os procedimentos experimentais
estão descritos em HACH (1996).
5.5.10 Sólidos Sedimentáveis (SS)
Análise realizada no cone Imhoff, segundo o Standard Methods
(APHA, 2005), fornecendo leituras em mL L
-1
.
5.5.11 Fósforo Total
Análise realizada pelo método do reagente PhosVer3 (HACH) com
digestão em persulfato ácido no reator HACH para DQO e posterior determinação
colorimétrica no espectrofotômetro DR/2010 (HACH) que fornece leituras em PO
4
3-
, P e P
2
O
5
.
Este método é aceito pelo USEPA dos Estados Unidos para monitoramento de corpos
receptores e de lançamentos de ETE e seus procedimentos encontram-se em HACH (1996).
5.5.12 Nitrogênio
5.5.12.1. Nitrogênio - Nitrato
Análise realizada pelo método do reagente NitraVer5 (HACH) e
posterior determinação colorimétrica no espectrofotômetro DR/2010 (HACH), com resultados
de 0 a 5mg L
-1
de N-NO
3
-
. Este método ainda fornece resultados em NO
-3
. Os procedimentos
experimentais estão descritos em HACH (1996).
66
5.5.12.2. Nitrogênio - Nitrito
Análise realizada pelo método 8507 (Diazotization Chromotropic Acid
Method) (HACH) e posterior determinação colorimétrica no espectrofotômetro DR/2010
(HACH), com resultados de 0 a 5mg L-1 de N-NO
2
-
e expressos também na forma de NO
2
-
e
NaNO
2.
Os procedimentos experimentais estão descritos em HACH (1996) e o método
utilizado é adaptado de Federal Register 44 (85) 35505 (may1, 1979).
5.5.13 Ferro
Análise realizada através da determinação colorimétrica no
espectrofotômetro DR/2010 (HACH), utilizando-se o método 8008, que fornece resultados de
ferro na faixa de 0 a 3,00 mg/l e seu procedimento encontra-se em HACH (1996).Este
procedimento é adaptado do Standard Methods for the Examination of water and wastewater.
5.5.14. Alumínio
Análise realizada através da determinação colorimétrica no
espectrofotômetro DR/2010 (HACH), utilizando o método 8012 (aluminon method), que
fornece resultados de alumínio na faixa de 0 a 0,80 mg.L
-1
e também fornece resultados como
Al
2
O
3
e Al
3+
. Os procedimentos experimentais estão descritos em HACH (1996). Este método
é adaptado de Standard Methods for examination of water and Wastewater.
5.5.15. Dureza
Análise realizada através da determinação colorimétrica no
espectrofotômetro DR/2010 (HACH), utilizando o método 8030 (calmagite colorimetric
method), que fornece resultados de dureza na faixa de 0 a 4,0 mg/l. Os procedimentos
experimentais encontram-se em HACH (1996).
67
5.5.16 Coliformes Totais e E.coli
Foram utilizadas as placas Petrifilm 3M (Figura 26) para contagem de
Coliformes totais e E.coli (Petrifilm EC), seguindo o procedimento descrito pelo fabricante e
disponível no Manual 3M.
Figura 26: Placa Petrifilm para a determinação de Coliformes totais e E. coli
(Fonte Manual 3M)
5.6. Cálculo da taxa da eficiência de remoção do sistema
A Taxa de Eficiência de remoção total do sistema fito-pedológico foi
calculada pela diferença entre as concentrações no efluente bruto e no efluente final, ou seja,
após cada etapa do sistema de tratamento proposto; dividida pela concentração do efluente
bruto. O valor obtido foi multiplicado por 100, para expressar os resultados em porcentagem
(%).
A fórmula abaixo exemplifica a forma como foi calculada a eficiência
de remoção pelo sistema:
Eficiência (%) = (P
bruto
– P
saída
) / P
bruto
X 100
Onde: P
bruto
= valor da variável no efluente bruto e
P
saída
= valor da variável no ponto de saída de cada tratamento.
68
5.7 Análise Estatística
Como as variáveis apresentaram distribuição normal e homogeneidade
de variâncias foi utilizada a análise de variância (delineamento inteiramente ao acaso) seguida
do método de Tukey para comparações múltiplas, quando necessário. O nível de significância
utilizado foi de 5%.
Os gráficos utilizados para apresentar a dispersão e assimetria dos
dados das variáveis estudadas em função do período do experimento são do tipo Box-Whisker-
plot que contém informações relativas ao primeiro quartil (25% dos dados estão abaixo desse
valor), Mediana (50% dos valores) e terceiro quartil (75% dos valores), além de pontos
discrepantes denominados outliers. Estes gráficos são representados por retângulos cuja base
inferior representa o primeiro quartil, o traço no interior representa a mediana e a extremidade
superior o terceiro quartil.
69
6. RESULTADOS E DISCUSSÃO
6.1 Dados Climatológicos
Os dados relativos aos totais pluviométricos e à temperatura ambiente
durante o período do experimento estão apresentados na Tabela 21 do apêndice e nas Figuras
27 e 28.
Totais pluviométricos
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
abr/06 mai/06 jun/06 jul/06 ago/06 set/06 out/06 nov/06 dez/06 jan/07 fev/07
precipitação (mm)
Figura 27: Totais pluviométricos (mm) durante o período da realização do estudo.
70
Temperatura ambiente
0
5
10
15
20
25
30
35
abr/06 mai/06 jun/06 jul/06 ago/06 set/06 out/06 nov/06 dez/06 jan/07 fev/07
ºC
Temperatura mínima Temperatura máxima Temperatura média
Figura 28: Temperatura ambiente máximas, médias e mínimas mensais (ºC) durante o
período da realização do estudo.
No ano de 2006, o Índice de precipitação variou de 8,7 a 49,2 mm no
período considerado de seca e de 60,9 a 225,9 mm no período de chuvas. Em 2007, o índice de
precipitação variou de 410,8 mm em Janeiro a 108,9 mm em Fevereiro.
A variação nos índices de precipitação sugere que, nos meses de
chuva, pode ter ocorrido diluição do efluente e, conseqüentemente, redução nas concentrações
das variáveis estudadas. Por outro lado, no período de seca, a perda de água por
evapotranspiração pode ter sido favorecida.
A perda de água por evapotranspiração em sistemas fito-pedológicos
pode variar de 1,5 a 3,5 vezes a taxa de evapotranspiração de uma área livre adjacente
(MARQUES, 1999)
As precipitações pluviométricas afetam positivamente os sistemas fito-
pedológicos porque transportam o oxigênio dissolvido a esses sistemas, bem como promovem
mistura (MANSOR, 1998).
Em relação à temperatura ambiente, verifica-se que os valores médios
de temperatura variaram no período de seca (maio a setembro) de 15,2 a 20,57ºC, enquanto
71
que no período considerado de chuva (outubro a abril), a temperatura variou de 20,98 a
24,81ºC, ou seja, durante o período de execução do experimento a temperatura ambiente não
sofreu grandes alterações.
Supõe-se que a baixa temperatura e a baixa ocorrência de precipitação
observadas no período de seca possam ter afetado o desenvolvimento das macrófitas e,
conseqüentemente, afetado a eficiência do sistema, uma vez que a renovação de folhas mortas,
por exemplo, pode contribuir com o aumento de nutrientes no efluente.
A temperatura ambiente influencia diretamente a temperatura dos
efluentes nos sistemas fito-pedológicos, uma vez que a temperatura no efluente é
aproximadamente igual à média diária da temperatura do ar, devido as formas dominantes de
transferência de energia: ganho pela radiação solar, perda por irradiação, condução,
evaporação e evapotranspiração (VALENTIM, 2003).
6.2 Vazão do afluente e efluente e cálculo do Tempo de detenção hidráulica (TDH)
Os valores de vazão obtidos para os diversos sistemas estudados
mensalmente estão apresentados na Tabela 19 do apêndice e em média foram: 36,61 ± 15,73 L
h
-1
no ponto E1 (entrada dos sistemas fito-pedológicos); 35,90 ± 14,14L h
-1
no ponto E2;
31,68 ± 14,54L h
-1
no ponto E5; 27,35 ± 14,77L h
-1
no ponto E4 e 31,16 ± 11,15L h
-1
no ponto
E5.
Analisando os valores da vazão obtida nos sistemas fito-pedológicos
(E2, E3, E4 e E5), pode-se inferir que houve uma pequena variação em todos os pontos, pois a
vazão na entrada dos sistemas foi a mesma. Este fato ocorreu possivelmente, em decorrência
da diferença existente entre os sistemas radiculares de cada macrófita e sua interação com o
substrato, interferindo no escoamento do efluente pelos sistemas fito-pedológico.
Através dos valores das vazões do efluente antes e após a passagem
pelos sistemas fito-pedológicos foram estimados os tempos de detenção hidráulica para as
etapas do sistema de tratamento, sendo em média de 17,57 ± 7,55 para E1, 10,14± 3,99 horas
para E2, 8,94 ± 4,11 horas E5, 7,72 ± 4,17 horas E4 e 8,80 ± 3,15 horas para E3.
O tempo de detenção hidráulica para as caixas de decantação foi
estimado em 2,0 horas para cada compartimento, perfazendo, portanto, um total de 8,0 horas.
72
Com os valores estimados para cada etapa do tratamento, calculou-se o
valor total do tempo de detenção hidráulica, conforme apresentado na Tabela 05.
Tabela 5: Tempo de detenção hidráulica para as etapas do tratamento proposto
Sistema Tempo de detenção hidráulica (horas)
Caixas de decantação 8,0
Caixas de pedra Brita nº 01 17,6
Sistemas fito-pedológicos (média dos sistemas)
10,6
Total 36,2
Analisando os valores dos tempos de detenção hidráulica, apresentados
na Tabela 20 (apêndice), verificou-se que, durante os meses em que este estudo foi conduzido,
houve variação nos valores do tempo de detenção hidráulica. Com relação aos sistemas fito-
pedológico (E2, E3, E4 e E5) também foi observado que os mesmos apresentaram diferenças
entre si, sendo que E2 apresentou o maior tempo (10,1 h), seguido por E5 (8,9h), E3 (8,8h) e
E4 (7,7h) Esta diferença provavelmente ocorreu devido ao sistema radicular de cada macrófita
e sua interação com o substrato, interferindo no escoamento do efluente pelos sistemas como
citado anteriormente.
Como uma das propostas deste estudo foi observar o comportamento
dos sistemas fito-pedológicos com a menor interferência e sem a utilização de fontes de
energia que não fossem as naturais, a vazão de entrada não foi controlada, ou seja, a vazão
variou de acordo com os hábitos dos moradores das residências que compõem a colônia de
trabalhadores, interferindo nos valores do tempo de detenção hidráulica obtidos mensalmente.
Com relação ao tempo de detenção hidráulica para sistemas fito-
pedológicos, Reed (1995), define como tempos ideais 5 a 14 dias para sistemas de fluxo
superficial e 2 a 7 dias par os de fluxo subsuperficial.
Mazzola et al (2005) avaliando a eficiência de sistemas fito-
pedológicos de fluxo vertical descendente com tempos de detenção hidráulica de 24, 48, 72 e
96 horas no tratamento de águas residuárias domésticas observaram que o aumento no tempo
de detenção hidráulica até 72 horas foi acompanhado por um aumento nas taxas de remoção
das variáveis turbidez, DQO, nitrato e fósforo.
Brasil (2005) cita em seu estudo que o tempo de detenção hidráulica
em sistemas fito-pedológicos deve estar compreendido entre 4 e 15 dias, porém, foram
73
observados em clima tropical, sistemas com tempos de detenção de 1,7 e 2,0 dias
respectivamente em Pachucal no México (Riveira et al 1972) e na Malásia (Lim et al, 2001)
com resultados semelhantes na degradação da matéria orgânica quando comprados com
sistemas com maior tempo de detenção.
