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DIMENSIONAMENTO DE UM SISTEMA WETLAND CONSTRUÍDO

PARA TRATAMENTO DE ESGOTO SANITÁRIO EM UMA EMPRESA

Juliana de Mattos Cruz - ju_m_cruz@hotmail.com

Universidade Luterana do Brasil

Av. Farroupilha, 8001, Canoas/RS, CEP: 92450-900

Nádia Teresinha Schröder – nadia.schroder@gmail.com

Universidade Luterana do Brasil

Av. Farroupilha, 8001, Canoas/RS, CEP: 92450-900

Resumo: A ausência total ou parcial de serviços públicos de tratamento de esgoto em áreas urbanas

ou rurais exige o desenvolvimento de soluções alternativas para o tratamento. Buscando uma

maneira economicamente viável, de fácil manutenção e implementação, surgiram as estações de

tratamento por zona de raízes com o uso de plantas macrófitas, também conhecidas por wetlands. O

objetivo deste trabalho foi dimensionar e projetar um wetland construído de fluxo vertical para uma

empresa da região metropolitana de Porto Alegre (RS). Para o projeto foram realizados cálculos de

vazão diária a partir da média das leituras realizadas pela Companhia Riograndense de Saneamento

– CORSAN – de janeiro a agosto de 2013. Para o dimensionamento foram considerados o grau de

tratabilidade desejado para Demanda Bioquímica de Oxigênio – DBO, a vazão diária calculada e o

número de funcionários da empresa. Além disso, o projeto também levou em consideração o aspecto

ornamental do sistema projetado, tendo em vista a área onde o mesmo será implantado. O

dimensionamento encontrado para o Wetland construído foi de 4 m x 3 m x 1 m, em uma ordem de

0,85 m²/funcionário. Como camada de suporte para o sistema foi escolhida a brita n.º 2 e a

vegetação selecionada para compor o sistema de tratamento foram as espécies Cymbopogon nardus

(L.) Rendle conhecida popularmente como Citronela e Canna x generalis L.H. Bailey também

chamada de Biri Amarelo. Os custos para implantação mostram um sistema economicamente viável.

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Palavras-chave: Wetland, Macrófitas, Tratamento Secundário, Esgoto Sanitário

DIMENSIONING OF A WETLAND SYSTEM BUILT FOR SEWAGE

TREATMENT IN A HEALTH COMPANY

Abstract: The total or partial absence of public services of sewage treatment in urban and rural

areas requires the development of alternative solutions. Searching for an economically viable

treatment, with easy implementation and maintenance, wetland sewage treatment plants were

appointed as a potential solution. The aim of this work was to dimension and project a vertical flux

constructed wetland for the company called Companhia Riograndense de Saneamento – CORSAN,

settled in the Metropolitan region of Porto Alegre. Measurements of daily flow were made for the

project based on the average of the readings obtained by the company during January and August,

2013. The level of treatability desired for the Biochemical Oxygen Demand – BOD, the daily flow and

the number of employees of the Company were the main parameters used for the dimensioning.

Furthermore, the ornamental aspect was also considered for the designed project, considering that

the area where the system will be implemented. The dimension obtained for the built constructed

Wetland was 4 m x 3 m x 1 m, in a proportion of 0,85 m2/employee. As a support layer for the system,

gravel n.º 2 was chosen. In addition, Cymbopogon nardus (L.) Rendle and Canna x generalis L.H.

Bailey were the species selected for the system, which are popularly known in Brazil as Citronela and

Biri amarelo, respectively. The implementation budget shows a low cost system.

Keywords: Wetland, Macrophytes, Secondary sewage treatment.

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1. INTRODUÇÃO

A contaminação dos recursos naturais contribui crescentemente para os problemas

ambientais. A falta de tratamento do esgoto sanitário é uma das causas de tal contaminação e poucos

são os municípios que possuem a coleta e o tratamento adequado de seus efluentes. Isso contribui para

que as residências utilizem tratamentos locais simplificados compostos por fossa séptica e sumidouro

(BEGOSSO, 2009).

