UNIVERSIDADE FEDERAL DO TOCANTINSCAMPUS UNIVERSITRIO DE PALMAS PR-RETORIA DE GRADUAOCURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL

DIEGO HENRIQUE ROCHA E SILVA LUCAS MEDEIROS PINHO NADSON NANMIR BORGES DE OLIVEIRA

WETLANDS - Terras midas

Palmas TO; maio de 2011.

DIEGO HENRIQUE ROCHA E SILVA LUCAS MEDEIROS PINHO NADSON NANMIR BORGES DE OLIVEIRA

WETLANDS - Terras midas

Trabalho

apresentado

como

exigncia da disciplina Tratamento de Efluentes, ministrada pela Professora Dr. Liliana Pena Naval, no curso de Engenharia Ambiental da Universidade Federal do Tocantins.

Palmas TO; maio de 2011.

I- LISTA DE FIGURASFIGURA 1 UM WETLAND TPICO..................................................................................................................12 FIGURA 2 WETLAND NATURAL....................................................................................................................13 FIGURA 3 WETLAND CONSTRUDO EM VILLANOVA UNIVERSITY.................................................14 FIGURA 4 WETLAND DE ESCOAMENTO SUPERFICIAL........................................................................16 FIGURA 5 WETLAND DE ESCOAMENTO SUB-SUPERFICIAL...............................................................17 FIGURA 6 MACRFITA FLUTUANTE (AGUAP)......................................................................................19 FIGURA 7 ESQUEMA GERAL DE UM SISTEMA DE WETLAND COM PLANTAS EMERGENTES.19 FIGURA 8 ESQUEMA GERAL DE UM SISTEMA DE WETLAND COM MACRFITAS SUBMERSAS .................................................................................................................................................................................20 FIGURA 9 WETLAND PLANTADO COM TABOA NO ATERRO DE PIRA...........................................22 FIGURA 10 WETLAND PLANTADO COM GRAMNEA NO ATERRO DE GRAMACHO...................22

II- LISTA DE SIGLAS ABAS - Associao Brasileira de guas Subterrneas CONAMA - Conselho Nacional do Meio Ambiente DBO - Demanda Bioqumica de Oxignio DQO - Demanda Qumica de Oxignio EPA - Environmental Protection Agency (Agncia de Proteo Ambiental do EUA) ETE Estao de Tratamento de Esgoto IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatstica PROSAB - Programa de Pesquisas em Saneamento Bsico SANASA - Sociedade de Abastecimento de gua e Saneamento WETLANDS termo em ingls que significa Terras midas

SUMRIO1.INTODUO.......................................................................................................................................................6 2.OBJETIVOS.........................................................................................................................................................7 2.1. OBJETIVO GERAL......................................................................................................................................7 2.1. OBJETIVO GERAL......................................................................................................................................7 2.2.OBJETIVO ESPECFICO..............................................................................................................................7 2.2.OBJETIVO ESPECFICO..............................................................................................................................7 3.REVISO DE LITERATURA...........................................................................................................................8 3.1.CARACTERSTICAS DOS ESGOTOS DOMSTICOS ............................................................................8 3.1.CARACTERSTICAS DOS ESGOTOS DOMSTICOS ............................................................................8 3.2.PARMETROS ............................................................................................................................................8 3.2.PARMETROS ............................................................................................................................................8 3.2.1.SLIDOS: .......................................................................................................................................................8 3.2.1.SLIDOS: .......................................................................................................................................................8 3.2.2.INDICADORES DE MATRIA ORGNICA:...............................................................................................................9 3.2.2.INDICADORES DE MATRIA ORGNICA:...............................................................................................................9 3.2.2.1.DEMANDA BIOQUMICA DE OXIGNIO (DBO):...................................................................................................9 3.2.2.1.DEMANDA BIOQUMICA DE OXIGNIO (DBO):...................................................................................................9 3.2.2.2.DEMANDA QUMICA DE OXIGNIO (DQO):.......................................................................................................9 3.2.2.2.DEMANDA QUMICA DE OXIGNIO (DQO):.......................................................................................................9 3.2.3.ALCALINIDADE:...............................................................................................................................................9 3.2.3.ALCALINIDADE:...............................................................................................................................................9 3.2.4.NITROGNIO:.................................................................................................................................................10 3.2.4.NITROGNIO:.................................................................................................................................................10 3.2.5.FSFORO:.....................................................................................................................................................10 3.2.5.FSFORO:.....................................................................................................................................................10 3.2.6.ORGANISMOS PATOGNICOS E INDICADORES DE CONTAMINAO FECAL:..................................................................10 3.2.6.ORGANISMOS PATOGNICOS E INDICADORES DE CONTAMINAO FECAL:..................................................................10 3.2.6.1.BACTRIAS (COLIFORMES FECAIS E TERMOTOLERANTES)....................................................................................11 3.2.6.1.BACTRIAS (COLIFORMES FECAIS E TERMOTOLERANTES)....................................................................................11 3.2.6.2.HELMINTOS................................................................................................................................................11 3.2.6.2.HELMINTOS................................................................................................................................................11 3.3.CLASSIFICAO DOS NVEIS DO TRATAMENTO DE ESGOTO.....................................................11 3.3.CLASSIFICAO DOS NVEIS DO TRATAMENTO DE ESGOTO.....................................................11 4.WETLANDS.......................................................................................................................................................12 4.1.1.ONDE ENCONTRAR WETLANDS........................................................................................................................12 4.1.1.ONDE ENCONTRAR WETLANDS........................................................................................................................12 4.1.2.WETLANDS NATURAIS....................................................................................................................................13 4.1.2.WETLANDS NATURAIS....................................................................................................................................13 4.1.3.WETLANDS CONSTRUDOS...............................................................................................................................13 4.1.3.WETLANDS CONSTRUDOS...............................................................................................................................13 4.2.COMPONENTES BSICOS DE UM WETLAND:...................................................................................15 4.2.COMPONENTES BSICOS DE UM WETLAND:...................................................................................15 4.3.CLASSIFICAO DOS WETLANDS.......................................................................................................16 4.3.CLASSIFICAO DOS WETLANDS.......................................................................................................16 4.4.QUANTO AO ESCOAMENTO..................................................................................................................16 4.4.QUANTO AO ESCOAMENTO..................................................................................................................16 4.4.1.ESCOAMENTO SUPERFICIAL..............................................................................................................................16 4.4.1.ESCOAMENTO SUPERFICIAL..............................................................................................................................16 4.4.2.ESCOAMENTO SUB-SUPERFICIAL.......................................................................................................................17 4.4.2.ESCOAMENTO SUB-SUPERFICIAL.......................................................................................................................17 4.5.QUANTO A VEGETAO........................................................................................................................18 4.5.QUANTO A VEGETAO........................................................................................................................18 4.6.CONSIDERAES DE PLANEJAMENTO OU DE IMPLANTAO DOS WETLANDS:..................20