No presente estudo, o tempo de detenção hidráulica total do sistema
(36 h) está dentro da faixa citada por Brasil (2005) como adequada para a degradação da
matéria orgânica em países de clima tropical, como o Brasil.
6.3. Temperatura do Efluente
A Tabela 22 do apêndice apresenta os dados relativos à temperatura do
efluente bruto (E), do efluente nos pontos E1, E2, E3, E4 e E5. Verificou-se que não houve
grandes diferenças entre os valores de temperatura para os diversos sistemas quando
comparados mensalmente. A maior diferença foi de 3ºC (mês de Julho/06). Também não há
diferença significativa entre a temperatura do efluente antes (E1) e depois da passagem deste
pelos sistemas fito-pedológicos (E2, E3, E4 e E5).
A variação da temperatura no período da realização deste estudo foi de
15 a 25ºC, sendo Julho/06 o mês com a menor temperatura e Fevereiro/07 o de maior. Em
termos de temperatura ambiente, no momento da coleta, a temperatura variou de 20 a 24ºC.
A temperatura é um parâmetro importante a ser analisado, pois está
diretamente relacionada com o metabolismo dos microrganismos. Quanto maior for a
temperatura maior será a taxa metabólica, acelerando o processo de biodegradação da matéria
orgânica, a assimilação de nutrientes e o consumo do oxigênio dissolvido do corpo aquático
(APHA, 1995).
De acordo com Valentim (2003) diferenças grandes de temperatura
podem afetar a eficiência dos sistemas fito-pedológicos, pois, afeta a ação microbiana e a
solubilidade do oxigênio na água.
A temperatura após as etapas de tratamento apresentou valor menor
que o máximo definido na legislação estadual paulista, através do decreto 8468 de 1976 que
estabelece, em seu artigo 18, a temperatura de 40ºC como sendo o maior valor permitido para
lançamento de efluentes em corpos de água.
74
6.4 Eficiência dos Sistemas fito-pedológicos
Para a avaliação da eficiência dos sistemas fito-pedológicos na
melhoria da qualidade do efluente tratado foram elencadas as variáveis: pH, Condutividade
Elétrica, Sólidos Sedimentáveis, Turbidez, Dureza Total, Ferro Total, Alumínio, Fósforo
Total, Nitrogênio na forma de Nitrato e Nitrito, Coliformes Totais e E. coli, Demanda Química
de Oxigênio e Demanda Bioquímica de Oxigênio.
A denominação utilizada para identificar os pontos de amostragem e
apresentar os resultados foi a seguinte: Efluente Bruto (E); Entrada (E1); Testemunha (E2);
Junco (E3); Brachiaria (E4), Patcholi (E5), conforme apresentado em Materiais e métodos,
Figura 23.
6.4.1. pH
Os valores médios e o desvio padrão para o pH nos diversos pontos
amostrados estão apresentados na Tabela 6, enquanto a Figura 29 apresenta a variação dos
valores obtidos no período de execução do experimento.
Tabela 6: Média e Desvio padrão referente a pH:
Ponto de Coleta Média Desvio padrão
Bruto (E) 6,3 b
± 0,32
Entrada (E1) 6,4 ab
± 0,13
Testemunha (E2) 6,6 a
± 0,23
Junco (E3) 6,4 ab
± 0,08
Brachiaria (E4) 6,6 a
± 0,27
Patcholi (E5) 6,5 ab
± 0,10
P = 0,014
Valores seguidos por mesma letra na vertical não diferem entre si.
75
Figura 29: Variação dos valores de pH no período de execução do experimento.
Analisando os valores de pH, verifica-se que os valores médios
mantiveram-se praticamente constante em todas as etapas do processo de tratamento.
Através de análise estatística, verificou-se que os valores de pH
obtidos no ponto E diferem dos valores obtidos nos demais pontos (E1, E2, E3, E4).
Comparando os valores em E1, E2, E3, E4 e E5 verificou-se que, E1, E3 e E5 são semelhantes
e diferem de E2 e E4.
Os valores de pH obtidos em E2 e E4 apresentaram um aumento nos
valores de pH acima da média no mês de Novembro/06 como pode ser observado na Tabela
23 do apêndice. Para este fato não foi identificada nenhuma causa que pudesse explicar este
aumento que ocorreu somente neste mês e que pode também ser verificado na Figura 29
identificado com asterisco (*) (outilers). Estes pontos discrepantes explicariam os valores
médios maiores do pH para estes dois sistemas.
Pequenas variações dos valores de pH em diferentes sistemas de
tratamento aplicados ao mesmo efluente também foram observados por Leopoldo et al (2000)
quando trabalharam com Junco, Lírio do brejo, Inhame e Taboa na mesma estação.
76
Resultados semelhantes também foram observados por Conte et al.
(1998) que verificou o valor de pH de 6,5 após o tratamento de esgoto doméstico previamente
decantado e submetido ao tratamento por sistemas fito-pedológico.
Souza (2003) avaliando um sistema de fito-pedológico de fluxo
subsuperficial no tratamento de esgoto doméstico, cultivado com Taboa (Typha sp), verificou
aumento médio nos valores do pH dos efluentes após a passagem pelo sistema quando
comparados com os valores do afluente.
Avaliando três tipos de pós-tratamento para esgoto doméstico
proveniente de sistema anaeróbio, Souza et al (2005) obtiveram aumento nos valores de pH do
efluente após a passagem pelos sistemas fito-pedológicos cultivados com Junco (6,71 a 7,41).
Valentim (1999) avaliando sistemas fito-pedológicos de fluxo
subsuperficial no tratamento de esgoto doméstico cultivados com Taboa (Typha sp) e sob
substrato de brita, observou redução nos valores do pH do efluente após a passagem pelos
sistemas que segundo o autor ocorreu em função da decomposição da matéria orgânica por
bactérias heterotróficas produzindo ácidos orgânicos.
Costa et al (2003) tratando água poluída de um córrego por sistema
fito-pedológico vegetado também obteve valores de pH menores para o efluente após a
passagem pelo sistema quando comparados com o efluente bruto. Estes valores estavam
próximos ao neutro (7,31 – 7,17) sendo que em comparação com o valor do afluente houve
decréscimo de 1,8%.
Os valores de pH encontrados estão abaixo da faixa considerada ideal
para que ocorra o processo de digestão anaeróbia (6,8 a 7,2) que é o principal processo de
degradação que ocorre nos sistemas fito-pedológicos (Valentim, 2003), no entanto, Oliveira
(1993) diz que valores entre 6,5 a 7,5 são aceitáveis. Nesse caso, somente o valor médio do pH
para a macrófita Junco (E3) ficou abaixo desta faixa, porém muito próximo.
Em relação aos valores do pH obtidos no efluente bruto esperava-se
que estes valores fossem maiores devido à contaminação do efluente pelo uso de produtos de
limpeza e sabões. Supõe-se que os processos de decomposição da matéria orgânica e de
nitrificação que podem ter ocorrido nas caixas de decantação sejam os responsáveis por este
valor reduzido de pH, pois segundo Valentim (2003) os processos de nitrificação tendem a
consumir alcalinidade resultando em valores de pH reduzidos.
77
Em termos de legislação ambiental federal (Resolução CONAMA 357,
artigo 34) e Estadual paulista (Decreto Estadual 8468/76), todos os valores inclusive o valor
do pH do efluente bruto encontram-se dentro do permitido, ou seja, entre 5,0 e 9,0.
6.4.2 Condutividade elétrica
A Tabela 7 apresenta os valores médios e o desvio padrão de
condutividade elétrica nos pontos amostrados, enquanto a Figura 30 apresenta a variação dos
valores obtidos no período de execução do experimento.
Tabela 7: Média e Desvio padrão referente a Condutividade Elétrica (µS cm
-1
).
Ponto de coleta Média Desvio padrão
Bruto (E) 839,9
± 87,9
Entrada (E1) 914,0
± 115,5
Testemunha (E2) 898,1
± 146,9
Junco (E3) 947,4
± 111,9
Brachiaria (E4) 951,0
± 116,1
Patcholi (E5) 973,0
± 156,1
P = 0,21
78
Figura 30: Variação dos valores de condutividade elétrica (µS cm
-1
) no período de execução
do experimento.
Através da análise dos valores de condutividade elétrica apresentados
na Tabela 7, pode-se verificar que os resultados obtidos para todos os pontos amostrados não
apresentam diferenças estatísticas entre si, no entanto, observou-se um aumento dos valores
médios de condutividade elétrica do efluente após a passagem pelo processo de tratamento,
sendo mais acentuado nos sistemas vegetados (E3, E4 e E5). Para a testemunha (E2), o valor
médio da condutividade elétrica ficou abaixo do valor obtido em E1.
O aumento na condutividade elétrica em nos sistemas vegetados (E3,
E4 e E5), com relação a testemunha (E2) foi provocado, provavelmente, pela ação de
microorganismos presentes nas raízes das macrófitas, desencadeando um aumento na
quantidade de sais dissolvidos na água. Com relação a E5, supõe-se que o denso sistema
radicular da macrófita que compõe este sistema propicie ambiente adequado para a atividade
microbiana que ocorre na rizosfera (TRUONG, 2002) e por esse motivo o valor de
condutividade elétrica seja maior nesse sistema quando comparado com os valores obtidos
para as outras macrófitas (E3 e E4).
79
Aumentos nos valores de condutividade elétrica também foram
observados por Conte e et al. (1998) e Leopoldo et al., (2000), que ressaltam que o aumento da
condutividade elétrica ocorreu, provavelmente, em função do processo de mineralização da
matéria orgânica presente no efluente e pela ação microbiana que desencadeou um aumento na
quantidade de sais dissolvidos na água, conforme citado anteriormente.
6.4.3 Sólidos sedimentáveis (SS)
A Tabela 8 apresenta os valores médios e o desvio padrão para sólidos
sedimentáveis nos pontos amostrados, enquanto a Figura 31 apresenta a variação dos valores
obtidos no período de execução do experimento.
Tabela 8: Média e Desvio padrão referente a sólidos sedimentáveis (mL L
-1
).
Ponto de coleta Média Desvio padrão
Bruto (E) 2,01 a
± 1,71
Entrada (E1) 0,21 b
± 0,44
Testemunha (E2) 0,01 b
± 0,03
Junco (E3) 0,0 b
± 0,0
Brachiaria (E4) 0,1 b
± 0,32
Patcholi (E5) 0,16 b
± 0,51
P < 0,001
Valores seguidos por mesma letra na vertical não diferem entre si
80
Figura 31: Variação dos valores de sólidos sedimentáveis (mL L
-1
) no período de execução
do experimento.
Analisando os valores apresentados para os sólidos sedimentáveis,
verifica-se a eficiência das caixas contendo brita na retenção destes sólidos, reduzindo de 2,01
para 0,21 mL L
-1
, ou seja, eficiência de 89,55%, mostrando a importância dessas caixas no
sistema proposto.
De acordo com Valentim (1999), a primeira necessidade para um bom
desempenho dos sistemas fito-pedológicos é não recebimento de sólidos sedimentáveis.
Não houve diferença estatística entre os valores obtidos em E2, E3, E4
e E5, no entanto, os dados da Tabela 8 sugerem que o E3 apresentou o melhor desempenho,
com 100% de remoção e E5 o pior, com 92% de remoção.
Hussar (2001) também observou remoção de 100% para os sólidos
sedimentáveis quando utilizou sistemas fito-pedológicos de fluxo subsuperficial cultivados
com Typha sp no tratamento de águas residuárias de suinocultura.
Observa-se na Figura 31 um ponto discrepante em relação ao
comportamento dos demais valores (outiler) para o ponto E1 (entrada dos sistemas fito-
81
pedológicos). Este valor atípico ocorreu devido ao entupimento das caixas de pedra brita,
indicando a necessidade de limpezas periódicas nestes tanques.