A fim de garantir a preservação do meio ambiente e minimizar os impactos gerados pelo

lançamento de efluentes nos corpos hídricos, as empresas estão procurando tecnologias de Produção

mais Limpa que visam à redução dos líquidos na fonte geradora, assim como tecnologias de fim de

tubo, como as Estações de Tratamento de Efluentes. Muitas são as variáveis que não permitem

padronizar o tratamento dos despejos industriais, entre elas: tipo de processo, diversificação

industrial, área disponível, situação econômica, legislação local, condições climáticas, pessoal

disponível para operação, entre outros. Considerando todas essas variáveis, a busca por uma estação

de tratamento de efluentes que possa ser gerenciada de forma ambientalmente sustentável é uma

necessidade (CURIA, 2010). As características do efluente, conjuntamente com os requisitos de

qualidade desejados, geralmente definem o tipo de tratamento a ser adotado. A escolha da tecnologia

a ser utilizada deve ser feita considerando-se fatores como: tipo de efluente, vazão, área disponível,

custos. Em cada situação há necessidade de uma avaliação a fim de que seja selecionada a melhor

alternativa disponível. O desenvolvimento de tecnologias de tratamento de efluentes sustentáveis deve

estar voltado para atender as necessidades locais e cotidianas, de forma que as excretas humanas

(fezes e urina) bem como as demais águas residuais domésticas sejam reconhecidas como um recurso

e não como um resíduo, que pode ser disponível para reuso, favorecendo o equilíbrio do meio

ambiente (BEGOSSO, 2009). Esta demanda é resultado de uma visão ecologicamente correta e de

uma maior preocupação com o impacto que o descarte inadequado do esgoto sanitário gera no meio

ambiente.

Dentre as diversas soluções propostas para o tratamento de águas residuais domésticas,

tem-se utilizado de sistemas chamados Wetlands (banhados) construídos, cuja técnica tem sido usada

em larga escala, especialmente para tratamento de esgoto sanitário. Esta é uma tecnologia simples,

envolvendo baixos custos de operação e manutenção, simples implantação além de ser esteticamente

adequado ao ambiente. Esses sistemas podem ser implementados no local onde o efluente é

produzido, podendo ser operados por mão de obra não especializada. Além disso, possuem baixo

custo energético e são menos susceptíveis às variações nas taxas de aplicação de esgoto (BELMONT

et al., 2006; KONNERUP; KOOTTATEP; BRIX, 2009).

Esse trabalho visa à elaboração do projeto e dimensionamento de um sistema de

tratamento de esgoto sanitário por wetland construído em uma empresa da região metropolitana de

Porto Alegre, RS.

1.1. Wetlands construídos

Os wetlands construídos são ecossistemas artificiais com diferentes tecnologias que têm sido

utilizados para tratamento secundário e terciário de águas residuais através dos princípios básicos de

modificação da qualidade da água (SALATI; SALATI; SALATI 2009).

Os sistemas de tratamento do tipo wetland construído são considerados como alternativas

ecológicas e de baixo custo se comparados com outros métodos convencionais de tratamento de águas

residuais (VYMAZAL, 2007; KORBOULEWSKY; WANG; BALDY, 2012).

Os banhados construídos são basicamente formados por um leito artificial, preenchido com

materiais porosos de alta condutividade hidráulica, usualmente areia ou brita, que servem de suporte

para as plantas. No meio suporte, desenvolve-se um biofilme entremeado pelas raízes das plantas que

proporciona a degradação de parte da matéria orgânica em solução, além da remoção, por meio de

mecanismos físicos, químicos e biológicos, como sedimentação, filtração, sorção, absorção pelas

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raízes, decomposição microbiológica e transformações na forma de nitrogênio. Assim, no sistema

meio poroso-planta-microrganismos ocorre a depuração dos resíduos (CHAGAS et al., 2012;

ROSSEAU et al. 2003 apud CURIA, 2010).

Segundo Verhoeven; Meuleman, 1999 (apud Curia 2010), tanto os banhados naturais

como os construídos são largamente utilizados em diferentes tipos de efluentes. A base do sistema

está no uso de solos filtrantes onde o esgoto passa por duas etapas: o tratamento primário (fossa

séptica) e o secundário (wetland construído) (KAICK, 2002).

Segundo Vymazal (2010) a classificação dos banhados construídos baseia-se no tipo de

vegetação (emergente, flutuante ou submersa); hidrologia (superfície livre da água ou fluxo no

subsolo) e podem ainda ser classificados de acordo com o fluxo de efluente (vertical ou horizontal). A

fim de obter um melhor desempenho na remoção de poluentes, os wetlands construídos podem ser

combinados formando sistemas híbridos de tratamento de efluentes.

Vários tipos de wetland construído têm sido empregados com sucesso para tratar uma

variedade de águas residuais (NAYLOR et al., 2003; SUNDBERG; TONDERSKI; LINDGREN,

2007).

Devido à influência da queda de temperatura no inverno e o típico murchamento das

plantas, os wetlands construídos de escoamento superficial em geral, tem purificação menos

satisfatória. Em contraste, nos wetlands construídos de fluxo subsuperficial, a purificação de águas

residuais se mostrou mais eficaz, pois foi menos afetado pelas condições climáticas (CASELLES–

OSORIO, GARCIA, 2006; ZHANG et al. 2007; MASI et al . 2010).