4.6.CONSIDERAES DE PLANEJAMENTO OU DE IMPLANTAO DOS WETLANDS:..................20 4.7.VANTAGENS E DESVANTAGENS...........................................................................................................................21 4.7.VANTAGENS E DESVANTAGENS...........................................................................................................................21 4.7.1.PRINCIPAIS VANTAGENS..................................................................................................................................21 4.7.1.PRINCIPAIS VANTAGENS..................................................................................................................................21 4.7.2.PRINCIPAIS DESVANTAGENS.............................................................................................................................21 4.7.2.PRINCIPAIS DESVANTAGENS.............................................................................................................................21 4.8.WETLAND NO BRASIL ...........................................................................................................................21 4.8.WETLAND NO BRASIL ...........................................................................................................................21 4.8.1.EXEMPLO DE WETLAND NO BRASIL .................................................................................................................22 4.8.1.EXEMPLO DE WETLAND NO BRASIL .................................................................................................................22 5.CONCLUSO....................................................................................................................................................24 6.CONSIDERAES FINAIS OU RECOMENDAES...............................................................................24 7.REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS.............................................................................................................25

61.

INTODUO Durante quase toda a histria da humanidade, o homem fez uso irracional da gua, por

achar que este era um recurso infinito. Muitos erros vm sendo feitos durante os sculos. Hoje comum a noo de que a gua um recurso finito, e, portanto, deve ser preservado, afim de que tanto as prximas geraes quanto a nossa no passem por escassez. Grande parte do esgoto gerado no Brasil no passa por tratamento prvio, sendo lanados diretamente nos rios, podendo se infiltrar no lenol fretico, contaminando os reservatrios subterrneos, e assim voltar aos rios, de maneira a formar um ciclo. Esse esgoto sem tratamento o ambiente ideal para a proliferao de bactrias, que consomem o oxignio da gua, deixandoa imprpria para o consumo pelo homem e usos diversos. Dessa forma, esgotos sanitrios constituem-se na principal fonte poluidora de grande parte dos rios brasileiros, notadamente aqueles prximos aos centros urbanos. De acordo com o IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatstica, 65% das internaes hospitalares de crianas menores de 10 anos esto associadas falta de saneamento bsico. Em 1997, segundo o Ministrio da Sade, morreram 50 pessoas por dia no Brasil vitimadas por enfermidades relacionadas falta de saneamento bsico. Destas, 40% eram crianas de 0 a 4 anos de idade (citado no Relatrio Incorporao da Coleta, Tratamento e Disposio do Esgoto Sanitrio na Agenda de Prioridade dos Municpios Brasileiros). De acordo com Relatrio elaborado pela Secretaria Especial de Desenvolvimento Urbano da Presidncia da Repblica (2001), referente ao ano de 2000, cerca de 54,9 milhes de um total de 137,7 milhes da populao urbana brasileira servida por esgotamento sanitrio, ou seja, apenas 39,9 % da populao urbana do Brasil possui rede coletora de esgotos em suas residncias. Em relao ao volume de esgotos gerados, cerca de 55,0 % so coletados e cerca de 26,0 % recebem algum tipo de tratamento. (RIMA, 2002). Devido a estes problemas, sistemas para reduzir a contaminao dessas guas foram desenvolvidos, e entre eles esta o wetlands, um mtodo de tecnologia simples, baixo custo, entre outras vantagens. (PRETO; et.al. 2007) Wetland a denominao inglesa genrica dada s reas midas naturais onde ocorre a transio entre os ambientes aquticos e terrestres, reconhecidas como um rico habitat para diversas espcies e capazes de melhorar a qualidade das guas. Os pntanos, brejos, charcos, vrzeas, lagos muito raso e manguezais so exemplos desse tipo de terreno. (ZANELLA; et. al. 2008) Sendo assim, h os Wetlands construdos que consistem num sistema artificial, projetado para utilizar plantas aquticas (macrfitas) em substratos (areia, solo, ou cascalho), onde ocorra

7 proliferao de biofilmes que acumulam populaes variadas de microrganismos que, atravs de processos biolgicos, qumicos e fsicos, realizam o tratamento de guas residurias (SOUZA; et. al. 2000). O Sistema de Terras midas representa uma alternativa de baixo custo para tratar guas superficiais poludas. Este pode variar em funo de alguns fatores como: fluxo, espcie de plantas utilizadas, substratos, entre outros e ainda pode ser sub-dividido em Wetlands de escoamento superficial e escoamento sub-superficial. Este trabalho tem a finalidade de mostrar a utilidade dos wetlands naturais e construdos para despoluio de guas, evidenciando o ultimo de acordo com sua eficincia, tipos e viabilidade econmica.2.