Todos os resultados obtidos estão dentro da faixa especificada pela
legislação estadual paulista através do Decreto 8468/76 em seu Artigo 18, que estabelece o
máximo de sólidos sedimentáveis em 1,0 mL L
-1
.
6.4.4. Turbidez
A Tabela 9 apresenta os resultados de redução da turbidez para as
diversas etapas do processo de tratamento. Os resultados estão expressos na forma de
porcentagem de redução em relação à concentração desta variável no efluente bruto. A Figura
32 apresenta a variação dos valores obtidos no período de execução do experimento.
Tabela 9: Média e Desvio padrão referentes à percentagem de redução da Turbidez (%).
Ponto de coleta Média Desvio padrão
Entrada (E1) 14,4 a
± 91,9
Testemunha (E2) 82,7 b
± 9,2
Junco (E3) 72,2 ab
± 41,8
Brachiaria (E4) 58,6 ab
± 53,4
Patcholi (E5) 81,8 b
± 15,6
P = 0,028
Valores seguidos por mesma letra na vertical não diferem estatisticamente.
82
Figura 32: Variação dos valores de Turbidez em (FAU) no período de execução do
experimento.
A observação dos valores apresentados na Tabela 9 e na Figura 32
permite verificar que houve redução da turbidez em todas as etapas do tratamento proposto
(E1, E2, E3, E4 e E5), sendo que esta redução em E1 foi de 14,4 % em média e de 60 a 83%
em E2, E3, E4 e E5 (após a passagem pelos sistemas fito-pedológicos).
Estatisticamente, os valores obtidos em E2 e E5 são semelhantes e
diferem dos valores obtidos em E3 e E4.
Observando os valores da média e desvio padrão para todos os
sistemas, nota-se que a maior redução ocorreu em E2 (82% aproximadamente) e com relação
aos sistemas vegetados (E3, E4 e E5), E5 foi o que apresentou o melhor desempenho (81%),
enquanto que o pior foi obtido em E4 (58,6%).
Como a turbidez está relacionada com a quantidade de sólidos
dissolvidos (Valentim, 1999) e os dados da Tabela 9 apresentam E2 (testemunha) com
melhores resultados que E3, E4 e E5 (sistemas fito-pedológicos vegetados), supõe-se que a
remoção da turbidez ocorra por processos físicos, como filtração e sedimentação e, nesse caso,
83
as macrófitas não teriam papel relevante. Outro fator que poderia ter contribuído para o
aumento da turbidez nos sistemas vegetados é a ação de microorganismos nas raízes das
macrófitas, os quais atuam no processo de mineralização da matéria orgânica (degradação)
aumentando a concentração de nutrientes nos efluentes.
Com relação a E5, supõe-se que o melhor desempenho desse sistema
quando comprado com os outros sistemas vegetados esta relacionado ao denso sistema
radicular da macrófita que compõe esse sistema o qual estaria atuando como filtro na retenção
de sólidos dissolvidos e portando diminuindo o valor da turbidez.
Na análise desta variável, verificou-se que no mês de Junho/06, houve
uma diminuição da eficiência de redução da turbidez, sendo que na análise do efluente nos
pontos E1, E3 e E4 o valor obtido apresentou um aumento da turbidez, quando comparado
com o valor no efluente bruto (Tabela 26 do apêndice). Este aumento pode estar relacionado
com o aumento de sólidos dissolvidos no efluente, provocado pela decomposição da matéria
orgânica e pela ação microbiana.
Os resultados obtidos vão ao encontro daqueles reportados por autores
que pesquisaram sistemas semelhantes de tratamento de esgoto doméstico como é o caso de
Conte et al. (1998), que encontraram taxa de redução acima de 75% utilizando a espécie
Taboa; Leopoldo et al. (2000), que obtiveram taxas de redução na ordem de 70% utilizando
Junco e Capim arroz nos sistemas fito-pedológico vegetados; Souza (2003) que encontrou taxa
de redução de 60% utilizando Taboa; Valentim (2003) que encontrou taxa de redução entre 39
e 85%; Brasil et al. (2005) que encontraram taxa de redução na ordem de 86% pesquisando
varias espécies vegetais em vários tipos de substratos. Cabe ressaltar que os dois primeiros, ou
seja, Conte et al. (1998) e Leopoldo et al. (2000) realizaram trabalhos na mesma estação de
tratamento utilizada para a realização deste estudo.
84
6.4.5. Dureza total
Os resultados de redução da dureza total para as diversas etapas do
processo de tratamento estão apresentados na Tabela 10. Os resultados estão expressos na
forma de porcentagem de redução em relação à concentração desta variável no efluente bruto,
enquanto a Figura 33 apresenta a variação dos valores obtidos no período de execução do
experimento.
Tabela 10: Média e Desvio padrão referente a percentagem de redução da dureza total (%).
Ponto de coleta Média Desvio padrão
Entrada (E1)
-15,1 ±76,1
Testemunha (E2)
26,8 ±60,8
Junco (E3)
18,2 ±37,2
Brachiaria (E4)
7,2 ±66,1
Patcholi (E5)
6,2 ±72,6
P=0,66
Figura 33: Variação dos valores de dureza total (mg L
-1
) no período de execução do
experimento.
85
Analisando os valores de dureza total, verifica-se que em média os
valores obtidos nos pontos E2, E3, E4 e E5, apresentaram pequena redução da concentração da
dureza total.
Para o ponto E1, houve dois valores discrepantes (outlier) que podem
ser observados na Figura 33. Estes valores influenciaram o resultado desta variável, fazendo
com que a média da dureza total nesse ponto ficasse negativo, ou seja, houve acréscimo.
Estatisticamente não houve diferença entre os valores de dureza total
obtidos nos efluentes dos sistemas vegetados e sem vegetação (testemunha), porém verifica-se
que o sistema sem vegetação apresentou porcentagem de redução maior que os demais
sistemas. Entre os sistemas vegetados, E3 foi o que apresentou a melhor porcentagem de
redução seguida por E4 e E5.
Verifica-se, também na Figura 33, que houve grande variação nos
resultados, indicando a ocorrência de redução em alguns meses e acréscimo em outros meses,
durante o intervalo de realização deste estudo.
Supõe-se que, pelo fato de a dureza total ser função da presença de sais
de cátions bivalentes, principalmente de cálcio e magnésio, que o aumento em alguns meses
tenha ocorrido pela ação de microrganismos na decomposição da matéria orgânica, liberando
esses sais no efluente. Nesse caso, a carga de matéria orgânica lançada no sistema em alguns
meses poderia estar acima da capacidade de absorção pelo sistema, disponibilizando esses
sais. Outro ponto que pode ter contribuído seria a constituição do substrato (areia, palha de
café, pedregulho) que pode conter esses cátions em sua composição e liberar os mesmos para
o sistema.
Guimarães et al. (2000) em um sistema de tratamento semelhante,
realizado na mesma estação do presente estudo, observaram acréscimos da ordem de 40% na
concentração de cátions de cálcio e magnésio no efluente após a passagem pelos sistemas fito-
pedológicos cultivados com as macrófitas Junco e Capim-arroz. Segundo os autores esse
aumento, provavelmente, ocorreu em função do processo de mineralização da matéria
orgânica nos sistemas.
86
6.4.6 Ferro total
A Tabela 11 apresenta os valores da média e desvio padrão referente à
porcentagem de redução de ferro nos pontos amostrados. A Figura 34 apresenta a distribuição
dos valores em função do tempo de realização do experimento.
Tabela 11: Média e Desvio padrão referente a percentagem de redução de Ferro (%).
Ponto de coleta Média Desvio padrão
Entrada (E1) 0,29
± 52,8
Testemunha (E2) -218,4
± 275,6
Junco (E3) -202,3
± 292,4
Brachiaria (E4) -55,6
± 142,0
Patcholi (E5) -212,1
± 234,7
P = 0,8
Figura 34: Variação dos valores de ferro total (mg L
-1
) no período de execução do
experimento.
87
Analisando os valores obtidos para a variável ferro, verificou-se que os
valores nos pontos E2, E3, E4 e E5, apresentaram acréscimos na concentração desta variável
quando comparados com os valores no ponto E (efluente bruto), ou seja, após a passagem
pelos sistemas fito-pedológicos, a concentração deste elemento sofreu acréscimo.
Não houve diferença estatística na concentração de ferro nos pontos
E2, E3, E4 e E5. Porém verifica-se que E4 apresentou menor percentual de acréscimo (50%),
quando comparado aos demais, que apresentaram acréscimos da ordem de 200%.
Isso permite supor que uma das possíveis causas do aumento na
concentração deste elemento após a passagem pelos sistemas fito-pedológicos (E2, E3, E4 e
E5) esta relacionado à contribuição dos componentes do substrato (areia, palha de café, brita e
pedregulho), que podem ter liberado no sistema quantidades de ferro acima da capacidade de
absorção das plantas, principalmente nos pontos E3 e E5, indicando ainda, a possibilidade da
Brachiaria (macrófita componente do ponto E4) possuir maior capacidade de retenção desse
elemento.
Esta possibilidade pode ser verificada na Tabela 30 do apêndice que
mostra aumentos dos teores de ferro entre 300 e 900% no primeiro mês de avaliação desta
variável e redução deste percentual nos meses subseqüentes.
Leopoldo e Conte (1996) utilizando sistemas de tratamento
semelhantes, principalmente em termos de substrato, também obtiveram acréscimo de ferro no
esgoto tratado quando comparado ao bruto e atribuíram esses aumentos aos materiais
utilizados na construção do sistema (areia, cal, cimento).
Guimarães et al. (2000) também observaram aumentos na
concentração de ferro total do efluente tratado por sistemas fito-pedológicos na mesma estação
desse estudo. Os aumentos foram de 30% para o sistema utilizado como testemunha (sem
vegetação) e 21% para o sistema cultivado com Junco. Os autores ressaltam que,
possivelmente, esse aumento se deu em função do processo de mineralização da matéria
orgânica presente no efluente, que desencadeou um aumento da quantidade de sais dissolvidos
na água, os quais ao se dissociarem liberaram altas concentrações de elementos químicos,
superando a capacidade de absorção das macrófitas.
88
6.4.7. Alumínio
Os valores médios e o desvio padrão para o alumínio são apresentados
na Tabela 12, enquanto as Figuras 35 e 36 apresentam a variação dos valores obtidos no
período de execução do experimento.
Tabela 12: Média e Desvio padrão referente a alumínio representada nas formas de Al
3+
e
Al
2
O
3
Alumínio (mgL
-1
).
Ponto de coleta Alumínio Al
3+
Alumínio Al
2
O
3
Bruto (E)
0,004±0,009 0,006±0,0158
Entrada (E1)
0,003±0,004 0,105±0,315
Testemunha (E2)
0,108±0,314 0,116±0,311
Junco (E3)
0,017±0,017 0,025±0,028
Brachiaria (E4)
0,013±0,012 0,019±0,017
Patcholi (E5)
0,016±0,013 0,127±0,307
P=0,44 P=0,68
Figura 35: Variação dos valores de alumínio na forma de Al
3+
(mg L
-1
.) no período de
execução do experimento.
89
Figura 36: Variação dos valores de alumínio na forma de Al
2
O
3
(mg L
-1
.) no período de
execução do experimento.
Analisando os valores obtidos verifica-se que estatisticamente os
valores não diferem entre si.
Com relação às concentrações de alumínio, nos pontos E1, E2, E3, E4
e E5 observou-se um aumento na concentração deste elemento, quando comparada com o
valor obtido no efluente bruto
Comparando os valores obtidos nos sistemas vegetados com os valores
de entrada nos sistemas (E1), observou-se que E3 e E4 apresentaram valores menores, ou seja,
conseguiram reduzir a concentração deste elemento. No entanto, E2 e E5 apresentaram
aumento da concentração.