De acordo com Rousseau (2005), para o funcionamento adequado do sistema, diversos

fatores devem ser levados em consideração, além do dimensionamento necessário. O material do leito

filtrante, o pré-tratamento e a periodicidade de manutenção devem ser considerados. Durante a rotina

do sistema, o foco deve ser dado à limpeza das unidades de pré-tratamento, uma vez que a falta de

manutenção acarreta na má distribuição do afluente, formação de caminhos preferenciais e

entupimentos. Isto resulta em progressiva deterioração do desempenho do sistema, que muitas vezes

pode se tornar irreversível. Kadlec et al. (2000) também recomendam incluir estimativas da cobertura

vegetal e observações sobre a saúde das plantas como parte da rotina operacional de monitoramento.

Os wetlands construídos podem ser classificados, basicamente, como sistemas que

utilizam plantas aquáticas flutuantes, caracterizando sistemas de lâmina livre ou de escoamento

superficial (em inglês, free water surface / surface flow) e sistemas que utilizam plantas aquáticas

emergentes, caracterizando sistemas de escoamento subsuperficial (em inglês, subsurface flow)

Podendo ter seu fluxo na direção vertical ou horizontal. (PHILIPPI; SEZERINO, 2004 apud

BEGOSSO, 2009; SALATI; SALATI; SALATI 2009).

Wetlands construídos com plantas emergentes

O sistema de purificação do efluente utilizando plantas emergentes desenvolve-se de

maneira a deixar o sistema radicular preso ao sedimento e o caule e as folhas parcialmente submersas.

Existem três maneiras básicas de utilização desta técnica com a finalidade de purificação de águas

(SALATI; SALATI; SALATI, 2009):

a) Macrófitas Emergentes com Fluxo Superficial: nos sistemas com macrófitas emergentes com fluxo

superficial, a água a ser tratada escorre pela superfície do solo cultivado com plantas emergentes.

Geralmente são construídos canais longos, sendo a lâmina de água variável.

b) Macrófitas Emergentes com Fluxo Sub-Superficial Horizontal: o efluente a ser purificado é

introduzido através de um colchão de pedras ou pedriscos, procurando-se induzir um fluxo horizontal,

no qual estão cultivadas as plantas selecionadas para o sistema. Em geral são construídos canais

estreitos e longos cujas dimensões dependem do projeto em particular.

As experiências com este tipo de sistema demonstram eficiência na remoção de sólidos

suspensos e Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO). Pode-se obter também redução nos níveis de

nitrogênio e fósforo dependendo do projeto e das condições da água a ser purificada. Neste caso pode

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haver formação do fluxo superficial acarretando uma obstrução no sistema, prejudicando, assim, a

condutividade hidráulica (SALATI, SALATI, SALATI 2009).

c) Macrófitas Emergentes com Fluxo Vertical: a utilização de um sistema utilizando macrófitas

emergentes com fluxo vertical é válida quando se requer maior oxigenação e condutividade hidráulica

no sistema radicular (SALATI; SALATI; SALATI, 2009). As informações dos sistemas que utilizam

esta tecnologia indicam a ocorrência de remoção de sólidos suspensos, DBO, Amônia e Fósforo. Para

Vymazal (2010) este tipo de configuração é muito eficaz na remoção de poluentes orgânicos e sólidos

suspensos, além de ser amplamente utlizado para o tratamento de esgoto doméstico.

Sistemas de wetlands com solos filtrantes

Os wetlands construídos com solos filtrantes são sistemas constituídos por camadas

sobrepostas de brita, pedrisco e solo combinadas com macrófitas emergentes. As dimensões dos

módulos de solos filtrantes variam de acordo com o efluente a ser tratado e da eficiência que se deseja

atingir (SALATI; SALATI; SALATI, 2009).

Espécies utilizadas em sistemas wetland construído

As espécies vegetais a serem selecionadas para cultivos em wetland construído devem

ser perenes, ter alta tolerância ao excesso de água e a ambientes eutrofizados, ser de fácil propagação

e crescimento rápido, ser de fácil colheita e manejo e possuir alta capacidade de remoção de

nutrientes e poluentes (MATOS et al., 2008). A vegetação proporciona melhoria da qualidade do

esgoto além do apelo estético ao sistema que colabora para a redução nos índices de rejeição ao

sistema de tratamento de efluentes por parte dos indivíduos.

