Wetlands (Jardins Filtrantes) para Tratamento de Esgotos

Descrição geral

O sistema wetland tem se apresentado como uma ótima alternativa ao tratamento biológico de esgotos. Trata-se de um processo complementar do efluente do tanque séptico (necessário para a quebra de moléculas complexas em moléculas mais simples de fácil absorção pelas raízes das plantas) que são capazes de utilizar a filtração física, química e biológica, na transformação/depuração de poluentes presentes nos esgotos sanitários. Este tipo de sistema possui baixo custo de operação, implantação e manutenção em relação aos sistemas convencionais.

Além disso, este tipo de sistema possui a vantagem de lidar com variações sazonais na emissão de efluentes sem apresentar efeitos adversos ao funcionamento do sistema de tratamento.

Os usos de wetlands demonstram boas eficiências na remoção de sólidos suspensos, DBO e na concentração de nutrientes (Fósforo e Nitrogênio). Dentro de um sistema wetland ocorrem diversos processos que contribuem para a melhoria da qualidade do efluente, são eles: adsorção de íons amônio e de metais pelos argilominerais, adsorção de íons metálicos, de pesticidas e de compostos a base de fósforo pela matéria orgânica; decomposição da matéria orgânica; decomposição da matéria orgânica biodegradável, tanto aeróbia como anaerobiamente; remoção de patógenos por microrganismos; retiradas de metais pesados e outras substâncias tóxicas (dentro de limites) pelas plantas (macrófitas).

A remoção da matéria orgânica e dos nutrientes dentro de um filtro wetland se deve ao uso de macrófitas aquáticas (Figura 1). Estas espécies são utilizadas porque possuem adaptações à diversos tipos de ambientes, desde brejos até ambientes totalmente submersos. Em wetlands construídas, as macrófitas podem ser do tipo emersa; com folhas flutuantes; submersas enraizadas; submersas livres; e aquáticas flutuantes.

Figura 1 – Tipos de macrófitas que podem ser utilizadas em wetlands construídas.

Critérios de dimensionamento

As wetlands são projetadas a partir da escolha do tipo de fluxo hidráulico (superficial ou subsuperficial), Tempo de Detenção hidráulica (TDH), material filtrante e da espécie de macrófitas.

As wetlands construídas com fluxo superficial (Figura 2) apresentam áreas que simulam lagoas do tipo pântano, com vegetação variada. Neste tipo de fluxo, a lâmina de água pode variar de 10,0 a 40,0 cm, dependendo do projeto, e é mantida sobre a superfície do solo. O tratamento do efluente ocorre através da ação de microrganismos que ficam fixados na superfície do solo e nas raízes das plantas.

Figura 2 – Exemplo de um sistema wetland de fluxo superficial.

Já as wetlands construídas de fluxo subsuperficial, se caracterizam por possuir um meio filtrante junto com a vegetação aquática, onde o efluente atravessa o meio filtrante horizontalmente ou verticalmente (seta preta). Durantes este percurso, o esgoto entra em contato com zonas aeróbias, anóxicas e anaeróbias. As zonas aeróbias ocorrem perto das raízes e rizomas (Figura 3). Durante a passagem do esgoto pela rizosfera (região onde o solo e as raízes das plantas entram em contato), ocorre a degradação do mesmo pela ação dos microrganismos e pelos processos físicos e químicos. Nestes sistemas, o princípio básico de tratamento é a formação do biofilme aderido no meio suporte e nas raízes das plantas, onde os compostos orgânicos são degradados em condições aeróbias e anaeróbias. O fornecimento de oxigênio nos sistemas wetland se dão de duas formas: por meio da transferência de oxigênio entre as raízes e rizomas das plantas e a rizosfera; e através da difusão do oxigênio entre a atmosfera e a rizosfera.

Figura 3 – Representação esquemática da formação de biofilme.

Nas wetlands subsuperficiais, o meio filtrante pode ser composto por areia, pedra e/ou brita que, junto com as raízes da vegetação (macrófitas), atuam no tratamento do efluente.

A figura 4 demonstra um exemplo do processo de wetland utilizando fluxo subsuperficial aplicado no tratamento de esgotos sanitários.

Figura 4 – Exemplo do processo de wetland utilizando fluxo subsuperficial horizontal e vertical

Dentre as mais diversas variações, os modelos mais comuns de wetlands de fluxo subsuperficial possuem tubulações de entrada distribuídas por toda superfície, de onde é lançado o efluente de forma intermitente. O efluente atravessa (seta vermelha) o meio filtrante até ser coletado pela parte da tubulação inferior do sistema.

Um fator importante para a boa eficiência da wetland é a correta escolha e utilização do meio suporte. Este serve como substrato ao cultivo da vegetação, favorecendo as transformações químicas e bioquímicas, além de reter os poluentes removidos. Para se projetar uma wetland é importante conhecer a porosidade e condutividade hidráulica do meio filtrante escolhido, uma vez que o estudo hidráulico é baseado nesta escolha.

Quanto ao tipo de vegetação (macrófitas) cultivada nas wetlands, o desempenho no tratamento é maior na presença de plantas. As plantas utilizadas no sistema de wetlands servem de superfície para o crescimento de microrganismos e adesão do biofilme, atuando na retirada de nutrientes do efluente. A seleção da vegetação a ser cultivada está relacionada com a profundidade da zona de raízes e a altura da planta, assim como com o tipo de sistema escolhido, fluxo superficial ou subsuperficial. As macrófitas emergentes, utilizadas em sistemas de fluxo subsuperficial, são fixas no substrato da wetland e adaptadas a profundidades de 0,5 a 1,5 m.

Fonte: Tratamento de Água

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