Este aumento na concentração da variável alumínio nos pontos E2 e
E5, assim como no caso do ferro poderia ter sido provocado pela mineralização da matéria
orgânica presente no efluente, que desencadeou um aumento da quantidade de sais dissolvidos
na água, os quais, ao se dissociarem, liberam altas concentrações de elementos químicos,
superando a capacidade de absorção pelas macrófitas (GUIMARÃES et al., 2000). A
90
diminuição da concentração apresentada nos pontos E3 e E4 indica, supostamente, uma
relação direta com a capacidade de retenção de alumínio pelas raízes das macrófitas (Junco e
Brachiaria) que constituem esses pontos e que deverá ser estudada com mais detalhes.
Outro fator que pode ter influenciado o aumento da concentração desta
variável no efluente tratado é a perda de água por evaporação ao longo das etapas de
tratamento e a contribuição do substrato na eliminação deste elemento, principalmente no
aumento da concentração em E2 e E5.
6.4.8 Fósforo Total (PO
4
3-
)
Os dados relativos à média e ao desvio padrão expressos em
porcentagem de redução da variável fósforo total (PO
4
3-
) para todos os sistemas avaliados
estão apresentados na Tabela 13 e a distribuição dos valores em função do tempo de realização
do experimento está apresentada na Figura 37.
Tabela 13: Média e Desvio padrão referente a percentagem de redução de fósforo total (PO
4
3-
)
(%).
Ponto de coleta Média Desvio padrão
Entrada (E1) 9,8
±28,7
Testemunha (E2) -4,6
±20,7
Junco (E3) -6,4
±18,4
Brachiaria (E4) -7,8
±22,0
Patcholi (E5) -7,6
±23,1
P=0,38
91
Figura 37: Variação dos valores de fósforo PO
4
3-
(mg L
-1
.) no período de execução do
experimento.
Analisando os valores de fósforo total pode-se contatar que não houve
diferença estatística entre os valores encontrados, porém verifica-se que houve redução de
aproximadamente 10% apenas para o ponto E1. Por outro lado, E2, E3, E4 e E5, mostraram
aumentos da concentração de fósforo na faixa de 4,6 a 7,8%, indicando que houve liberação de
fósforo para o efluente durante sua passagem pelos sistemas fito-pedológicos.
Assim, pode-se fazer quatro suposições para explicar a liberação do
fósforo pelos sistemas fito-pedológicos e sua conseqüente incorporação nos efluentes:
Ciclo de vida das macrófitas: ao morrerem, as plantas sofrem decomposição natural e
eliminam fósforo para o meio.
Liberação de fósforo pelo substrato: os componentes do substrato (areia, brita, pedregulho e
palha de café) podem liberar elementos químicos inclusive fósforo para o sistema.
Concentração da variável: que ocorre devido à perda de água por evaporação e
evapotranspiração, uma vez que a estação opera a céu aberto.
92
Tempo de detenção hidráulica: o tempo de detenção pode ter sido insuficiente para a
redução de fósforo no efluente, uma vez que Mazzola et al. (2005) também observaram que
aumentos no tempo de detenção hidráulica até 72 horas promovem aumentos na taxa de
redução de fósforo.
A hipótese de liberação de fósforo total pelo substrato e pelo ciclo de
vida das macrófitas explicaria, por exemplo, o aumento da concentração desta variável na
testemunha (E2) ter sido menor do que os aumentos observados nos sistemas vegetados (E3,
E4 e E5).
A liberação de ferro e alumínio pelo substrato (Figuras 34, 35 e 36)
também pode ter contribuído para o aumento da concentração desta variável, pois de acordo
com Van Kaik (2002), o fósforo se liga facilmente ao ferro, ao alumínio e ao cálcio, formando
compostos que são carregados pela água por lixiviação, não ficando, portanto, disponíveis para
a assimilação das plantas que é um dos principais mecanismos de remoção de fósforo em
sistemas fito-pedológicos.
Pereira et al. (2007) avaliando a utilização de sistemas fito-pedológico
(wetlands) no pós-tratamento de águas residuárias domésticas provenientes de lagoa
facultativa obtiveram acréscimos de 57%, em média, para a variável fósforo. Os autores
atribuíram esse aumento à saturação do substrato com precipitação de compostos de fósforo.
Com relação ao ciclo de vida das macrófitas, Souza (2003) avaliando
sistemas fito-pedológicos (wetlands), semelhante ao proposto nesse estudo, no pós-tratamento
de efluentes domésticos observou aumento de 4,56 a 7,33% para o fósforo. Segundo o autor,
este aumento, provavelmente, foi provocado pelo sombreamento dos sistemas, que
comprometeu o desenvolvimento e elevou a mortalidade das macrófitas no sistema, passando
a ser uma nova fonte de fósforo dentro do sistema.
A perda de água por evaporação pode ter ocorrido durante o processo
de passagem do efluente das caixas de brita para os sistemas fito-pedológico e através dos
mesmos, pois para que o efluente percole ao longo do substrato dos sistemas fito-pedológico é
necessário que se forme uma coluna de efluente que produza pressão suficiente para que este
atravesse o substrato e a zona de raízes das macrófitas. Esse processo faz com que se forme
nas caixas utilizadas como sistemas fito-pedológicos, alguns filmes de efluente que ficam
diretamente em contato com o ar atmosférico, propiciando a perda de água por evaporação.
93
De acordo com Marques (1999), em função do estabelecimento de
estendes densos das macrófitas aquáticas, verifica-se nos meses de verão uma perda de água
acentuada por evapotranspiração, diminuindo o volume de água contida no sistema e,
conseqüentemente, concentrando os poluentes. Ainda segundo Marques (1999), a
evapotranspiração das macrófitas aquáticas emergentes pode variar de 1,3 a 3,5 vezes a taxa
de evaporação de uma superfície livre adjacente.
Lautenschlager (2001) analisando dados de domínio publico, verificou
que a probabilidade da eficiência ser negativa na redução de fósforo em sistemas fito-
pedológicos (wetlands) é de 30%.
Acréscimos na concentração de fósforo total também foram
observados por Collaço (2001), Van Kaik (2002). No entanto Souza (2000), Brasil et al.
(2005) e Almeida et al. (2007) observaram respectivamente reduções médias de fosfato da
ordem de 100%, 48% e 55,07%.
6.4.9 Nitrogênio - Nitrato
A Tabela 14 apresenta os dados relativos à eficiência do sistema de
tratamento estudado na remoção de nitrato do efluente. A Figura 38 apresenta a distribuição
dos valores da variável em função do intervalo de tempo em que o experimento foi conduzido.
Tabela 14: Média e Desvio padrão referente à percentagem de redução de Nitrogênio –
Nitrato (N-NO
3
-
) (%).
Ponto de coleta Média Desvio padrão
Entrada (E1) -150,8
±420,1
Testemunha (E2) -141,1
±285,5
Junco (E3) -43,4
±174,4
Brachiaria (E4) 15,4
±102,1
Patcholi (E5) -40,0
±146,2
P=0,53
94
Figura 38: Variação dos valores de nitrato N-NO
3
-
(mg L
-1
) no período de execução do
experimento.
Analisando os dados apresentados na Tabela 14 verifica-se que apenas
no ponto E4 houve redução na concentração de nitrato, enquanto que E2, E3, e E5
apresentaram aumentos na concentração.
Verifica-se, ainda, na Tabela 36, do apêndice uma grande variabilidade
nos resultados obtidos, que também pode ser observada na Figura 38 em função do
aparecimento de pontos discrepantes (outliers) indicados com asterisco (*).
Com relação a grande variabilidade nos resultados, verifica-se que eles
ocorreram, principalmente, nos meses de Julho/06, Outubro/06 e Janeiro/07. Nos dois
primeiros meses verifica-se na Tabela 36 que foram os meses onde se observaram aumentos
na concentração de nitrato antes da passagem pelos sistemas fito-pedológico. Em Janeiro/07,
verifica-se na Figura 27 que foi o mês que apresentou o maior índice de totais pluviométricos,
sendo que na noite anterior a coleta das amostras choveu e nesse caso supõe-se as
precipitações promoveram o transporte de oxigênio para o interior dos sistemas fito-
95
pedológicos, favorecendo o processo de nitrificação do nitrogênio orgânico e da amônia
presente nos efluentes.
O aumento na concentração de nitrato no efluente antes da passagem
pelos sistemas fito-pedológicos (E1) também foi observado por Valentim (1999), que avaliou
a eficiência de sistemas fito-pedológico no pós-tratamento de esgoto doméstico provenientes
de tanques sépticos modificados. Segundo este autor, essa quantidade adicional de nitrato pode
ter sido gerada pela reação do ar atmosférico com o efluente, propiciando a nitrificação de
uma pequena parcela de amônia nele contida.
No presente estudo, o contato do efluente bruto com o ar atmosférico
pode ter ocorrido no divisor de fluxo e nas caixas de brita, pois, à medida que o experimento
foi conduzido, as caixas com britas ficaram saturadas em função do acúmulo de sólidos,
propiciando, com isso, um maior contato do ar atmosférico com o efluente devido ao aumento
do tempo de permanência do efluente nessas caixas. Esse fato explicaria o aumento da
concentração de nitrato antes da entrada nos sistemas fito-pedológico em alguns meses do
estudo.
Supõe-se que o aumento de nitrato nos pontos E2, E3 e E5, também
esteja relacionado ao processo de nitrificação, devido ao contato do nitrogênio na forma de
amônia ou na forma de nitrogênio orgânico com o ar atmosférico, que pode ter ocorrido
durante a formação da lâmina de água sobre o substrato, que proporciona a pressão necessária
para a infiltração e percolação do efluente ao longo dos sistemas fito-pedológicos. Durante
esse processo o ar atmosférico é arrastado para o interior do substrato e, além disso, as
macrófitas através de seus aerênquimas também transferem oxigênio da superfície para a
região de suas raízes.
Outro fator que pode ter contribuído para o aumento de nitrato nos
pontos E2, E3 e E5 é a contribuição do substrato, liberando nitrogênio na forma de nitrogênio
orgânico ou amônia e este por sua vez ter sofrido o processo de nitrificação. Como apenas E4
apresentou redução, pode se supor ainda, que as raízes da planta que constituiu E4 (Brachiaria)
possuem maior capacidade de retenção de nitrato em comparação às outras plantas estudadas.
O próprio ciclo de vida das macrófitas também contribui para o
aumento na porcentagem de nitrato, à medida que ocorre a renovação de suas folhas e
conseqüentemente a decomposição das folhas velhas liberando nitrogênio para o sistema. Isso
96
explicaria também o melhor desempenho da Brachiaria que foi a macrófita que melhor se
adaptou às condições do experimento.
Ide et al. (2000) avaliando a utilização de sistemas fito-pedológico
(wetlands) no pós-tratamento de efluente de matadouros provenientes de lagoas de
estabilização observaram aumento de 80% na concentração de nitrato que segundo os autores,
possivelmente ocorreu devido à decomposição de partes de vegetal, contribuindo para um
maior acumulo de matéria orgânica junto ao solo, favorecendo ainda mais a taxa de
nitrificação.
Aumentos na concentração de nitrato no efluente após a passagem por
sistemas fito-pedológico foram observados por Lima (1998) que observou aumento de 0 a 0,05
mgL
-1
, e por Mazzola (2005) que verificou aumento de 8 a 11% quando avaliou a eficiência de
sistemas fito-pedológico utilizando brita como substrato e cultivado com Typha sp, com tempo
de detenção de 24 horas no tratamento de esgoto doméstico.
Outro fator que poderia ter contribuído para a baixa redução de nitrato
nas amostras E2, E3 e E5 foi o tempo de detenção hidráulica dos sistemas fito-pedológicos
(~10 horas), sendo este fato também observado por Mazzola et al. (2005) que com tempo de
detenção hidráulica de 24 horas obtiveram aumento na concentração de nitrato, porém com o
aumento no tempo de detenção hidráulica obtiveram reduções.