As funções vegetais, no sistema wetland construído, são: aumentar a retenção de

sólidos (a presença de raízes e/ou rizomas traz melhor distribuição e redução na velocidade do

escoamento da água residuária o que gera melhores condições para sedimentação de SST e aumento

no tempo de contato entre a água e as raízes das plantas); facilitar a trocas gasosas no meio;

absorver nutrientes/poluentes; servir de meio suporte para o desenvolvimento de micro-

organismos (raízes, rizomas e colmos são meio suporte para bactérias aeróbias, anaeróbias,

facultativas, protozoários, actinomicetos e outros micro-organismos); diversificar a microbiota

(plantas liberam compostos que favorecem o desenvolvimento diversificado de micro-organismos);

remover patógenos; suprir carbono biodegradável para que ocorra o processo de

desnitrificação; melhorar as condições hidrodinâmicas do sistema (desobstrução dos poros do

substrato, em decorrência do efeito “braço de alavanca” proporcionado pelos ventos e mais rápida

degradação do material orgânico retido nos poros); proporcionar habitat para vida selvagem e

agradável aspecto estético (MATOS, 2013).

Estudos realizados por Zanella (2008) comprovam o êxito da utilização de espécies

ornamentais em wetland construído. Entre as espécies estão: Zantedeschia aethiopica, popularmente

conhecida como copo de leite; Cyperus papyrus, conhecido como papiro; Alpinia purpurata, que tem

como nome popular alpínia; Zingiber spectabile, que tem como nome popular gengibre ornamental;

Neomarica caerulea, que tem como nome popular falsa íris; Canna x generalis , que tem como nome

popular biri; entre outras.

Composição da camada suporte

Para Rosseau (2005) a escolha do meio suporte para as espécies vegetais exige ampla

experiência, pois este deve atender às condições de hidráulica e de difusão da água residuária e dos

gases que são liberados no processo de tratamento, fixar eficientemente as bactérias e possibilitar a

atividade e o crescimento de bactérias úteis aos processos de tratamento.

Segundo Schulz (2009), as propriedades desejadas dos constituintes da camada suporte são:

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Permeabilidade: que permita o livre escoamento do efluente entre os materiais que compõem a

camada suporte;

Sustentação das plantas adultas: que permita a sustentação necessária para o desenvolvimento

das plantas até a idade adulta;

Favorecimento ao desenvolvimento das raízes: que as raízes das plantas selecionadas possam

atingir o grau de tratabilidade proposto pelo projeto;

Neutralidade: que o material selecionado não deve influenciar negativamente nas características

do efluente utilizado;

Capacidade de filtração: que a distribuição das camadas dos substratos esteja diretamente ligada

à capacidade de remoção, principalmente dos nutrientes do sistema;

Facilidade de aquisição e manejo: que a fácil aquisição dos materiais utilizados seja decisiva

para sua aplicabilidade no projeto. Os materiais utilizados devem ser de fácil manejo, não

apresentando características nocivas aos operários, na construção e operação do sistema.

A camada de substrato cria espaços vazios que facilitam o escoamento do efluente

servindo de canais de vazão, conforme sua permeabilidade. Aliado às raízes das macrófitas, compõe

um local ideal para a remoção de nutrientes e para a formação do biofilme microbiano. O substrato

deve ser colocado sobre uma camada impermeável de lona, manta ou concreto, que evita a

contaminação do solo e eventual infiltração até o lençol freático. Essas camadas permitem a

contenção da água poluída no sistema (MARQUES, 1999).

Diversos estudos já foram realizados utilizando diferentes tipos de substratos como meio

suporte, dentre eles destacam-se os seguintes: Guimarães; Leopoldo; Breda (2000) utilizaram casca de

arroz, solo e pedras no sistema; Collaço (2001) fez uso de pneu picado; Kaick (2002) utilizou como

filtro físico conchas de ostras e areia grossa; Costa et al. (2003) utilizou silte, cascalho e pedriscos;

Zanella (2008) utilizou bambu; Begosso (2009) utilizou como substrato brita e areia.

1.2. Remoção de poluentes no tratamento

A remoção de poluentes dos dejetos líquidos é dependente da classificação do tipo de

tratamento que está sendo aplicado, primário ou secundário. Os tratamentos primários visam a

remoção de sólidos sedimentáveis e parte da matéria orgânica, utilizando-se de mecanismos físicos

para obtenção do resultado. No tratamento secundário existe o predomínio de mecanismos biológicos

onde o principal objetivo é a remoção de material orgânico e eventualmente nutrientes (nitrogênio e

fósforo) (VON SPERLING, 2011).