OBJETIVOS

2.1. OBJETIVO GERAL Estudo sobre a tcnica de Wetlands (Terras midas), identificando sua viabilidade para tratamento de efluentes. 2.2. OBJETIVO ESPECFICO Explicar o princpio de funcionamento do Sistema de Wetlands (Terras midas); Classificar os Sistemas de Wetlands (Terras midas) quanto ao escoamento; Apresentar as principais aplicaes; Apresentar as vantagens e desvantagens da tcnica.

83.

REVISO DE LITERATURA 3.1. CARACTERSTICAS DOS ESGOTOS DOMSTICOS A poluio das guas pode ser conceituada como a ocorrncia de fenmenos (adio de

substncias ou formas de energia modificando o meio) que direta ou indiretamente alteram a natureza de um corpo dgua de forma a prejudicar seu uso. importante destacar que o prejuzo refere-se no apenas ao ser humano, mas tambm biota aqutica, s atividades sociais e econmicas em geral, aos recursos naturais, aos acervos histricos, culturais e paisagsticos (SPERLING, 2005). Definem-se por esgoto domstico, efluentes resultantes do uso da gua pelo ser humano, em seus hbitos higinicos e atividades fisiolgicas. So efluentes de cozinhas, toaletes, lavatrios e lavanderias, denominado, tambm, resduo lquido domstico (SANASA, 2008). A caracterstica dos esgotos funo dos usos qual a gua foi submetida. Esses usos, e a forma com que so exercidos, variam com o clima, situao social e econmica, e hbitos da populao. Os efluentes domsticos tm uma carga orgnica muito grande bem como agentes microbiolgicos, sendo uma ameaa para a sade pblica, podendo provocar gastrenterites, hepatites, febres tifides, coleras, entre outros. De maneira geral, os esgotos sanitrios possuem mais de 98% de sua composio construda por gua, porm h outros contaminantes, entre os quais destacam-se: slidos suspensos, compostos orgnicos (protenas; 40% a 60%; carboidratos: 25% a 50%; e leos e graxa: 10%), nutrientes (nitrognio e fsforo), metais, slidos dissolvidos inorgnicos, slidos inertes, slidos grosseiros, compostos no biodegradveis, orgnicos patognicos e, ocasionalmente, contaminantes txicos decorrentes de atividades industriais ou acidentes (PROSAB, 1999). Os efluentes domsticos so responsveis por uma grande parte da carga poluente nos cursos de guas superficiais onde so despejados, que por sua vez vo fazer trocas com guas subterrneas, que tambm vo ser poludas. A existncia de fossas de menor qualidade tambm contribuem em grande parte para a poluio de guas subterrneas. 3.2. PARMETROS Os principais parmetros relativos a esgotos predominantemente domsticos face sua importncia so: 3.2.1. Slidos: Todos os contaminantes da gua, com exceo dos gases dissolvidos, contribuem para a carga de slidos. Os slidos podem ser classificados de acordo com:

9 o O seu tamanho e estado: slidos em suspenso e slidos dissolvidos; o As suas caractersticas qumicas: slidos volteis e slidos fixos e o A sua decantabilidade: slidos em suspenso sedimentveis e slidos em suspenso no sedimentveis. De acordo com resoluo n 357, de 17 de maro de 2005 do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) s permito 500mg/l de slidos totais presente nos efluentes lanados em corpos hdricos. 3.2.2. Indicadores de Matria Orgnica: 3.2.2.1. Demanda bioqumica de oxignio (DBO): A quantidade de oxignio dissolvido na gua necessria para a decomposio da matria orgnica chamada Demanda Bioqumica de Oxignio (DBO), ou seja, DBO o oxignio que vai ser respirado pelos decompositores aerbios para a decomposio completa da matria orgnica lanada na gua. O consumo de oxignio dissolvido para a digesto da matria orgnica ocorre durante num certo intervalo de tempo. Convencionou-se que as medies experimentais de DBO devem ser feitas com ensaios que tenham durao de cinco dias, nas quais se adota o smbolo DBO5, que se refere decomposio da matria orgnica carboncea. De acordo com resoluo n 357 do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) s permito 5mg/l de DBO presente nos efluentes lanados em corpos hdricos de gua doce de classe 2. 3.2.2.2. Demanda qumica de oxignio (DQO): A Demanda Qumica de Oxignio (DQO) mede o consumo de oxignio ocorrido em funo da oxidao qumica da matria orgnica. O valor obtido , portanto, uma indicao indireta do teor de matria orgnica presente. A DQO corresponde a uma oxidao qumica da matria orgnica, obtida atravs de um forte oxidante (dicromato de potssio) em meio cido. 3.2.3. Alcalinidade: A alcalinidade a quantidade de ons na gua que reagiro para neutralizar os ons heterognicos. a medio da capacidade da gua de neutralizar os cidos (capacidade de resistir s mudanas de pH: capacidade tampo). Os principais constituintes da alcalinidade so os bicarbonatos, carbonatos e os hidrxidos.