Valentim (1999), Souza (2003), Almeida et al (2007) observaram
reduções nos teores de nitrato quando trataram esgoto doméstico em sistemas fito-pedológico
(wetlands) semelhantes ao proposto nesse estudo, porém com substratos e espécies vegetais
diferentes.
97
6.4.10 Nitrogênio - Nitrito
Os dados referentes à média e ao desvio padrão para a concentração de
nitrito obtidos durante a realização do presente estudo estão apresentados na Tabela 15,
enquanto que a Figura 39 apresenta a variação dos valores em função do período de execução
do experimento.
Tabela 15: Média e Desvio padrão referente à Nitrogênio – Nitrito (N-NO
2
-
) (mg L
-1
).
Ponto de coleta Média Desvio padrão
Bruto (E) 0,24
±0,74
Entrada (E1) 0,33
±1,04
Testemunha (E2) 2,15
±6,76
Junco (E3) 1,34
±2,84
Brachiaria (E4) 0,0005
±0,0008
Patcholi (E5) 4,1
±8,8
P=0,36
Figura 39: Variação dos valores de Nitrito N-NO
2
-
(mg L
-1
.) no período de execução do
experimento.
98
Estatisticamente não houve diferença entre os valores amostrados, no
entanto, a análise da Tabela 17 permite constatar que somente E4 apresentou redução na
concentração de nitrito enquanto, que os demais pontos apresentaram aumentos.
Almeida et al (2007) também observaram aumento na concentração de
nitrito no efluente tratado após a passagem por sistemas fito-pedológicos utilizados no pós-
tratamento de esgoto doméstico. O aumento foi em média de 162%. Os autores utilizaram
como macrófitas: Taboa, Lírio-do-brejo e Conta-de-lagrima em diferentes tipos de substratos.
Segundo os autores, o aumento na concentração de nitrito no efluente após passagem pelos
sistemas, possivelmente, ocorreu por processos de nitrificação.
Segundo Fernandes (1997), o valor de saída do nitrito no efluente
tratado refere-se ao nitrito convertido a partir do nitrogênio amoniacal, excluindo o nitrito
convertido a nitrato.
No presente estudo, pode se supor que o aumento de nitrito no efluente
tratado esteja relacionado diretamente ao processo de nitrificação da amônia e do nitrogênio
orgânico presente nos esgotos domésticos e que ocorre no interior dos sistemas fito-
pedológico, conforme observaram Almeida et al (2007).
6.4.11 Coliformes Totais e E. coli
Os valores médios para a remoção de coliformes totais e E. coli estão
apresentados na Tabela 16. As Figuras 40 e 41 apresentam a variação dos valores de
coliformes totais e E. coli respectivamente durante o período de execução do experimento.
Tabela 16: Média e Desvio padrão referente a percentagem de redução de coliformes totais e
E. coli (%)
Sistema Coniformes Totais E. coli
Entrada (E1)
36,01±61,9 -120,3±223,0
Testemunha (E2)
-13,6±162,3 -497,6±954,4
Junco (E3)
73,9±29,1 -333,1±1083,2
Brachiaria (E4)
49,4±45,9 -118,5±171,8
Patcholi (E5)
69,9±26,8 -216,4±693,9
P=0,31 P=0,86
99
Figura 40: Variação dos valores de coliformes totais (NMP 100mL
-1
) no período de
execução do experimento.
Figura 41: Variação dos valores de E.coli (NMP 100mL
-1
) no período de execução do
experimento.
100
A análise dos valores de Coliformes Totais permite constatar que não
houve diferença estatística entre os números de coliformes totais obtidos nos diversos pontos
amostrados, o que pode ter ocorrido pela grande variabilidade dos resultados que interferiram
na análise estatística.
Na análise dos valores apresentados na Tabela 16, pode-se verificar que
a testemunha (E2) em média apresentou aumento de aproximadamente 14%, enquanto que, os
sistemas vegetados apresentaram reduções no número de Coliformes Totais, quando
comparados com o efluente bruto. Com relação aos pontos que apresentaram reduções, E3
apresentou a melhor redução (73,9%), seguido por E5 (69,9%) e posteriormente por E4
(49,4%).
Na Figura 41 verifica-se a ocorrência de pontos discrepantes (outilers)
identificados por asteristico (*) para todos os pontos amostrados exceto para o sistema
vegetado com junco (E3). Esses pontos ocorreram nos meses de Outubro/06 e Janeiro/07. No
primeiro mês supõe-se que o acumulo de matéria orgânica por ocasião de entupimento das
caixas com brita propiciou condições adequadas para o aumento no número de coliformes
totais. Com relação a Janeiro/07, choveu na noite anterior a coleta e nesse caso supõe-se que
possa ter ocorrido diluição das amostras, ou que a chuva possa ter trazido para o sistema
alguma contaminação externa ao sistema, propiciando condições de proliferação destes
microorganismos.
Desconsiderando as análises destes dois meses, os sistemas vegetados e
sem vegetação apresentariam reduções no número de coliformes totais e os resultados seriam:
E2 (39,6%), E3 (79,1%), E4 (42,6%) e E5 (80,1%).
Ainda assim, os resultados obtidos estão abaixo dos encontrados por
Brasil et al. (2005) e Almeida et al. (2007), que encontraram valores de redução próximos a
100%.
Supõe-se que, um dos responsáveis pelo desempenho inferior dos
sistemas estudados em comparação aos obtidos por outros autores, como citado anteriormente,
pode ter sido a contribuição do sistema com a geração de condições ideais para a proliferação
desses microorganismos. Dentre essas condições está à presença de elevadas quantidades de
matéria orgânica e as temperaturas adequadas.
101
Outro fator que pode ter contribuído para a baixa eficiência na remoção
de Coliformes totais é o depósito direto de fezes das inúmeras aves que sobrevoam a estação
de tratamento diuturnamente, atraídas pelas condições ambientais do entorno da estação (água
e vegetação que fornecem alimentos e locais de nidificação).
Segundo a Resolução CONAMA 357/2005, os Coliformes
Termotolerantes, além de estarem presentes nas fezes humanas e de animais homeotérmicos,
ocorrem em solos, plantas e outras matrizes ambientais que não tenham sido contaminadas por
material fecal.
O resultado obtido para E3 ficou próximo daquele obtido por Souza
(2003) e foi menor do que os encontrados por Brasil et al. (2005) e Almeida et al. (2007). Para
os outros sistemas estudados, os valores são menores que os reportados por esses autores.
Ainda com relação à remoção de Coliformes Totais, Mansor (1998)
obteve aumento no número de coliformes totais e, segundo o autor, os dados obtidos foram
inconclusivos, devido ao pequeno período do experimento. Van Kaik (2002) também não
obteve reduções satisfatórias.
A análise dos valores relacionados à redução do número de Coliformes
Totais e apresentados na Tabela 41 do apêndice possibilita verificar que, para o sistema
vegetado com junco (E3), o percentual de redução nos meses de Novembro/2006,
Dezembro/2006 e Fevereiro/2007 ficou entre 96 e 99%, bem próximo do percentual
apresentado pelos autores citados anteriormente.
Com relação a E. coli, verifica-se que não há diferença estatística entre
os resultados obtidos nos pontos amostrados (Tabela 16), do mesmo modo que para coliformes
totais, a grande variabilidade nos resultados interferiu na análise estatística.
A Tabela 16 mostra, ainda, que as amostras coletadas em todos os
pontos apresentaram aumentos no número de E. coli. Esses resultados permitem supor, da
mesma forma que para os coliformes totais, que os aumentos se deram por que o sistema
proporcionou condições ideais para a proliferação destes microorganismos através do
fornecimento de matéria orgânica e temperatura.
Na Tabela 39 do apêndice, nota-se, no mês de Outubro/2006 um grande
aumento no número de E. coli em na entrada (E1) dos sistemas fito-pedológico e após a
passagem pelos mesmos (E2, E3, E4 e E5), quando comparado com os valores do efluente
102
bruto, o qual pode ter ocorrido em função do acúmulo de matéria orgânica por ocasião de
entupimento das caixas de brita.
Este comportamento atípico também pode ser observado, através dos
pontos discrepantes (outliers) que E2, E3 e E4 apresentaram e que aparecem como asterisco
(*) na Figura 41.
Se fosse feita a opção pela desconsideração dos dados obtidos em
Outubro/2006 para E. coli, E3 em média, teria apresentado melhor desempenho entre os
sistemas testados, com redução de 76,2%, seguido por E5 com 45,7% de redução. No entanto
E2 e E4 ainda apresentariam aumentos no número de E. coli.
Com relação a E3 e E5, os dados da tabela 39 mostram que apenas em
Outubro/2006 ocorreu aumento na concentração do número de E. coli e ainda com relação a
E3 na maioria dos meses amostrados (agosto/2006, novembro/2006, janeiro/2007 e
fevereiro/2007), os valores de redução foram maiores que 90%, valores muito próximos aos
obtidos por Costa et al. (2003), Brasil et al. (2005), Almeida et al. (2007).
Supõe-se que o melhor desempenho do sistema vegetado com Junco
(E3) esteja relacionado com a propriedade que esta macrófita tem em liberar enzimas que
possam agir na eliminação de E. coli conforme citado por Leopoldo e Conte (1996).
6.4.12. Demanda Química de Oxigênio
A Tabela 17 apresenta as porcentagens médias de redução e o desvio
padrão de redução da variável DQO nos pontos E1, E2, E3, E4 e E5, em comparação aos
valores da amostra E. A Figura 42, por sua vez apresenta a variação dos valores de DQO para
todos os sistemas durante os meses de estudo.
103
Tabela 17: Média e Desvio padrão referente a percentagem de redução da DQO (%).
Ponto de coleta Média Desvio padrão
Entrada (E1) 42,9 a
± 15,9
Testemunha (E2) 71,1 b
± 9,8
Junco (E3) 68,9 b
± 7,8
Brachiaria (E4) 66,3 b
± 8,6
Patcholi (E5) 70,8 b
± 14,3
P <0,001
Valores seguidos por mesma letra na vertical não diferem estatisticamente
Figura 42: Variação dos valores de DQO (mg L
-1
) no período de execução do experimento.
A análise da Tabela 17 permite constatar que, já na primeira etapa do
tratamento proposto (E1), houve uma redução média de aproximadamente 42,9% nos níveis de
DQO, em comparação à DQO apresentada pela amostra E.
Verifica-se na Tabela 17, que os valores de E1, diferem
estatisticamente dos valores de E2, E3, E4 e E5, indicando a eficiência dos sistemas fito-
pedológicos na remoção da DQO.
104
As amostras coletadas nos pontos E2, E3, E4 e E5 não apresentaram
diferenças significativas nos valores da DQO. No entanto, os dados da Tabela 17 sugerem que
os melhores resultados de redução deste parâmetro foram observados em E2 (71%), indicando
que, no tocante à DQO, o substrato tem maior influência do que as macrófitas, uma vez que
sua redução se dá, prioritariamente, através de processos físicos como sedimentação e filtração
(SOLANO et al., 2004)
Ainda com relação ao melhor desempenho apresentado por E2 em
comparação a E3, E4 e E5, outro fator que pode ter contribuído para este resultado foi o tempo
de detenção hidráulica maior para este sistema em comparação aos demais (Tabela 20).
Souza et al. (2004), Abrahão (2006) e Almeida et al. (2007) também
observaram resultados estatisticamente semelhantes para a DQO de sistemas vegetados e sem
vegetação, corroborando a confiabilidade dos resultados ora apresentados.
Entre os resultados obtidos nos sistemas fito-pedológicos vegetados,
ou seja, E3, E4, e E5; E5 foi o que apresentou o melhor resultado de remoção da DQO
(70,8%), seguido por E3 (68,9%) e por fim E4 (66,3%). É provável que, o melhor desempenho
apresentado por E5, esteja relacionado ao maior tempo de detenção hidráulica obtido para este
sistema quando comparado com os demais sistemas vegetados. Provavelmente, o sistema
radicular desta macrófita, bastante denso, tenha influenciado o tempo de detenção hidráulica
desse sistema dificultando o escoamento do efluente e como conseqüência tenha facilitado a
ocorrência dos processos de filtração e sedimentação que supõe-se são os mecanismos
responsáveis pela remoção da DQO como citado anteriormente.