Para Fleck (2003), os processos de tratamento por sistemas de wetland construído

apresentam de médios a elevados graus de eficiência na remoção de: sólidos suspensos (removidos

fisicamente por processos de sedimentação e filtragem no meio poroso e na própria vegetação);

matéria orgânica (removida através de processos biológicos de degradação que podem ocorrer de

forma aeróbia ou anaeróbia); nitrogênio orgânico (removido por efeitos de sedimentação e

filtragem); nitrogênio amoniacal (remoção pode ser por volatilização, principalmente se houver um

favorecimento nas condições de pH. Em condições aeróbias ocorrerá conversão de amônia em

nitrato); nitratos (podem ser utilizados pelos vegetais, ou ser removido por desnitrificação); fósforo

(removido por absorção pelas plantas, por precipitação na forma de fosfatos insolúveis e por adsorção

por minerais argilosos); metais (retidos por bioacumulação nas plantas, adsorção ao substrato

mineral, oxidação mediada por microrganismos, formação de sulfetos insolúveis, e quelação pelo

material orgânico e incorporação ao biofilme); elementos-traço (removidos por sorção);

microrganismos (há necessidade de vários mecanismos combinados como adsorção, predação, e

decaimento por radiação solar).

Na Tabela 2 podem ser visualizados os mecanismos de purificação do efluente que

ocorrem em banhados construídos.

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Tabela 2 – Mecanismos depuratórios promovidos por banhados construídos

Mecanismos Contaminante/Poluente Descrição

FÍSICOS

Sedimentação P: sólidos sedimentáveis;

S: sólidos coloidais;

I: DBO, nitrogênio, fósforo,

metais pesados, orgânicos

refratários, bactérias, vírus.

Remoção por gravidade

Filtração S: Sólidos sedimentáveis,

sólidos coloidais.

Retenção e sedimentação de partículas

ocasionada pela passagem de água pelo

substrato, raízes, e peixes.

Adsorção S: Sólidos coloidais Forças atrativas de Van der Waals

QUÍMICOS

Precipitação P: fósforo, metais pesados. Co-precipitação com compostos insolúveis.

Adsorção P: fósforo, metais pesados;

S: orgânicos refratários.

Adsorção no substrato e na superfície das

plantas.

Decomposição P: orgânicos refratários. Decomposição ou alteração dos compostos

menos estáveis por radiação ultravioleta,

oxidação e redução.

BIOLÓGICOS

Metabolismo

Microbiano

P: sólidos coloidais, DBO,

nitrogênio, orgânicos refratários,

metais pesados.

Remoção por metabolismo de bactérias

suspensas, bênticas e epifíticas.

Nitrificação/desnitrificação bacteriana.

Oxidação de metais mediada por

microrganismos.

Metabolismo de

Plantas (reações

catabólicas e de

síntese)

S: orgânicos refratários,

bactérias, vírus.

Sob condições adequadas, quantidades

significativas dos contaminantes serão

tomadas pelas plantas.

Decaimento

natural

P: bactérias, vírus. Decaimento natural de bactérias e vírus em

um ambiente em um ambiente desfavorável.

LEGENDA: P: efeito primário; S: efeito secundário; I: efeito incidental.

Fonte: MARQUES (1999)

Vymazal (2010) realizou estudos que permitem afirmar que a remoção de orgânicos é

alta em todos os tipos de banhados construídos. A eficiência do tratamento é similar para sistemas de

fluxo superficial e horizontal, enquanto que para wetland construído de fluxo vertical a eficiência

percentual se mostrou maior devido às concentrações de vazões mais elevadas. Enquanto nos

wetlands construídos utilizando configurações de fluxo superficial e fluxo vertical, os processos de

degradação microbiana são principalmente aeróbicos, em wetland construído de fluxo horizontal, os

processos anóxicos e anaeróbios prevalecem.

Os wetlands construídos de fluxo vertical são usualmente utilizados para o tratamento

primário ou secundário, enquanto os de fluxo superficial são muitas vezes utilizados para o tratamento

terciário e banhados de fuxo horizontal são frequentemente utilizados para o tratamento de águas

residuais diluídas com escoamento de águas pluviais. Na tabela 5, verifica-se a eficiência na remoção

de material orgânico e sólidos suspensos (VYMAZAL, 2010).

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Tabela 3 – Eficiência do tratamento de diferentes tipos de wetlands para material orgânico e sólido

em suspensão

Tipo de

wetland

DBO5 Sólidos Suspensos

Entrada

(mg/L)

Saída

(mg/L)

Eficiência

(%)

Entrada

(mg/L)

Saída

(mg/L)

Eficiência

(%)

Fluxo

Superficial 161 42 74 185 43 77

Fluxo

Horizontal 170 42 75 141 35 75

Fluxo

Vertical 274 28 90 163 18 89

FONTE: Adaptado de Vymazal (2010)

A remoção de nutrientes em diferentes tipos de banhados construídos é apresentada na

Tabela 4. A remoção de fósforo é baixa em todos os tipos de wetlands construídos e estes sistemas

raramente são construídos com o objetivo principal de remoção do fósforo (VYMAZAL, 2010). A

remoção de nitrogênio total também é geralmente baixa (VYMAZAL; KRÖPFELOVÁ; 2008;

KADLEC; WALLACE, 2008).