10 No tratamento do esgoto a alcalinidade importante quando h evidencias que a reduo do pH pode afetar os microrganismos responsveis pela depurao. De acordo com resoluo n 357, do CONAMA a quantidade permitida de ons nas guas doces de classe 2, no deve ultrapassar 800mg/l. 3.2.4. Nitrognio: Nos esgotos domsticos brutos, as formas predominantes de nitrognio so o nitrognio orgnico (39%) e a amnia (60%). O nitrognio orgnico corresponde a grupamentos amina. A amnia tem sua principal origem na uria, que rapidamente hidrolisada e raramente encontrada no esgoto bruto. As demais formas de nitrognio so usualmente de menor importncia nos esgotos afluentes a uma estao de tratamento. A amnia existe em soluo tanto na forma de on amnio (NH4 +) como na forma livre (NH3), em funo dos valores de pH a amnia presente tem a seguinte distribuio relativa: pH < 8 praticamente toda amnia na forma de NH4 + ; pH = 9,5 aproximadamente 50% NH3 e 50% NH4 + ; pH > 11 praticamente toda amnia na forma de NH3. De acordo com resoluo n 357, do CONAMA a quantidade permitida de nitrognio nas suas diferentes formas nas guas doces de classe 2 so: nitrato (NO3) no pode ultrapassar 10 mg/l, nitrito (NO2) 1mg/l, amnia (NH3) 20 mg/L e on amnico (NH4). 3.2.5. Fsforo: O fsforo total nos esgotos domsticos apresenta-se na forma de fosfatos, nas seguintes formas: inorgnica (polifosfatos e ortofosfatos) e orgnica (ligada a compostos orgnicos). O fsforo presente nos esgotos domsticos oriundo das seguintes fontes: de guas pluviais carreadas de resduos urbanos; de resduos humanos; de usos comerciais; de detergentes domsticos e produtos de limpeza domstica. Segundo a resoluo n 357, do CONAMA a quantidade permitida de fsforo total nas guas doces de classe 2 em ambientes lnticos de 0,020 mg/l e em ambientes lticos 0,1 mg/l. 3.2.6. Organismos patognicos e indicadores de contaminao fecal: Os microrganismos encontrados nos esgotos podem ser saprfitas, comensais, simbiontes ou parasitos. Apenas a ltima categoria patognica e capaz de causar doenas no homem e nos animais. Os principais grupos de organismos de interesse do ponto de vista de sade pblica, com associao com a gua ou com as fezes, so:

11 3.2.6.1. Bactrias (coliformes fecais e termotolerantes) A quantidade de coliformes termotolerantes contidos no efluente, lanado no corpo hdrico, permitida pela resoluo 357 - CONAMA, no deve ultrapassar 200 coliformes termotolerantes por 100 mililitros em 80% ou mais, de pelo menos 6. 3.2.6.2. Helmintos Segundo a Organizao Mundial de Sade a quantidade de ovos de helmintos deve ser menor ou igual a uma unidade por litro. 3.3. CLASSIFICAO DOS NVEIS DO TRATAMENTO DE ESGOTO De acordo com Sperling, o tratamento dos esgotos usualmente classificado atravs dos seguintes nveis: Tratamento preliminar: objetiva apenas a remoo dos slidos grosseiros e areia, composto pelo gradeamento - caixa de areia medidor de vazo. Tratamento primrio: visa remoo de slidos sedimentveis e parte da matria orgnica. Predominam os mecanismos fsicos de remoo de poluentes Tratamento secundrio: tem como o objetivo principal a remoo de matria orgnica, por microrganismos, e eventualmente nutrientes. Tratamento tercirio: visa remoo de poluentes especficos, ou ainda a remoo de poluentes no suficientemente removidos no tratamento secundrio.

124.

WETLANDS Os wetlands so reas que fazem a ligao entre a terra e a gua, as quais podem estar

com o solo completamente seco ao completamente inundado (alagado), variando com o perodo do ano, porm com vegetao e animais que tambm variam conforme o estado do local, tambm classificado como ecossistema. (Scharf, 2006). Existem dois tipos de wetlands, os naturais, ou seja, aqueles que existem no meio ambiente e que foram naturalmente moldados; e os construdos que so artificiais tentando copiar o ecossistema existente nos wetlands naturais para um possvel tratamento da gua. Segundo a Ducks Unlimited Canad (2006) apud Scharf (2006), os wetlands tm trs partes. A primeira os uplands, que um terreno elevado, planalto, rea de terra seca que cerca um wetland, podendo ter rvores, gramas e muitos tipos de vegetao. A segunda parte a zona riparian, que um pedao de terra com vegetao entre os uplands mais elevados e as reas mais rasas e molhadas de um wetland, ou seja, margem de um rio, esta rea possui um tipo de vegetao igual a dos uplands, porm mais densa. A terceira a rea aqutica, sendo esta a rea molhada do wetland, podendo ser profunda ou muito rasa, podendo ser encontrados diferentes tipos de vegetao.Figura 1 Um Wetland tpico Fonte: Ducks Unlimited apud Scharf, Canada, 2006 2006.