As reduções da DQO obtidas no presente trabalho foram melhores do
que os valores apresentados por Philipi et al. (1999) e Souza (2003) e piores do que os
apresentados por Conte et al (1998), Mansor (1998), Valentim (1999), Van Kaik (2002),
Valentim (2003), Mazzola et al (2005), Tomazela (2006) e Almeida et al (2007). Cabe
ressaltar ainda, que foram semelhantes aos obtidos por Guimarães et al (2000).
105
6.4.13. Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO)
A Tabela 18 apresenta os valores médios de redução da DBO das
amostras de efluentes tratados pelos sistemas fito-pedológico em estudo e seu desvio padrão,
relacionando os valores de saída de cada sistema com o valor da DBO do efluente após as
caixas de decantação. A Figura 43 apresenta a variação dos valores da DBO durante o período
de execução do experimento.
Tabela 18: Média e Desvio padrão referente à percentagem de redução da DBO (%)
Ponto de coleta Média Desvio padrão
Entrada (E1) 51,1 a
± 14,1
Testemunha (E2) 78,1 b
± 8,0
Junco (E3) 75,4 b
± 8,7
Brachiaria (E4) 71,7 b
± 13,1
Patcholi (E5) 79,7 b
± 11,2
P <0,001
Valores seguidos por mesma letra na vertical não diferem estatisticamente.
Figura 43 Variação dos valores de DBO (mg L
-1
) no período de execução do experimento.
106
Verifica-se, do mesmo modo que para a DQO, que houve redução
significativa da DBO das amostras de efluente coletadas após a passagem pelo processo de
tratamento (E1, E2, E3, E4 e E5), sendo que este comportamento pôde ser observado já no
início, ou seja, após a passagem do efluente pelas caixas de brita (E1), com redução
aproximada de 52% em relação à DBO da amostra do efluente bruto. Essa redução inicial se
deu, provavelmente, em função do processo de digestão anaeróbia que ocorre nas caixas de
brita, indicando que o sistema constituído pelas caixas de decantação e caixas de brita tem
uma participação importante no tratamento como um todo, podendo ser considerado como
tratamento primário.
Após a passagem do efluente pelos sistemas fito-pedológicos não foram
observadas diferenças significativas nas taxas de redução de DBO, sendo que os valores
situaram-se na faixa de 70 a 80% de redução.
Apesar de não haver diferença significativa entre as DBOs das amostras
de efluente nos sistemas fito-pedológicos, a comparação entre os pontos E2, E3, E4 e E5
(Tabela 18) permite constatar valores maiores de redução para E5, enquanto que para os
demais sistemas vegetados, os valores foram menores que o valor obtido para E2. Analisando
os dados apresentados na Tabela 20 do apêndice (Tempo de detenção hidráulica), pode se
supor que a diferença nos valores obtidos para a DBO esteja relacionada aos diferentes tempos
apresentados pelos sistemas.
Ainda com relação ao melhor desempenho de E5 pode-se supor que o
denso sistema radicular da macrófita que compõe esse sistema propicie condições adequadas
ao desenvolvimento da atividade microbiana que ocorre na rizosfera, a qual é responsável pela
degradação da matéria orgânica, resultando em valores menores de DBO.
Na Figura 43, observa-se a existência de dois pontos discrepantes
(outliers) para a DBO durante o período da realização do estudo. Um desses pontos se refere
ao ponto E5 e o outro ao ponto E2, indicando, provavelmente a ocorrência de alguma
interferência não identificada.
Com relação aos sistemas fito-pedológicos vegetados e não vegetados,
Valentim (2003) descreve em seu trabalho que, no Brasil os sistemas vegetados apresentam,
geralmente, melhores resultados que os não vegetados na remoção da DBO, porém nos
107
Estados Unidos, as macrófitas são utilizadas apenas com função estética não interferindo no
resultado.
Ainda com relação à eficiência das macrófitas na remoção da DBO,
Costa et al (2003) verificaram que os valores para os tanques vegetados e não vegetados não
apresentam diferenças significativas. Os autores trataram água poluída de um rio por sistemas
fito-pedológicos, sendo o sistema vegetado com a espécie Typha spp.
Tomazela (2006), em trabalhos realizados na mesma estação do
presente estudo verificou que a testemunha e os tanques com macrófitas apresentam
desempenhos semelhantes e, nesse caso, infere o autor, que nem sempre são necessários
tanques vegetados para se obter um tratamento eficiente de águas residuárias.
Resultados semelhantes para a DBO em sistemas vegetados e não
vegetados também foram obtidos por Abrahão (2006) que avaliou a eficiência das espécies
Capim-tifton e Capim-elefante no tratamento de águas residuárias de lacticínios.
Com relação à legislação do Estado de São Paulo, Decreto 8468/76,
artigo 18, considerando que os resultados de redução da DBO obtidos tiveram como base os
valores apresentados pelo efluente após as caixas de decantação (E), ou seja, após uma etapa
de tratamento (caixas de decantação), supõe-se que os valores das amostras coletadas após os
sistemas fito-pedológicos apresentaram valores de redução que atendem àqueles exigidos pela
Legislação do estado de São Paulo que é de no máximo 60 mg.L
-1
ou 80% de redução.
108
7. CONCLUSÕES
Pelos resultados do projeto de pesquisa pode-se concluir que:
● O sistema promoveu redução dos Sólidos Sedimentáveis, Turbidez, Coliforme Totais, DQO
e DBO.
● Ficou demonstrado que para as variáveis DQO, DBO, o sistema fito-pedológico completou
o tratamento realizado inicialmente nas caixas de decantação e caixas de brita.
● A Condutividade aumentou em todos os sistemas.
● Não se alcançou a eficiência esperada na remoção das variáveis: Ferro, Alumínio, Fósforo
total (PO
4
3-
) e E.coli, sendo que houve até elevação na concentração.
● O sistema apresentou instabilidade para E. coli, apresentando reduções em alguns meses e
aumento em outros.
● O sistema fito-pedológico cultivado com Brachiaria reduziu as concentrações de nitrato e
nitrito, enquanto os demais sistemas produziram aumentos.
● Não houve diferenças significativas nos níveis de remoção da maioria dos poluentes
estudados entre os sistemas fito-pedológicos vegetados e a Testemunha.
Entre os sistemas fito-pedológicos vegetados, os resultados sugerem
que:
● A Brachiaria apresentou melhor desempenho para Ferro total, Alumínio, nitrato e nitrito.
109
● O Junco apresentou melhor desempenho para Sólidos sedimentáveis, dureza total, fósforo
Coliformes totais e E. Coli;
● O Patcholi apresentou melhor desempenho para turbidez, DQO e DBO.
O sistema é passível de implementação em pequenas comunidades e
em áreas rurais, pois promove a redução da matéria orgânica, turbidez e sólidos.
110
8. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Durante a realização deste trabalho, uma das dificuldades enfrentadas
foi o controle de vazão dos afluentes dos tanques contendo pedra britada e dos afluentes dos
tanques que compunham os sistemas fito-pedológico, sendo necessário o acompanhamento
quase que diário da vazão destes tanques, para evitar que algum tanque ficasse sem efluente e
consequentemente ocorresse à morte das macrófitas que o compunha.
Para trabalhos futuros na mesma estação sugiro que seja verificado
outras formas de controle de vazão dos afluentes e efluentes.
As caixas contendo pedra britada, após os tanques de decantação,
constantemente apresentaram entupimentos, interferindo na vazão de entrada dos efluentes
para os tanques contendo os sistemas fito-pedológicos, aumentando a concentração dos
poluentes por evapotranspiração e aumentando a carga orgânica no sistema. Para trabalhos
futuros na mesma estação, sugiro um cronograma de limpeza destas caixas, evitando
principalmente o acúmulo de matéria orgânica no efluente.
Nesse trabalho, avaliaram-se as formas nitrogenadas como nitrato e
nitrito e não foi avaliada a variável nitrogênio total, a qual poderia trazer informações
importantes para o desenvolvimento do trabalho e para as conclusões relativas ao desempenho
do sistema.
Não houve o controle das macrófitas nesse trabalho, pois um dos
objetivos do mesmo era observar o comportamento dos sistemas com a menor interferência
possível, nesse intuito sugiro que para próximos trabalhos, seja considerado o manejo das
111
macrófitas como forma de aumentar o desempenho dos sistemas fito-pedológico,
principalmente na remoção de nutrientes.
Com relação a trabalhos futuros, sugiro a avaliação de sistemas de
desinfecção do efluente proveniente de sistema fito-pedológico, tais como a utilização de
sistemas de aquecimento solar, tornando este efluente apto a ser utilizado em sistemas de
irrigação.
112
9. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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123
APÊNDICE
Tabela 19: Valores mensais de Vazão de entrada e dos sistemas fito-pedológicos no período
de execução do experimento (L h
-1
).
Pontos de coleta
Mês Entrada Testemunha Patcholi Brachiaria Junco
Abr/06
46,44 51,41 42,84 44,28 42,66
Jun/06
51,12 49,68 46,08 55,33 45,54
Jul/06
25,20 55,08 37,55 38,16 35,39
Ago/06
36,00 39,92 25,24 24,48 30,74
Sete/06
13,72 19,08 13,82 10,08 16,56
Out/06
37,44 25,88 30,02 12,60 24,12
Nov/06
15,01 13,93 18,65 12,10 14,22
Dez/06
59,76 37,91 59,76 28,12 45,25
Jan/07
30,02 26,06 22,79 24,34 28,62
Fev/07
51,41 40,03 20,02 24,01 28,51
Média
36,61 35,90 31,68 27,35 31,16
Tabela 20: Valores mensais do Tempo de Detenção Hidráulica após as caixas de brita e nos
sistemas fito-pedológicos no período de execução do experimento (h).
Pontos amostrados
Mês Entrada Testemunha Patcholi Brachiaria Junco
Abr/06
22,29 14,52 12,10 12,50 12,05
Jun/06
24,54 14,03 13,01 15,62 12,86
Jul/06
12,10 15,55 10,60 10,77 9,99
Ago/06
17,28 11,27 7,13 6,91 8,68
Sete/06
6,58 5,39 3,90 2,85 4,68
Out/06
17,97 7,31 8,48 3,56 6,81
Nov/06
7,21 3,93 5,27 3,42 4,02
Dez/06
28,68 10,70 16,87 7,94 12,78
Jan/07
14,41 7,36 6,43 6,87 8,08
Fev/07
24,68 11,30 5,65 6,78 8,05
Média
17,57 10,14 8,94 7,72 8,80
124
Tabela 21: Valores mensais da Temperatura Ambiente (ºC) e Totais Pluviométricos (mm) no
período de execução do experimento.
Dados
Mês Temperatura
mínima
Temperatura
máxima
Temperatura
média
Precipitação
Abr/06
16,19 25,81 20,30 60,9
Mai/06
12,86 22,71 15,2 8,7
Jun/06
13,12 23,38 16,30 15,4
Jul/06
13,92 24,39 17,9 29,2
Ago/06
14,33 26,82 20,57 16
Set/06
14,21 25,55 19,88 49,2
Out/06
16,12 27,4 21,76 96,3
Nov/06
17,34 28,10 20,98 85,7
Dez/06
18,91 28,28 23,60 225,9
Jan/07
19,21 26,88 23,04 410,8
Fev/07
18,95 29,33 24,14 108,9
Fonte: Depto de Recursos Naturais
Tabela 22: Valores mensais da Temperatura do Efluente (ºC) na entrada e após os sistemas
fito-pedológicos no período de execução do experimento.
