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XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitária e Ambiental

ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1

I-046 - EXTRAÇÃO DE NUTRIENTES ATRAVÉS DE PLANTAS AQUÁTICASEM SISTEMA DE WETLANDS

Andréa Bogatti Guimarães(1)

Engenheira Agrônoma formada pela FCA/ UNESP- Botucatu em 1999. Aluna do curso dePós-graduação na área de Concentração em Energia na Agricultura - FCA/ UNESP, a nívelde mestrado. Membro do grupo de pesquisadores do Laboratório de Recursos Hídricos doDepartamento de Engenharia Rural da FCA/ UNESP, tem participado de pesquisas ligadasao monitoramento de recursos hídricos da região de Botucatu.Paulo Rodolfo LeopoldoProfessor Titular do Depto de Engenharia Rural- FCA/ UNESP- Botucatu Formado emEngenharia Agronômica em 1965 pela ESALQ/USP-Piracicaba. Recebeu os títulos deMestre em 1972, pela ESALQ, de Doutor, através da ex-FCMBB, em 1973, de Livre Docente no ano de 1981pela FCA. Professor Titular, também pela FCA em 1987. Realizou Pós-doutorado na Escola PolitécnicaFederal de Lausanne, Suiça, na área de Hidrologia Operacional e Aplicada, em 1978.Carlos Cesar BredaEngenheiro Agrônomo. Mestre em Agronomia pela FCA/ UNESP - Botucatu. Aluno do curso de Pós-graduação em Energia na Agricultura - FCA/UNESP, nível Doutorado.

Endereço(1): Rua Maestro André Rocha, 334 - Vila Rodrigues - Botucatu - SP - CEP: 18601-520 - Brasil -Tel: (14) 6821-1168 - e-mail- [email protected]

RESUMOAs pesquisas sobre a utilização de macrófitas para o tratamento dos recursos hídricos, tem apresentadogrande destaque no meio científico por tratar-se de um processo de fácil aplicabilidade, especialmente nomeio rural. Dessa forma, o projeto envolveu a implantação de uma Estação de Tratamento de esgotodoméstico (FCA/ UNESP- Botucatu) através das plantas aquáticas Echinocloa cruz pavones e Juncussellovianus em sistema de wetlands, destacando a eficiência destas espécies quanto a extração de nutrientesno efluente considerado.O esgoto gerado por uma comunidade rural de aproximadamente sessenta pessoas, era conduzidoprimeiramente para caixas de decantação, em seguida, para caixas preenchidas com pedras britadas no 1 efinalmente, para três caixas com leito filtrante composto por camadas de casca de arroz, solo e pedra.Salienta-se que desses três compartimentos, dois continham respectivamente, cada uma das plantas testadas,enquanto que o outro foi preenchido somente com o referido leito filtrante (caixa testemunha).No decorrer do período experimental, foram medidas as concentrações de N, P, K, Ca, Mg, S, Fe, Zn e Mn,presentes no efluente, em quatro pontos de amostragem: na entrada da caixa de decantação, saída da caixatestemunha e das duas caixas com as plantas testadas, respectivamente.A planta Juncus sellovianus destacou-se por promover a redução da maioria das espécies químicas estudadas:44%(P); 17%(K); 60%(S) e 100%(Cu e Zn).O sistema estudado obteve resultados promissores, além de apresentar baixos custos de instalação emanutenção. Considerando estes aspectos, recomenda-se, portanto, o seu empregado em pequenas indústriase no meio rural.

PALAVRAS-CHAVE: Tratamento do Esgoto, Sistema de Wetlands, Plantas Aquáticas, Poluição da Água,Extração de Nutrientes.

INTRODUÇÃOAs previsões a respeito da escassez de água para o suprimento das necessidades básicas do homem, têm sidomotivo de intensas pesquisas visando melhorar o gerenciamento dos recursos hídricos ou a maximização deseu aproveitamento.

De acordo com Silva (1998), desde 1950 o consumo de água no mundo triplicou de modo que 23 países,englobando um total de 230 milhões de pessoas, enfrentam problemas de escassez deste produto.



Rebouças( 1997) referindo-se a essa situação afirma que “a maior prioridade nacional em recursos hídricos esaneamento é a reversão urgente do quadro de desperdício e poluição dos corpos de água, para níveiscompatíveis com a sustentabilidade.”

O Estado de São Paulo é dotado de uma produção hídrica satisfatória onde, somente em termos de águassuperficiais, se dispõe de uma vazão específica de cerca de 12 L.s-1.Km-2 (Barth et al.,1987). No entanto,apesar dessa elevada abundância, o Estado não dispõe, pelo que se tem notícias, de água suficiente paraimplantar em sua totalidade o plano de irrigação que foi delineado para a produção agrícola de suas terras.