4.1.1. O nde Encontrar Wetlands Wetlands ocorrem os coberto por wetlands. 56% dos wetlands do mundo esto em regies tropicais e subtropicais. O restante so reas turfas setentrionais em regies rticas e subrticas. O Canad possui 24% dos wetlands do mundo, mais de 127 milhes de hectares. 14% do Canad coberto por wetlands, embora muitas reas originais do wetland tenham sido convertidas ou drenadas. Wetlands so geralmente menores do que lagos, mas existem enormes regies deles. A regio de depresso da pradaria em todos continentes

exceto a Antrtida. Mais de 6% da superfcie da Terra, 8.6 milhes de quilmetros quadrados,

13 que se estende no centro sul do Canad e Estados Unidos contm mais de quatro milhes de wetlands e lagos (Discover Canadas Wetland Habitats, 2006 apud scharf, 2006). 4.1.2. Wetlands Naturais Podem ser chamados de wetlands naturais s vrzeas dos rios (terreno baixo e mais ou menos plano, margem de um rio ou ribeiro), os lagos, as lagoas, os banhados (pntano coberto de vegetao, brejo, terreno baixo e alagadio onde a gua estagnada se espalha - charco), os igaps na Amaznia, os manguezais, as pequenas ou grandes reas com lenol fretico muito alto, mas nem sempre com afloramento superficial, entre outros, desde que o nvel de gua seja raso. Portanto lagos, crregos e rios profundos no so wetlands.Figura 2 Wetland natural

Fonte: www.usbr.gov apud Preto, et. al. 2007.

4.1.3. Wetlands Construdos Os wetlands construdos so conhecidos como leito cultivado, ou seja, ecossistemas artificiais com diferentes tecnologias, com o objetivo de modificar e melhorar a qualidade da gua dos wetlands naturais, da gua proveniente de esgoto, da chuva, e at para tratamento de chorume (resduo lquido formado a partir da decomposio de matria orgnica presente no lixo), ou seja, de lquidos que chegam at os rios e lagos atravs de canalizaes causando poluio de suas guas. (Scharf, 2006) Para Bobberteen & Nickerson (1991 apud Scharf, 2006) atualmente, os wetlands construdos so bastante utilizados em alguns pases, como Estados Unidos e alguns pases europeus, para tratar guas de drenagem de minas cidas, guas pluviais, efluentes secundrios de estaes de tratamento de esgotos e, mais recentemente, chorumes de aterros sanitrios.

14 Os Wetlands construdos (Figura 4.1 e 4.2) funcionam como um sistema alternativo de tratamento de esgotos que utiliza plantas aquticas (macrfitas) em substratos (como areia, solo ou cascalho), onde ocorre a proliferao de biofilmes que agregam populaes variadas de microrganismos que, atravs de processos biolgicos, qumicos e fsicos so capazes de tratar efluentes (SOUZA, et al., 2000) . Nesse sistema, as plantas aquticas possuem as funes de remover os nutrientes e metais pesados contidos no efluente, transferir oxignio para a rizosfera e a funo de suporte ao crescimento e ao dos microrganismos, pela presena de rizomas e de razes, bem como a absoro de material particulado, pelo sistema radicular das macrfitas. As plantas aquticas mais utilizadas so as emergentes e flutuantes, sendo que as emergentes desenvolvem seu sistema radicular, fixada no substrato, j o caule e as folhas se mantm parcialmente submersos (FILHO et al., 2009). Vale ressaltar que as macrfitas possuem a capacidade de estocar nutrientes e matria orgnica em suas clulas. Essa capacidade torna-se bastante interessante na remoo dos mesmos do sistema. Porm, importante que seja feita trocas peridicas dessas plantas, pois essa capacidade de estocar nutrientes e matria orgnica so limitadas (Henry-Silva & Camargo, 2006). Outra funo importante das macrfitas, que elas servem como meio suporte para proliferao de microrganismos, formando assim os biofilmes. Esse biofilme de microrganismos ir facilitar a oxidao da matria orgnica carboncea. Em relao ao substrato utilizado, este pode ser areia, brita, solo, ou cascalho. Esse substrato tambm ir aumentar a superfcie de contato com os microrganismos facilitando a formao dos biofilmes, alm disso, o solo realiza a remoo de compostos orgnicos e inorgnicos por meio de processos fsicos (filtrao e sedimentao), processos biolgicos (transformaes bioqumicas e bioacumulao de elementos qumicos) e processos qumicos soro (adsoro) de compostos orgnicos dissolvidos, nitrognio, fsforo, entre outros. (OLIVEIRA, 2008). Sendo assim, para que os sistemas do tipo Wetlands alcancem uma maior eficincia preciso considerar fatores como: substrato, tipos de macrfitas, microrganismos e hidrulica. importante observar se o local em que o sistema foi construdo apresenta impermeabilizao para evitar possveis contaminaes do lenol fretico.

Figura 3 Wetland construdo em Villanova University

15

Fonte: Schuylkill River Source Water Protection Partnership, 2006 apud SCHARF, 2006.

4.2. COMPONENTES BSICOS DE UM WETLAND: Os componentes bsicos de um wetland so: Substrato: pode ser usado como substrato, resduos de minerao como areia, silte, cascalho, brita e outros; e resduos orgnicos. O substrato promove espaos vazios que servem de canais de vazo, facilitando o escoamento do esgoto ou da gua poluda, de acordo com sua permeabilidade. Constitui aliado s razes das macrfitas aquticas, local ideal para a remoo de nutrientes e para a formao do biofilme microbiano. O substrato dever ser colocado sobre uma proteo impermevel de lona, manta, asfalto ou argila compactada, que evita a contaminao do solo e eventual infiltrao at o lenol fretico. Essas camadas permitem a conteno da gua poluda no sistema (MARQUES 1999; SALATI JR. et al. 1999 apud BIOTERRA 2003, apud SCHARF, 2006); Macrfitas aquticas: podem ser usadas espcies vegetais nativas que se caracterizam por crescer em locais alagados a maior parte do tempo (JOLY, 1991 apud BIOTERRA 2003, apud SCHARF, 2006). Suas razes captam nutrientes e outras substncias da gua que alimenta o sistema. Incorporam ar pelas folhas e o transfere aos rizomas e razes atravs do aernquima (tecido vegetal de preenchimento). O oxignio passa das razes ao substrato, que pode apresentar-se em condies de anaerobiose por estar submerso. Essa transferncia de oxignio aumenta a degradao aerbia de compostos orgnicos no local (BRIX, 1997 apud BIOTERRA 2003, apud SCHARF, 2006). As espcies mais usadas so as dos gneros Typha, Juncos, Scirpus, Carex e Phragmites; Biofilme microbiano: desenvolve-se na rizosfera, razes e substrato. Esse filme biolgico composto por colnias de bactrias, protozorios, micrometazorios e outros microrganismos que degradam a matria orgnica para sais inorgnicos tornando os nutrientes disponveis para as macrfita (MARQUES, 1999 apud BIOTERRA 2003, apud SCHARF, 2006);