Pontos amostrados
Entrada Testemunha
Patcholi Brachiaria
Junco Ambiente
Abr/06
21,5 20,0 20,0 21,0 19,0 23,0
Jun/06
19,0 20,0 19,0 19,0 19,0 22,0
Jul/06
18,0 18,0 18,0 18,0 15,0 21,0
Ago/06
22,5 20,0 21,5 22,0 21,0 24,0
Sete/06
19,5 20,0 20,0 20,0 20,0 21,0
Out/06
20,5 21,0 21,0 21,5 20,5 23,0
Nov/06
23,5 23,5 23,5 23,5 24,0 24,0
Dez/06
21,5 23,0 23,0 22,5 23,0 22,0
Jan/07
22,0 24,0 24,0 24,0 24,0 20,0
Fev/07
23 25,0 24,0 24,0 25,0 22,0
Média
22,5 21,22 21,13 21,14 21,1 22,2
125
Tabela 23: Valores mensais de pH na entrada e após os sistemas fito-pedológicos no período
de execução do experimento.
Pontos amostrados
Mês Bruto Entrada Testemunha
Patcholi Brachiaria
Junco
Abr/06
6,51 6,52 6,57 6,50 6,48 6,52
Jun/06
6,69 6,40 6,48 6,54 6,46 6,40
Jul/06
6,33 6,35 6,55 6,50 6,47 6,47
Ago/06
6,09 6,2 6,39 6,37 6,38 6,31
Sete/06
6,10 6,34 6,40 6,47 6,51 6,39
Out/06
6,21 6,44 6,47 6,56 6,72 6,34
Nov/06
6,41 6,49 7,19 6,45 7,29 6,37
Dez/06
6,32 6,40 6,56 6,36 6,42 6,48
Jan/07
5,56 6,68 6,81 6,70 6,67 6,45
Fev/07
6,64 6,48 6,60 6,51 6,55 6,58
Média
6,29 6,43 6,60 6,50 6,60 6,43
Tabela 24: Valores mensais da Condutividade Elétrica (µ Scm
-1
) na entrada e após os
sistemas fito-pedológicos no período de execução do experimento.
Pontos amostrados
Mês
Bruto Entrada Testemunha
Patcholi Brachiaria
Junco
Abr/06
844,00 944,00 937,00 1086,00 977,00 1047,00
Jun/06
935,00 931,00 865,00 1000,00 882,00 883,00
Jul/06
881,00 1013,00 1088,00 1099,00 1053,00 1056,00
Ago/06
691,00 823,00 877,00 1040,00 1000,00 963,00
Sete/06
852,00 893,00 853,00 997,00 993,00 971,00
Out/06
886,00 997,00 1017,00 1055,00 1042,00 975,00
Nov/06
776,00 823,00 786,00 838,00 862,00 883,00
Dez/06
713,00 777,00 816,00 883,00 848,00 834,00
Jan/07
865,00 796,00 628,00 612,00 735,00 747,00
Fev/07
956,00 1143,00 1114,00 1120,00 1118,00 1115,00
Média
839,90 914,00 898,10 973,00 951,00 947,40
126
Tabela 25: Valores mensais de Sólidos Suspensos (mL L
-1
) antes e após os sistemas fito-
pedológicos no período de execução do experimento.
Pontos amostrados
Mês Bruto Entrada Testemunha
Patcholi Brachiaria
Junco
Abr/06
2,5 0 0,1 0 0 0
Jun/06
3,0 0 0 0 0 0
Jul/06
2,5 0 0 0 0 0
Ago/06
5,0 1,4 0 1,6 0 0
Set/06
0,9 0,10 0 0 0 0
Out/06
1,8 0,4 0 0 0 0
Nov/06
0,4 0,2 0 0 0 0
Dez/06
0 0 0 0 0 0
Jan/07
0 0 0,0 0,0 0,0 0,0
Fev/07
4 0 0,0 0,0 1,0 0,0
Média
2,01 0,21 0,01 0,16 0,10 0,0
127
Tabela 26: Valores mensais de Turbidez (FAU) antes e após os sistemas fito-pedológicos no
período de execução do experimento.
Pontos amostrados
Mês Bruto Entrada Testemunha
Patcholi Brachiaria
Junco
Abr/06
206,00 118,00 33,00 37,00 165,00 55,00
Jun/06
35,00 117,00 14,00 19,00 63,00 51,00
Jul/06
255,00 162,00 27,00 13,00 20,00 30,00
Ago/06
269,00 110,00 58,00 100,00 61,00 40,00
Set/06
220,00 156,00 29,00 30,00 25,00 28,00
Out/06
300,00 209,00 18,00 24,00 19,00 25,00
Nov/06
181,00 213,00 28,00 20,00 39,00 16,00
Dez/06
155,00 59,00 27,00 24,00 63,00 29,00
Jan/07
97,00 5,00 12,00 13,00 9,00 19,00
Fev/07
199,00 117,00 40,00 12,00 68,00 22,00
Tabela 27: Eficiência dos sistemas fito-pedológicos na redução da turbidez (%) no
período de execução do experimento.
Dados
Mês Entrada Testemunha
Patcholi Brachiaria
Junco
Abr/06
42,72 83,98 82,04 19,9 73,00
Jun/06
- 234,29 60,00 45,71 -80,0 -45,71
Jul/06
36,47 89,41 94,90 92,16 88,24
Ago/06
59,11 78,44 62,83 77,32 85,13
Set/06
29,09 86,82 86,36 88,64 87,27
Out/06
30,33 94,00 92,00 93,67 91,67
Nov/06
-17,68 84,53 88,95 78,45 91,16
Dez/06
61,94 82,58 84,52 59,35 81,29
Jan/07
94,85 87,63 86,60 90,72 80,41
Fev/07
41,21 79,90 93,97 65,83 88,94
Média
14,37 82,73 81,79 58,60 72,17
128
Tabela 28: Valores mensais de Dureza Total (mg L
-1
) antes e após os sistemas fito-
pedológicos no período de execução do experimento.
Pontos Amostrados
Mês
Bruto Entrada Testemunha
Patcholi Brachiaria
Junco
Abr/06
3,53 3,57 3,21 2,08 1,79 3,09
Jun/06
3,28 2,7 2,33 4,14 3,73 3,68
Jul/06
18,65 52,3 3,15 3,24 4,08 3,71
Ago/06
1,58 2,75 1,72 3,28 2,93 2,08
Set/06
3,39 3,79 3,33 4,03 3,58 3,5
Out/06
20,1 7,92 2,11 2,47 7,76 3,38
Nov/06
4,1 0 0 0,57 0,55 2,99
Dez/06
0 3,12 1,81 1,72 1,55 3,44
Jan/07
1,8 2,61 3,75 3,71 3,81 1,65
Fev/07
37,2 37,8 20,2 30,8 34,9 37,2
Tabela 29: Eficiência dos sistemas fito-pedológicos na redução da Dureza Total (%)
no período de execução do experimento.
Dados
Mês
Entrada Testemunha
Patcholi Brachiaria
Junco
Abr/06
-1,13 9,07 41,08 -49,29 12,46
Jun/06
17,68 28,96 -26,22 13,72 -12,20
Jul/06
-180,43 83,11 82,63 -78,12 80,11
Ago/06
-74,05 -8,86 -107,59 85,44 -31,65
Set/06
-11,80 1,77 -18,88 5,60 -3,24
Out/06
60,60 89,5 87,71 -61,39 83,18
Nov/06
100,0 100,0 86,10 -86,59 27,07
Dez/06
* * * * *
Jan/07
-45,00 -108,33 -106,11 111,67 8,33
Fev/07
-1,61 45,70 17,20 -6,18 0,0
Média
-15,08 26,77 6,21 7,24 18,23
* Não realizado devido ao valor da dureza total para o efluente bruto ser igual a zero
129
Tabela 30: Valores mensais de Ferro Total (mg L
-1
) antes e após os sistemas fito-pedológicos
no período de execução do experimento Ferro Total.
Pontos Amostrados
Mês
Bruto Entrada Testemunha
Patcholi Brachiaria
Junco
Abr/06
0,21 0,48 1,82 1,77 0,93 2,19
Jun/06
1,35 1,28 1,51 1,58 0,92 0,7
Jul/06
0,26 0,26 1,28 1,25 0,44 0,75
Ago/06
1,31 0,91 2,61 0,85 0,66 1,14
Set/06
1,08 1,01 1,50 1,69 0,71 2,82
Out/06
0,69 0,78 1,1 0,75 0,61 1,46
Nov/06
0,27 0,29 1,78 1,25 1,05 0,37
Dez/06
0,55 0,53 0,49 1,7 0,71 1,05
Jan/07
0,22 0,04 0,88 0,46 0,16 1,18
Fev/07
0,37 0,28 0,25 1,26 0,3 0,8
Tabela 31: Eficiência dos sistemas fito-pedológicos na redução de Ferro Total (%) no
período de execução do experimento
Dados
Mês
Entrada Testemunha
Patcholi Brachiaria
Junco
Abr/06
-128,57 -766,67 -742,85 -342,85 -942,85
Jun/06
5,18 -11,852 -17,037 31,85 48,15
Jul/06
0 -392,31 -380,77 -69,231 -188,46
Ago/06
30,5 -99,2 6,6 49,6 13,0
Set/06
6,48 -38,89 -56,48 34,26 -161,11
Out/06
-13,04 -59,42 -8,70 11,59 -111,59
Nov/06
-7,41 -559,26 -362,96 -288,89 -37,04
Dez/06
3,64 10,91 -209,09 -29,09 -90,91
Jan/07
81,82 -300,00 -109,09 27,27 -436,36
Fev/07
24,32 32,43 -240,54 18,92 -116,22
Média
0,3 -218,4 -212,10 -55,70 -202,3
130
Tabela 32: Valores mensais de Alumínio (Al
3+
) (mg L
-1
) antes e após os sistemas fito-
pedológicos no período de execução do experimento.
Pontos Amostrados
Mês
Bruto Entrada Testemunha
Patcholi Brachiaria
Junco
Abr/06
0 0,01 0,04 0,02 0 0,04
Jun/06
0,03 0 0,02 0,02 0 0
Jul/06
0 0 0 0,04 0,04 0,02
Ago/06
0 0 0,01 0 0,02 0,04
Set/06
0 0 0,01 0,01 0,01 0,03
Out/06
0,01 0 0 0,03 0,01 0
Nov/06
0 0,01 0 0,01 0,02 0
Dez/06
0 0,01 0 0,02 0,01 0,03
Jan/07
0 0 1,0 0 0,01 0
Fev/07
0 0 0 0,01 0,01 0,01
Média
0 0 0,11 0,02 0,01 0,02
Tabela 33: Valores mensais de Alumínio (Al
2
O
3
) (mg L
-1
) antes e após os sistemas fito-
pedológicos no período de execução do experimento.
Pontos amostrados
Mês
Bruto Entrada Testemunha
Patcholi Brachiaria
Junco
Abr/06
0 0,02 0,07 0,04 0 0,07
Jun/06
0,05 0 0,04 0,03 0 0
Jul/06
0 0 0 0,04 0,04 0,02
Ago/06
0 0 0,01 0 0,05 0,07
Set/06
0 0 0,03 0,02 0,02 0,05
Out/06
0,01 0 0,01 0,06 0,01 0,01
Nov/06
0 0,01 0 0,02 0,03 0
Dez/06
0 0,02 0 0,04 0,02 0,02
Jan/07
0 1,0 1,0 1,0 0,01 0
Fev/07
0 0 0 0,02 0,01 0,01
Média
0,01 0,11 0,12 0,13 0,13 0,03
131
Tabela 34: Valores mensais de Fósforo Total como PO
4
3-
(mg L
-1
) antes e após os sistemas
fito-pedológicos no período de execução do experimento.