Absorção pelas plantas só é eficaz quando a vegetação é colhida, mas o total que é utilizado

na biomassa acima do solo é geralmente muito baixo e não excede 10% da arrecadação da carga de

nutrientes (VYMAZAL, 2010).

Tabela 4 – Eficiência do tratamento de diferentes tipos de wetlands para nitrogênio e fósforo total

Tipo de

wetland

Fósforo Total Nitrogênio Total

Entrada

(mg/L)

Saída

(mg/L)

Eficiência

(%)

Entrada

(mg/L)

Saída

(mg/L)

Eficiência

(%)

Fluxo

Superficial 14,7 9,7 34 42,6 23,5 45

Fluxo

Horizontal 9,6 4,8 50 63 36 43

Fluxo

Vertical 10,3 4,5 56 73 41 43

FONTE: Adaptado de Vymazal (2010)

Para Vymazal (2010) todos os tipos de wetlands construídos são muito eficazes na

remoção de material orgânico e sólidos suspensos, mas a remoção de nitrogênio e fósforo é menos

considerável, podendo ser melhorada através da combinação de vários tipos de wetlands construídos.

2. METODOLOGIA

O dimensionamento do sistema wetland deste projeto inicia-se com a caraterização da

área física da empresa onde o mesmo será implantado. A empresa atua nas áreas de manutenção e

lubrificação industrial, montagem mecânica, paradas de manutenção e vedação emergencial. O quadro

de funcionários conta com 495 trabalhadores ativos chegando, em momentos de grande demanda, até

850 colaboradores. Praticamente todo o trabalho é realizado de forma terceirizada em empresas que

contratam os serviços.

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Na sede da empresa trabalham 14 funcionários administrativos, que utilizam quatro

lavabos. Não existe geração de efluente industrial, apenas esgoto sanitário, que não é coletado por

rede pública para tratamento. A empresa possui o sistema de fossa séptica e sumidouro mostrando-se

interessada em diminuir o impacto causado pelo descarte de seu esgoto no solo.

Para avaliar a vazão na área de estudo verificou-se junto à Companhia Riograndense de

Saneamento – CORSAN, a partir do código do imóvel, as leituras de consumo da empresa. A vazão

considerada nos cálculos de dimensionamento do projeto foi o maior consumo registrado durante o

período de janeiro a agosto de 2013. Foi considerado o consumo de água como sendo a vazão de

efluente gerado, uma vez que, a água consumida pela empresa é unicamente aquela utilizada nos

banheiros e lavabos que serão despejados para tratamento no wetland construído.

O volume de efluente gerado, por indivíduo, foi calculado considerando o total de 14

funcionários e 21 dias trabalhados. E a vazão diária gerada na empresa, foi calculada considerando a

vazão mensal e os dias trabalhados.

2.1. Seleção de plantas para o sistema wetland construído

A metodologia a ser utilizada foi fundamentada em Crispim et al. (2012). A técnica já foi

aplicada anteriormente em sistemas de tratamento sanitário a partir da utilização de plantas

emergentes do tipo Cymbopogon nardus (L.) Rendle conhecida popularmente como citronela (Figura

2), por ter grande potencial repelente. A outra planta a ser utilizada para compor o sistema será a

espécie Canna x generalis L.H. Bailey, que tem como nome popular biri, neste caso biri amarelo

(Figura 3). Esta espécie possibilita a formação de um maciço vegetal denso, de visual agradável e

floração intensa de ocorrência em praticamente todas as épocas do ano, seu crescimento não é

agressivo o que permite o plantio com outras mudas (ZANELLA, 2008).

A técnica empregada é viável e de baixo custo, sendo possível de ser aplicada em

pequenas áreas e empresas estando inserida na paisagem natural caracterizando-se um sistema

sustentável.

Figura 2 –Citronela Figura 3 –Biri amarelo

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2.2. Projeção do wetland proposto

Com a crescente utilização de sistemas wetlands construídos no tratamento secundário de

esgotos, busca-se determinar e conhecer parâmetros de dimensionamento que permitam a depuração

dos mesmos em ambientes com interface solo – planta.

Existem wetlands construídos que levam em consideração um valor fixo de área

necessária por pessoa, mas Olijnyk et al. 2007, destaca que este critério de dimensionamento não

considera parâmetros importantes, tais como concentração afluente, profundidade do leito filtrante,

porosidade do meio filtrante, eficiência desejada e temperatura. Ainda de acordo com Olijnyk et al.