16 Distribuio da gua residuria pelo leito: deve ser caracterizada pela simplicidade de manuteno e operao. As estruturas de entrada e sada da gua de alimentao podem ser trincheiras cheias de pedras para facilitar a distribuio do afluente por todo o leito, diminuir o impacto da correnteza sobre o biofilme e garantir a mxima assimilao de poluentes. Para a drenagem das trincheiras recomenda-se o uso de tubos de PVC, que tambm controlam o nvel de gua no sistema. Quando o fluxo se mantm embaixo e perto da superfcie do substrato, trata-se de um wetland de fluxo subsuperficial e no caso do fluxo de gua residuria manter-se na superfcie do substrato (o que pode atrair insetos), denomina-se wetland de fluxo superficial (MARQUES, 1999 apud BIOTERRA 2003, apud SCHARF, 2006). 4.3. CLASSIFICAO DOS WETLANDS Os sistemas de Wetlands podem de varias formas quanto ao sistema de escoamento, quanto ao tipo de vegetao utilizada. Quanto ao escoamento pode ser classificado como de escoamento superficial e escoamento sub-superficial. Quanto vegetao pode ser de vegetao flutuante, vegetao emergente e vegetao fixa submersa. 4.4. QUANTO AO ESCOAMENTO 4.4.1. Escoamento Superficial Este sistema pode ser analogamente comparado s lagoas facultativas, ocorrendo presena de algas planctnicas ou filamentosas, ou as macrfitas na massa lquida, ocorrendo em zonas de maior profundidade, a presena de organismos anaerbios. O nvel da gua nestes sistemas varia de poucos centmetros a 1m. Existem diversas configuraes para lagoas de banhados construdos, sendo que a maioria das diferenas em relao forma de como so dispostas as macrfitas na poro aqutica, podendo ser submersa, flutuante, ou emergente. Este um sistema tambm utilizado como tratamento tercirio, sendo mais apropriado a locais com acesso controlado com a finalidade de prevenir a exposio humana aos microrganismos patognicos. (OLIVEIRA, 2008). As principais vantagens desses sistemas so: baixo custo de implantao; alta eficincia de melhoria dos parmetros que caracterizam os recursos hdricos e alta produo de biomassa que pode ser utilizada na produo de rao animal, energia e biofertilizantes (CAMPOS, 2002).Figura 4 Wetland de Escoamento Superficial

17

Fonte: Mitsch e Gosselink (1993) aput SANTIAGO

4.4.2. Escoamento Sub-superficial Neste sistema, os filtros so plantados com macrfitas e dispem de um material filtrante por onde o efluente a ser tratado ir percolar. Geralmente so utilizados brita, areia, e cascalho como material filtrante, isso com a finalidade de aperfeioar a condutividade hidrulica (OLIVEIRA, 2008).Figura 5 Wetland de Escoamento Sub-superficial

Fonte: Mitsch e Gosselink (1993) aput SANTIAGO

Nesse sistema, necessrio o conhecimento prvio do tipo de efluente a ser tratado e tambm de um processo de reteno de slidos grosseiros e gorduras. Isso porque o sistema se baseia num processo filtrante e a ausncia de um tratamento primrio pode vir a causar a saturao do material recheio em curto prazo. Segundo Philippi e Sezerino (2004), neste sistema, os processos de depurao do material orgnico, da transformao da srie nitrogenada e da remoo do fsforo so: fsicos - filtrao, sedimentao; qumicos - adsoro, complexao e troca inica; biolgicos degradao

18 microbiolgica aerbia e anaerbia, predao e remoo dos nutrientes pelas plantas, ocorrendo tanto no material recheio como na rizosfera. Esse tipo de escoamento apresenta diversas possibilidades de fluxo hidrulico que podem ser: verticais, horizontais e hbridos. Os fluxos verticais geralmente ascendentes so constitudos de uma superfcie plana (diferentes dos SFH, onde h inclinao) escavada no terreno, preenchida por um material recheio geralmente composto de areia e brita. Tambm possuem a impermeabilizao de fundo com a finalidade de impedir a percolao do efluente para as camadas mais profundas do solo e dessa maneira, atingir o lenol fretico (OLIVEIRA, 2008). Nos fluxos horizontais, o efluente aps passar pela zona de entrada, percola vagarosamente atravs da zona de sada. Este processo faz com que o efluente siga no sentido horizontal, impulsionado pela declividade do fundo (aproximadamente 1%) e passa ao longo de toda a poro filtrante da lagoa. Durante esse processo, o efluente entra em contato com regies aerbias, anxicas, anaerbias. A poro aerbia compreendida ao redor das razes das macrfitas, que transportam o oxignio de sua parte area para a rizosfera, que a regio onde as razes e o solo esto intimamente ligados favorecendo a formao do biofilme (OLIVEIRA, 2008). No sistema Hbrido, h uma associao entre os dois tipos de fluxo, O interesse de tal associao obter uma boa nitrificao no Filtro Vertical que so bem oxigenados, mas tambm uma boa desnitrificao nos filtros horizontais onde se encontram condies anaerbias necessrias para esta reao. Inclui-se tambm nesta modalidade o modelo que dispe de um filtro horizontal a seguir de um filtro vertical. Nesse sistema, o efluente deve ser re-circulado para ocorrer uma melhor desnitrificao j que o fluxo vertical propicia condies ideais para nitrificao (OLIVEIRA, 2008). 4.5. QUANTO A VEGETAO Quanto ao tipo de vegetao empregada, os wetlands podem ser classificados como sistemas que utilizam plantas aquticas flutuantes, emergentes e submersas. As plantas aquticas flutuantes geralmente so utilizadas em projetos com canais relativamente rasos, podendo conter apenas uma espcie de planta ou uma combinao de espcies. A espcie de planta flutuante mais estudada o aguap (Eichornia crassipes), pela suas caractersticas de robustez associadas a uma grande capacidade de crescimento vegetativo. A utilizao desta planta deve-se boa capacidade de resistir a guas altamente poludas com