Pontos Amostrados
Bruto Entrada Testemunha
Patcholi Brachiaria
Junco
Abr/06
33,72 11,26 39,76 41,76 40,26 40,76
Jun/06
35,72 22,76 33,26 25,26 25,76 28,26
Jul/06
25,72 31,76 38,26 32,76 37,26 30,89
Ago/06
28,89 29,89 31,89 37,89 35,39 33,39
Set/06
35,39 34,89 35,39 41,39 37,89 40,39
Out/06
33,89 37,39 35,89 37,89 37,89 36,89
Nov/06
33,72 32,72 33,22 27,22 32,72 26,72
Dez/06
30,72 29,22 28,22 33,72 33,22 33,72
Jan/07
39,72 23,72 27,22 30,22 29,72 34,22
Fev/07
32,72 38,22 36,22 41,72 39,22 42,72
Tabela 35: Eficiência dos sistemas fito-pedológicos na redução de Fósforo Total como
PO
4
3-
(%) no período de execução do experimento.
Dados
Entrada Testemunha
Patcholi Brachiaria
Junco
Abr/06
66,61 -17,91 -23,84 -19,40 -20,88
Jun/06
36,28 6,89 29,28 27,88 20,88
Jul/06
-23,48 -48,76 -27,37 -44,87 -20,10
Ago/06
-3,5 -10,4 -31,2 -22,5 -15,6
Sete/06
1,4 0,0 -17,0 -7,1 -14,1
Out/06
-10,3 -5,9 -11,8 -11,8 -8,9
Nov/06
3,0 1,5 19,3 3,0 20,8
Dez/06
4,9 8,1 -9,8 -8,1 -9,8
Jan/07
40,3 31,5 23,9 25,2 13,8
Fev/07
-16,8 -10,7 -27,5 -19,9 -30,6
Média
9,8 -4,6 -7,6 -7,8 -6,4
132
Tabela 36: Valores mensais de Nitrato como N-NO
3
-
(mg L
-1
) antes e após os sistemas fito-
pedológicos no período de execução do experimento.
Pontos Amostrados
Mês Bruto Entrada Testemunha
Patcholi Brachiaria
Junco
Abr/06
4,90 6,80 0,80 1,40 2,60 1,20
Jun/06
0,40 1,10 1,50 1,50 1,20 2,10
Jul/06
5,10 6,30 11,80 21,20 0,60 11,10
Ago/06
2,90 3,90 1,90 3,60 1,70 1,40
Set/06
5,00 4,60 4,00 0,40 0,60 1,90
Out/06
0,30 4,30 2,70 0,20 0,70 1,10
Nov/06
4,30 2,70 0,50 1,10 0,60 1,10
Dez/06
3,00 1,50 4,60 4,70 1,00 0,50
Jan/07
5,30 4,70 27,70 8,90 0,90 6,20
Fev/07
3,10 3,40 1,70 1,00 3,50 1,70
Tabela 37: Eficiência dos sistemas fito-pedológicos na redução de Nitrato como N-
NO
3
-
(%) no período de execução do experimento.
Dados
Mês
Entrada Testemunha
Patcholi Brachiaria
Junco
Abr/06
-38,78 83,67 71,43 46,94 75,51
Jun/06
-175 -275 -275 -200 -425
Jul/06
-23,53 -131,37 -315,69 88,24 -117,6
Ago/06
-34,5 34,5 -24,1 41,4 51,7
Set/06
8,0 20,0 92 88,0 62,0
Out/06
-1333,3 -800,0 33,3 -133,0 -266,7
Nov/06
37,2 88,4 74,4 86,0 74,4
Dez/06
50,0 -53.3 -56,7 66,7 83,3
Jan/07
11,3 -422,6 -67,9 83,0 -17,0
Fev/07
-9,7 45,2 67,7 -12,9 45,2
Média
-150,8 -141,1 -40,0 15,4 -43,4
133
Tabela 38: Valores mensais de Nitrito como N-NO
2
-
(mg L
-1
) antes e após os sistemas fito-
pedológicos no período de execução do experimento.
Pontos Amostrados
Bruto Entrada Testemunha
Patcholi Brachiaria
Junco
Abr/06
0,0 0,013 0,001 0,002 0,0 0,002
Jun/06
2,34 0,0 0,007 0,01 0,002 0
Jul/06
0 0 0,046 17,2 0,001 7,4
Ago/06
0 0 0,0 0,0 0,0 0,0
Set/06
0 0 0,0 0,0 0,0 0,0
Out/06
0,066 0 0,001 0,0 0,0 0,0
Nov/06
0 0 0,0 0,0 0,0 0,0
Dez/06
0 0 0,002 0,045 0,0 0,002
Jan/07
0,02 3,3 21,4 24,00 0,002 6
Fev/07
0 0 0,005 0,009 0 0,007
Média
0,24 0,33 2,15 4,13 0,0 1,34
134
Tabela 39: Valores mensais de E. coli (NMP 100mL
-1
) antes e após os sistemas fito-
pedológicos no período de execução do experimento.
Pontos Amostrados
Bruto Entrada Testemunha
Patcholi Brachiaria
Junco
Ago/06
1,7 10
5
4,0 10
4
1,5 10
5
3,0 10
4
1,1 10
5
1,0 10
4
Sete/06
5,0 10
4
4,0 10
4
3,0 10
4
2,0 10
4
3,4 10
4
4,0 10
4
Out/06
1,8 10
4
8,7 10
4
4,8 10
5
3,4 10
5
8,3 10
4
5,2 10
5
Nov/06
4,0 10
4
1,1 10
5
3,2 10
4
3,2 10
4
5,0 10
4
4,0 10
3
Dez/06
2,5 10
4
1,4 10
5
2,0 10
5
9,0 10
3
1,0 10
5
9,0 10
3
Jan/07
2,5 10
5
2,1 10
5
1,1 10
6
1,3 10
5
* 2,3 10
4
Fev/07
2,5 10
5
9,0 10
4
1,2 10
5
2,5 10
5
4,8 10
5
4,5 10
3
* Não realizado, devido a problemas com a amostra.
Tabela 40: Eficiência dos sistemas fito-pedológicos na redução de E. coli (%) no
período de execução do experimento.
Dados
Entrada Testemunha
Patcholi Brachiaria
Junco
Ago/06
76,5 11,8 82,4 35,3 94,1
Sete/06
20 40 60 32 20
Out/06
-383,33 -2566,67 -1788,89 -361,11 -2.788,89
Nov/06
-175,00 20,00 20,00 -25,00 90
Dez/06
-460,00 -700,00 64,00 -300,00 64,00
Jan/07
16,00 -340,00 48,00 * 90,80
Fev/07
64,00 52,0 0,0 -92,00 98,20
Média
-120,3 -497,6 -216,4 -118,5 -333,1
* Não realizado, devido a problemas com a amostra.
135
Tabela 41: Valores mensais de Coliformes Totais (NMP 100mL
-1
) antes e após os sistemas
fito-pedológicos no período de execução do experimento.
Pontos Amostrados
Mês Bruto Entrada Testemunha
Patcholi Brachiaria
Junco
Ago/06
2,4 10
5
2,5 10
5
3,9 10
5
7,0 10
4
1,3 10
5
4,0 10
4
Sete/06
7,6 10
6
8,0 10
5
3,4 10
5
2,8 10
5
9,1 10
5
6,1 10
6
Out/06
2,1 10
7
6,4 10
6
6,7 10
6
7,2 10
6
3,4 10
6
9,3 10
6
Nov/06
3,5 10
5
4,4 10
5
7,4 10
4
4,6 10
4
3,3 10
5
1,1 10
4
Dez/06
5,0 10
5
4,0 10
4
4,0 10
5
1,8 10
4
5,2 10
4
1,3 10
4
Jan/07
6,5 10
5
1,0 106 3,0 106 5,0 105 * 2,2 105
Fev/07
8. 10
5
1,2 10
5
2,7 10
5
4,0 10
5
9,3 10
5
9,0 10
3
* Não realizado, devido a problemas com a amostra.
Tabela 42: Eficiência dos sistemas fito-pedológicos na redução de Coliformes Totais
(%) no período de execução do experimento.
Dados
Mês Entrada Testemunha
Patcholi Brachiaria
Junco
Ago/06
-4,17 -62,5 70,83 45,83 83,33
Sete/06
89,47 95,52 96,32 88,03 19,74
Out/06
69,53 68,1 65,71 83,81 55,71
Nov/06
-25,71 78,86 86,86 5,714 96,00
Dez/06
92 20 96,4 89,6 97,4
Jan/07
-53,85 -361,54 23,08 * 66,15
Fev/07
85 66,25 50,00 -16,25 98,88
Média
36,04 -13,62 69,89 49,46 73,89
* Não realizado, devido a problemas com a amostra.
136
Tabela 43: Valores mensais de DQO (mg L
-1
) antes e após os sistemas fito-pedológicos no
período de execução do experimento.
Pontos Amostrados
Mês Bruto Entrada Testemunha
Patcholi Brachiaria
Junco
Abr/06
498 278 104 108 233 154
Jun/06
621 380 138 144 199 243
Jul/06
759 472 115 121 174 223
Ago/06
372 279 152 245 126 105
Set/06
422 304 175 161 157 200
Out/06
617 339 162 157 118 156
Nov/06
386 287 158 84 163 95
Dez/06
453 218 156 148 186 102
Jan/07
382 91 76 95 107 140
Fev/07
512 218 138 114 172 134
Tabela 44: Eficiência dos sistemas fito-pedológicos na redução de DQO (%) no período
de execução do experimento.
Dados
Entrada Testemunha
Patcholi Brachiaria
Junco
Abr/06
44,18 79,12 78,31 53,21 69,08
Jun/06
38,81 77,78 76,81 67,95 60,87
Jul/06
37,81 84,85 84,06 77,08 70,62
Ago/06
25,00 59,14 34,14 66,13 71,77
Sete/06
27,96 58,53 61,85 62,80 52,61
Out/06
45,06 73,74 74,55 80,88 74,72
Nov/06
25,65 59,07 78,24 57,77 75,39
Dez/06
51,88 65,56 67,33 58,94 77,48
Jan/07
76,18 80,10 75,13 71,99 63,35
Fev/07
57,42 73,05 77,73 66,41 73,83
Média
42,99 71,09 70,82 66,32 68,97
137
Tabela 45: Valores mensais de DBO (mg L
-1
) antes e após os sistemas fito-pedológicos no
período de execução do experimento.
Pontos Amostrados
Bruto Entrada Testemunha
Patcholi Brachiaria
Junco
Abr/06
265 105,5 50,1 39,4 115,4 55,7
Jun/06
334 176,5 67,2 63,6 108,4 127,3
Jul/06
371 236 41,1 37,6 40,4 97,8
Ago/06
194 120 80 97,6 95,4 44,7
Sete/06
215 141 54 45,8 78,6 74,0
Out/06
331 161,5 56,4 53,0 34,8 56,2
Nov/06
221 131 52,3 32 63,8 36,6
Dez/06
193 77 48,6 41,8 60,8 29,4
Jan/07
182,5 46,5 32,5 38,5 43,2 65,8
Fev/07
273,2 86,4 51,6 39 44 49,1
Tabela 46: Eficiência dos sistemas fito-pedológicos na redução de DBO (%) no
período de execução do experimento.
Dados
Entrada Testemunha
Patcholi Brachiaria
Junco
Abr/06
60,19 81,09 85,13 56,45 78,98
Jun/06
47,16 79,88 80,96 67,54 61,89
Jul/06
36,39 88,92 89,87 89,11 73,64
Ago/06
38,14 58,76 49,69 50,82 76,96
Sete/06
34,42 74,88 78,70 63,44 65,58
Out/06
51,21 82,96 83,99 89,49 83,02
Nov/06
40,72 76,33 85,52 71,13 83,44
Dez/06
60,10 74,82 78,34 68,50 84,77
Jan/07
74,52 82,19 78,90 76,33 63,95
Fev/07
68,37 81,11 85,72 83,89 82,03
Média
51,12 78,10 79,68 71,67 75,42
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