2007, a equação de cinética de primeira ordem tem sido muito utilizada para o dimensionamento de

wetlands. Sendo possível calcular a constante da reação para o sistema. O tempo de retenção

hidráulico também se faz necessário o seu cálculo e é função da porosidade do maciço filtrante, do

volume do filtro e da vazão que se deseja tratar. O efeito da temperatura sobre a taxa da reação K

também deve ser calculada e é derivada da Lei de Van’t Hoff-Arrhenius. E através das concentrações

de DBO5 pode-se obter a área superficial requerida em m².

2.3. Estruturação do sistema wetland

A estrutura do sistema wetland construído como Estação de Tratamento Secundário de Esgoto

Sanitário (ETE) será baseada na metodologia descrita por Crispim et al. (2012): inicialmente o solo

será escavado a uma profundidade de 1m atingindo a área necessária para o atendimento do número

de funcionários da empresa. O solo da área para instalação do wetland será revestido por duas

camadas de lonas plásticas de 200 µm de espessura evitando, assim a possibilidade de ocorrência de

infiltração do esgoto bem como a contaminação do solo e água subterrânea. Para captação do efluente

tratado no fundo do sistema será utilizado uma tubulação de 100 mm, perfurada com broca de 10 mm

e duas reduções de 100x50 mm em extremidades opostas. Esta tubulação será responsável por captar

o efluente tratado e enviá-lo para fora do wetland. A tubulação será montada na forma de retângulo de

acordo com as dimensões propostas e instalada no fundo do wetland sobre a lona plástica. As

perfurações serão recobertas com tela de sombrite para evitar entupimentos. Depois deverão ser

instaladas as tubulações de 50 mm nas duas reduções de 100x50. As tubulações instaladas nas

extremidades servirão, uma para monitoramento do sistema e outra para saída do efluente, colocada

10 cm abaixo da entrada do esgoto bruto. Após estas etapas haverá complementação com o material

filtrante que será selecionado a fim de que o material possa atingir os melhores resultados de filtração

(brita n.º 2), em 90 cm, formando a camada suporte. Acima do filtro será instalado um distribuidor de

efluente bruto com perfurações entre 1,5 a 2 cm de diâmetro e distanciados a cada 5 cm. Após a

instalação do distribuidor de efluente bruto, o mesmo é coberto com o material filtrante selecionado

até a base do solo, para evitar odores. Somente após 10 a 15 dias de uso da ETE, será necessária a

realização do plantio das espécies indicadas para iniciar o trabalho de filtragem por meio do sistema

radicular.

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Para o dimensionamento do projeto foi utilizado o grau de tratabilidade desejado usando-

se como parâmetro a DBO, conforme é utilizado, internacionalmente, pela EPA e nacionalmente, pela

ANA e SABESP. Admitindo-se a concentração típica, já conhecida, de DBO de esgoto doméstico

bruto de 350 mg/L, e levando-se em consideração a remoção de 30% nos tratamentos primários (fossa

e filtro), tem-se uma concentração de 245 mg/L (=245 g/m³) a ser reduzida no tratamento secundário

do tipo wetland construído, até o grau desejado de 10 mg/L.

O cálculo da área encontrada foi de 11,03 m² levando-se em consideração o número de

funcionários (14) que trabalham no local, a área necessária para o tratamento secundário de esgoto

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sanitário ( 0,85 m² por funcionário em 1 m de profundidade). Assim sendo, a área dimensionada para

esta proposta foi 4 m x 3 m x 1m (Tabela 5).

Tabela 5 – Resultados dos dados necessários para a implantação do projeto do sistema wetland

Incógnitas Resultados

Vazão diária (m³) 1,57

Volume per capita (m³/funcionário.dia) 0,112

Ce, Concentração efluente em termos de DBO5 (mg/L) 10

Co, Concentração afluente em termos de DBO5 (mg/L) 245

KT, Constante de reação da cinética de primeira ordem

(dependente da temperatura), (d-¹)

0,59

t, tempo de retenção hidráulico (d) 5,35

K20, constante de reação a 20o

C (d-¹) 0,87

p, profundidade do maciço filtrante (m) 1

n, porosidade do material filtrante (m³ vazios / m³ material) 0,7

A, Área superficial requerida (m2) 12

Observa-se que o cálculo de área foi de 11,03 m², mas para fins de facilitação na

construção do sistema a área considerada será 12 m².

O valor de K20 adotado está de acordo com Olijnyk et al. (2007), levando-se em

consideração o menor valor citado. Foi considerada a menor taxa de degradação pelas bactérias,

evitando as chances de subdimensionar o wetland construído.