19 grandes variaes de nutrientes, pH, substncias txicas, metais pesados e temperatura (CAMPOS, 2002 apud MANNARINO 2003, apud SCHARF, 2006).Figura 6 Macrfita flutuante (aguap).

Os sistemas que utilizam plantas aquticas emergentes tm vegetao desenvolvida de forma que o sistema radicular encontra-se preso ao sedimento e o caule e as folhas parcialmente submersas (Figura 4.3). A profunda penetrao do sistema radicular permite atingir vrios nveis ao longo da camada de sedimentos, dependendo da espcie considerada (CAMPOS, 2002 apud MANNARINO 2003, apud SCHARF, 2006).Figura 7 Esquema geral de um sistema de wetland com plantas emergentes

Fonte: MANNARINO 2003, apud SCHARF, 2006.

A vegetao do wetland usualmente fixada em um meio filtrante, podendo este ser formado por areia, pedras, argila, silte, turfa e agregados leves manufaturados, entre os mais empregados. Meios com alta condutividade hidrulica, como pedras e agregados leves, apresentam a vantagem de prevenir problemas de entupimento (MAEHLUM, 1998 apud MANNARINO 2003, apud SCHARF, 2006). As macrfitas aquticas submersas ficam totalmente submersas e quando so expostas ao sol, geralmente seus tecidos fotossintticamente ativos so destrudos. As espcies mais produtivas crescem, especialmente ou quase que exclusivamente, em gua oligotrficas. As

20 espcies mais encontradas so a Isoetes Lacustris, Lobelia Dortmanna e a Egria sp. As espcies mais produtivas como a Elodea Canadensis, proliferam em guas eutrficas. O principal uso potencial destas macrfitas submersas o polimento de guas de esgoto aps o tratamento secundrio. Com o aumento de oxignio na gua pelo processo fotossntetico durante o perodo diurno, altas taxas de oxignao so obtidas, o que forma condies para a mineralizao da matria orgnica.Figura 8 Esquema geral de um sistema de wetland com macrfitas submersas

Fonte: PRETO, 2007

4.6. CONSIDERAES DE PLANEJAMENTO OU DE IMPLANTAO DOS WETLANDS: Conforme EPA (2006, apud SCHARF, 2006) potencialmente impactos ambientais prejudiciais, como a alterao da hidrologia natural, introduo de espcies invasivas e a perturbao de plantas naturais e comunidades de animais podem ser evitadas por um seguinte planejamento correto, desenho, construo e tcnicas de operao. As seguintes orientaes podem ajudar na concepo de um projeto de sucesso: Construir tratamentos de wetlands, via de regra, em terrenos elevados e no exterior de reas alagadias visando evitar danos aos wetlands naturais e outros recursos naturais aquticos, a no ser que o efluente possa ser usado para recuperar sistemas degradados. Considerar o papel do tratamento de wetlands dentro do divisor de guas (isto , potencial de impactos da qualidade da gua, adjacente ao uso da terra e relacionado aos animais selvagens locais corredores). Examinar de perto os fatores especficos do lugar, como o solo apropriado, hidrologia, vegetao e presena de espcies que ponham em risco ou habitats crticos, determinando ento a localizao apropriada para o projeto a fim de evitar conseqncias indesejveis, como a bioacumulao ou destruio de habitats crticos. Utilizar o controle de gua significa que sero permitidas fceis respostas para decidir sobre a quantidade de gua, qualidade, profundidade e fluxo. Criar e acompanhar em longo perodo a gerncia do plano que inclui inspees regulares, monitoramento e manuteno.

21

4.7. Vantagens e Desvantagens Vantagens e Desvantagens do Sistema Segundo os principais autores, citado por (SILVA, 2007). 4.7.1. Principais Vantagens

Baixo custo de implantao; Alta eficincia de melhoria dos parmetros que caracterizam os recursos hdricos; Alta produo de biomassa que pode ser utilizada na produo de rao animal, energia e biofertilizantes, entre outros; Considervel reduo de patgenos; No necessita de maquinrios complexos. 4.7.2. Principais Desvantagens

Podem causar problemas com moscas; Necessidade de caracterizao precisa de slidos a tratar, tipo de enchimento, ciclo hidrolgico e temperatura; Requer perodo de iniciao at que a vegetao esteja estabelecida; Necessidade de controle da carga hidrulica. 4.8. WETLAND NO BRASIL Os projetos desenvolvidos tm diferentes desenhos dependendo da sua finalidade.