Na verdade, as opções para tratamento ou recuperação de águas servidas de origem doméstica, agrícola ouindustrial envolvem inúmeras e diferentes alternativas, muitas delas onerosas e complexas e outras de baixoscustos e simples, conforme afirmou Gasi (1988).

Referindo-se aos sistemas de baixo custo de instalação e manutenção, Guimarães (1999) ao estudar o papeldesempenhado por algumas espécies de macrófitas na despoluição de águas servidas de esgoto doméstico,detectou uma redução de 86,87%, 83,61% e 39,75% nos valores dos parâmetros de DQO, turbidez e sólidostotais, respectivamente. Dentro deste contexto, o trabalho teve como objetivo a configuração de um sistemawetland, envolvendo as espécies Echinocloa cruz pavones (capim arroz) e Juncus sellovianus (junco),atuando na remoção de nutrientes presentes na água de esgoto doméstico.

MATERIAL E MÉTODOS

LOCALA estrutura experimental, esquematizada na figura 1, foi implantada na Fazenda Experimental Lageado(FCA/ UNESP), município de Botucatu- SP, cujas coordenadas são de 22º55’S e 48º55’W. Situada nasproximidades de um pequeno córrego que recebe o lançamento do esgoto gerado por um comunidade rural deaproximadamente 60 pessoas, é responsável pelo tratamento desse efluente.

Dada as condições topográficas do terreno, não houve maiores dificuldades em captar e conduzir a água paraa estrutura de tratamento.

Figura 1: Esquema geral da estrutura experimental.

Córrego

casas

casas Rede coletora de esgoto

estrada caixas de decantação

caixascom pedra caixas

complantas

Estação de TratamentoCaixa testemunha



ESTRUTURAS DO SISTEMA DE TRATAMENTO:

CAIXAS DE DECANTAÇÃO E REPARTIDOR DE FLUXOTodo efluente doméstico gerado pela comunidade rural era conduzido primeiramente para 3 caixas decimento amianto interligadas entre si, com capacidade de 1000 litros cada, cuja finalidade era de promover adecantação do material mais grosseiro existente na água de esgoto (figura 2).

Após passar por uma peneira, situada na última caixa de decantação, o esgoto era lançado em um repartidorde fluxo o qual era responsável pela distribuição da água, de maneira uniforme, para as etapas subsequentesdo tratamento.

Figura 2: Foto das caixas de decantação.

CAIXAS COM PEDRADe início, o efluente doméstico (cada porção derivada) passava por caixas de 1000 L contendo pedra britadano 1 e que tinha a função de efetuar sua pré-filtragem, com remoção significativa de parte do material sólidonão retido pela peneira situada à saída das caixas de decantação.

CAIXAS COM LEITO FILTRANTE E PLANTAS AQUÁTICASO efluente doméstico após passar pelo compartimento com pedra, era conduzido para outras 3 caixas comleito filtrante, cuja capacidade era de 1000 litros cada e com tempo de residência maior que 10 horas.

As caixas que continham Echinocloa cruz pavones (capim arroz) e o Juncus sellovianus ( junco) e a caixatestemunha (sem planta) foram preenchidos com pedra no 1, mistura de casca de arroz e solo na proporção de1 : 1 e uma camada de casca de arroz de 10cm em sua parte superior, constituindo-se em leitos filtrantes,conforme Figura 3.



Figura 3: Esquema dos componentes do leito filtrante colocado nas caixas com as plantas testadas.

Folga + 10 cm Casca de arroz 10 cm

Casca de arroz + Solo 25 cm ( 1: 1 )

Pedra 20 cm

PROCEDIMENTO DE AMOSTRAGEM E ANÁLISES EFETUADASAs amostras foram coletadas durante 9 meses, sempre às 14:00 horas (horário de maior despejo de materialpoluente), nos seguintes pontos:

Ponto 1 - Entrada da 1a caixa de decantação;

Ponto 2 - Saída da caixa testemunha;

Ponto 3 - Saída da caixa com Echinocloa cruz pavones (capim arroz);

Ponto 4 - Saída da caixa contendo Juncus sellovianus ( junco).

Em cada um dos pontos amostrados, foram medidas as concentrações das seguintes espécies químicas:nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio, magnésio, enxofre, ferro, manganês, zinco e cobre.