O projeto final conta com uma fossa séptica já existente no local ligada por tubulação a

um filtro biológico e este conectado ao wetland construído seguido por um sistema de reuso. Entre a

saída do filtro e chegada no wetland será construída uma saída para o sumidouro, já existente no local

(Figura 4). Esta saída tem por objetivo direcionar o efluente, caso seja necessária alguma manutenção

no sistema wetland, ao contrário a válvula permanecerá fechada. Na saída do wetland construído antes

do envio para reuso, também, será feita uma ligação ao sumidouro, que tem por objetivo direcionar o

efluente, caso o mesmo não esteja clarificado ou não haja necessidade de reuso no momento.

Figura 4 – Configuração do sistema completo

Na Figura 5 é possível visualizar o topo da tubulação de descarte do efluente bruto no

wetland construído.

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Figura 5 – Vista de topo da tubulação de descarte

Na Figura 6 visualiza-se a vista de corte do wetland construído.

Figura 6 – Vista de corte do wetland construído.

Quanto à densidade da vegetação, a mesma foi calculada baseando-se na metodologia de

Schülz (2009) com adaptações.

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A distribuição das mudas no wetland construído obedecerá a um distanciamento de 0,50 m nas

linhas laterais (largura do banhado) e de 0,5 m nas linhas longitudinais (comprimento do banhado) de

modo que haja espaço para o aumento da biomassa e formação de biofilme radicular para o

tratamento secundário dentro da área calculada (Figura 7).

Figura 7 – Distribuição e distanciamento do plantio das mudas no wetland construído.

Com o dimensionamento e projeto da Estação de Tratamento Secundário de Esgoto

Sanitário por wetland foi possível projetar os custos da construção e implantação deste sistema.

Os custos do sistema de tratamento wetland construído, por habitante, pode ser

comparado aos sistemas mais eficientes de tratamento sendo possível identificar um custo similar,

porém o ganho estético, o menor custo durante sua operação e manutenção, além da sustentabilidade

do sistema o fazem ser atrativo no mercado.

Para implantação de uma ETE do tipo wetland construído, os custos podem variar entre

R$ 500,00 à R$ 1.200,00 por unidade, dependendo do material utilizado na impermeabilização do

solo, das plantas utilizadas e do meio suporte de acordo com Kaick (2002).

A relação de materiais necessários para implantação do wetland construído proposto

neste trabalho, bem como seu custo estão relacionados na Tabela 6.

Tabela 1 – Comparativo entre dois orçamentos para construção do wetland.

Material Utilizado Quantidade Orçamento (1) (R$) Orçamento (2) (R$)

Brita n.° 2 12 m³ 682,80 648,00

Joelho 100 x 90 mm 6 unidades 41,94 29,82

Lona plástica preta grossa 6 m 14,34 16,80

Mão de obra específica 2 dias 100,00 80,00

Redução de 100 para 50 mm 2 m 9,80 9,96

T de 100 mm 1 unidade 9,54 9,54

Tampão de 50 mm 4 unidades 12,00 12,00

Tela sombreamento 50% 14 m 66,92 85,26

Tubo de PVC 100 mm 23 m 225,20 185,84

Tubo de PVC 50 mm 2 m 16,50 11,96

Número de mudas vegetais 24 Sem custo Sem custo

Total 1179,04 1109,18

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4. CONSIDERAÇÕES FINAIS

A partir dos cálculos e dimensionamento para a elaboração do projeto de um Sistema de

Tratamento Secundário de Esgoto Sanitário por meio de um wetland construído foi possível

identificar após análise de critérios nacionais e internacionais que a DBO seria o melhor parâmetro. O

cálculo estipulado foi adequado ao número de funcionários levando-se em consideração a vazão de

água da empresa e a quantidade de dias trabalhados.

Analisou-se também que tipo de planta e a densidade populacional necessária ideal para

ser eficiente no processo de remoção. Além disso, verificou-se a beleza cênica no conjunto de ambas

dentro da área do wetland construído, pois além da remoção buscou-se a questão do ajardinamento. O

local escolhido para a implementação do projeto foi a parte frontal da empresa.

O wetland construído será de fluxo vertical, pois esse tipo de configuração requer uma

menor área para implantação além de ser mais comumente utilizado para o tratamento de esgoto

sanitário.

A partir do dimensionamento e projeto do Wetland verificou-se a necessidade da

instalação de filtro após a fossa existente antes da construção e início do funcionamento do wetland

construído. Além disso, há necessidade, também de projetar o sistema de reuso e desinfecção.

O sistema de tratamento do tipo Wetland construído proposto neste trabalho além de

economicamente viável, possui ganho estético e resultados com a sua aplicabilidade. Será construída

também uma cultura de sustentabilidade da empresa perante aos seus clientes.

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