RESULTADOS E DISCUSSÕESAs concentrações médias das espécies químicas em cada ponto amostrado estão descritas na Tabela 1, assimcomo seus percentuais de aumento e redução são mostrados na Tabela 2:

Tabela 1: Resultados médios das concentrações de nutrientes em cada pontos amostrado:

Pontos Nutrientes ( ppm )

N P K Ca Mg S Cu Fe Mn Zn1 30,71 11,50 14,75 6,14 2,38 26,49 0,0062 0,30 0,038 0,01752 50,00 4,23 15,26 10,45 4,21 5,04 0,00 0,43 0,217 0,003 55,45 4,92 15,37 10,30 4,10 7,58 0,00 0,42 0,140 0,004 51,66 6,40 12,16 10,84 4,05 16,59 0,00 0,38 0,136 0,00



Tabela 2: Percentuais médios de redução e aumento das quantidades de nutrientes:Nutrientes Testemunha Echinocloa cruz

pavonesJuncus sellovianus

% redução %aumento

%redução

%aumento

%redução

%aumento

Nitrogênio ( N ) ----- 39 ----- 45 ----- 40Fósforo ( P ) 63 ----- 57 ----- 44 -----Potássio ( K ) ----- 3 ----- 4 17 -----Cálcio ( Ca ) ----- 41 ----- 40 ----- 43

Magnésio ( Mg ) ----- 43 ----- 42 ----- 41Enxofre ( S ) 81 ----- 71 ----- 60 -----Cobre ( Cu ) 100 ----- 100 ----- 100 -----Ferro ( Fe ) ----- 30 ----- 23 ----- 21

Manganês ( Mn ) ----- 82 ----- 73 ----- 72Zinco ( Zn ) 100 ----- 100 ----- 100 -----

De acordo com as tabelas acima nota-se que o Juncus sellovianus promoveu a extração de um número maiorde nutrientes presentes no efluente, ou seja, fósforo, potássio, enxofre, zinco e cobre, quando comparado comos demais tratamentos envolvidos neste sistema que reduziram apenas as quantidades de fósforo, enxofre,zinco e cobre.

No entanto, apesar de ter ocorrido uma diminuição significativa nos valores de importantes variáveisindicadoras de poluição, a níveis aceitáveis pela legislação, houve aumento nas quantidades de algunselementos químicos. Provavelmente isso tenha ocorrido devido ao processo de mineralização da matériaorgânica presente no efluente, que desencadeou um aumento da quantidade de sais dissolvidos na água, osquais ao se dissociarem liberaram altas concentrações de elementos químicos, superando a capacidade deabsorção dos sistemas estudados.

CONCLUSÕESDe modo geral, o sistema empregado pode ser considerado eficiente uma vez que cumpriu com o objetivo dedevolver ao meio a água em melhores condições de qualidade, favorecendo o processo de auto depuraçãodeste recurso natural. Salienta-se, também, que devido a facilidade de instalação e aos baixos custos deimplantação e manutenção deste sistema, é viável que seja empregado por pequenas indústrias e porcomunidades rurais.

Além disso, a água tratada, devido as suas características químicas, pode ser reutilizada para irrigação deplantas de interesse agrícola reduzindo, neste caso, a aplicação de fertilizantes.

Por outro lado, deve-se considerar a influência do tipo de substrato empregado na eficiência das plantas emextrair nutrientes do efluente. Ainda continua em estudo, outras composições de leitos filtrantes cujaimplantação permita maximizar o poder de absorção das plantas.

AGRADECIMENTOOs autores agradecem à FAPESP pelo apoio dado a realização deste projeto, assim como, a oportunidade dedar continuidade a outras pesquisas sobre o monitoramento de recursos hídricos neste local.



REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS1. BARTH, F.T., POMPEU, C.T., FILL, H.D., TUCCI, C.E.M., KELMAN, J., BRAGA JR, B.P.F.

Modelos para gerenciamento de recursos hídricos. Coleção ABRH de Recursos Hídricos. São Paulo, Ed.NOBEL/ABRH, 1987. 526 p..

2. GASI, T.M.T. Opções para tratamento de esgotos de pequenas comunidades. Série Manuais 3,CETESB, São Paulo, 1988. 36 p..

3. GUIMARÃES, A. B. Avaliação dos efeitos de plantas aquáticas na recuperação da qualidade deáguas servidas. Parte II - Configuração de sistema de tratamento e reciclagem de resíduos. FAPESP,Relatório Científico Final, Bolsa de IC, Proc. 98/07310-3, 1999.

4. REBOUÇAS, A.C. Panorama da água doce no Brasil. In: REBOUÇAS, A.C., (org.) Panoramas dadegradação do ar, da água doce e da terra no Brasil. São Paulo: IEA/USP, 1997. 150p.

5. SILVA, G. O pivô da discórdia. Revista Globo Rural, n. 158, p. 48- 56, 1998.

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