Existem hoje no Brasil, implantadas vrias estaes de tratamento de efluente lquido utilizando sistemas de wetlands construdas que foram projetadas pelo Instituto de Ecologia Aplicada (Piracicaba/SP). Em geral os projetos executados podem ser divididos em 4 grandes categorias (INSTITUTO DE ECOLOGIA APLICADA, 1997, apud PRETO, 2007). a) Sistemas para purificao de grandes volumes de gua, com a finalidade de recuperao de recursos hdricos ou pr-tratamento para Estao de Tratamento de gua. b) Sistemas para tratamento de esgoto urbano. c) Sistemas para purificao de guas industriais. d) Sistemas para abastecimento de gua industrial e urbana.

22 A experincia brasileira e internacional tem demonstrado que os sistemas de wetlands construdas podem ser utilizados para purificao de gua em diversas situaes (SALATTI, 2003; apud PRETO, 2007). 4.8.1. Exemplo de Wetland no Brasil De acordo, com estudo realizado em Minas Gerais por Prado & Cabanellas, 2008, onde conferiu a eficincia do Wetlands no tratamento de efluentes de laticnios comparado ultrafiltrao e filtro biolgico, constatou que a utilizao do Wetlands no tratamento de efluentes de laticnios, se mostrou eficiente quanto remoo de poluentes, tendo reduo superior ao mtodo de ultrafiltrao e filtro biolgico. E ainda quando Wetlands comparado aos demais tratamentos relacionados ainda tem a vantagem de ter o menor custo e baixa tecnologia o que viabiliza sua utilizao por laticnios de pequeno e mdio porte buscando atender a legislao ambiental. De acordo, com outro estudo realizado no Rio de Janeiro, onde MANNARINO, et. al. 2006, efetivou experincias no aterro sanitrio de Pira e no aterro metropolitano de Gramacho com Wetlands para tratamento de lixiviados e observou que: O wetland plantado com taboa, para tratamento do lixiviado no Aterro Sanitrio de Pira, apresentou bons resultados de remoo de matria orgnica (41% de DQO e 57% de DBO), nitrognio amoniacal (51%) e slidos (60%), apesar das significativas variaes de vazo afluente e das taxas de aplicao de poluentes no mesmo. Isso demonstra a resistncia do sistema de tratamento (vegetao e microrganismos) s oscilaes de quantidade e qualidade do lixiviado produzido, situao comum em aterros sanitrios. Dados preliminares de evapotranspirao mostram um potencial de perda de lquido no wetland de at 80%. O wetland implantado no Aterro Metropolitano de Gramacho permitiu avaliar o seu potencial de utilizao para tratamento de lixiviado efluente da etapa de tratamento biolgico por lodos ativados, no prprio aterro. O lixiviado do aterro de Gramacho possui caractersticas particulares, como elevadas concentraes de materiais orgnicos recalcitrantes, nitrognio amoniacal e sais, alm de grandes variaes na sua composio. O wetland mostrou-se flexvel para tratar diferentes cargas de poluentes, com bons nveis de eficincia. Os resultados ratificam experincias mundiais de que wetlands construdos, em aterros onde exista disponibilidade de rea para a sua instalao, so alternativas eficientes para integrar sistemas de tratamento de lixiviados, com custos de implantao e operao relativamente baixos, compatveis com a realidade da maioria dos municpios brasileiros.Figura 9 Wetland plantado com taboa no aterro de Pira Figura 10 Wetland plantado com gramnea no aterro de Gramacho

23Fonte: MANNARINO, 2006.

245.

CONCLUSO O Sistema do tipo Wetlands ou Terras midas constitui uma boa alternativa ao

tratamento de efluentes domsticos, industriais e outros. Podendo ser utilizado em associaes com os sistemas convencionais a fim de melhorar a eficincia dos mesmos. Conferindo ainda um custo de implantao e operao relativamente baixos. Alm disso, um benefcio indireto dos sistemas de wetlands construdos e que quando atuam na melhoria da qualidade de guas residurias convertem potenciais ameaas em oportunidades. Os sistemas de wetlands construdos representam uma alternativa: eles transformam poluentes presentes nas guas residurias, por exemplo, os nutrientes, em biomassa, que pode ser utilizada como alguma forma de bioenergia para a comunidade local (UNEP, 2004 apud SANTIAGO, 2005).6.

CONSIDERAES FINAIS OU RECOMENDAES Wetlands podem ser aplicados em: Tratamento integral de esgoto domstico; Tratamento secundrio e tercirio de esgoto; Tratamento de efluente agrcola (casas de vegetao, recinto de animais e tanques de peixes); Tratamento de runoff urbano; Barreiras de reteno (buffer) para o controle da poluio difusa; Tratamento de grandes volumes de gua de rios classificados como Classe 3 ou 4 para enquadramento em rios de Classe 2; Tratamento de gua de rios Classe 2 para abastecimento industrial e urbano.

25

7.

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

CAMPOS, J. C. VI Simpsio talo Brasileiro de Engenharia Sanitria e Ambiental - Tratamento do chorume do aterro sanitrio de Pira (RJ) utilizando wetlands. 2002. CAMPOS, J. R. Tratamento de esgotos sanitrios por processo anaerbio e disposio controlada no solo. Rio de Janeiro RJ: PROSAB, 1999. CONAMA - Conselho Nacional do Meio Ambiente. Resoluo CONAMA n357, de 17 de maro de 2005. Disponvel em: Acesso em: 12/11/ 2010. Disponvel em: Acesso em 12/11/2010. FILHO, B. C. et. al. Ps-tratamento de efluentes de reatores anaerbios por sistemas de aplicao no solo. Disponvel em: Acesso em: 14/11/2010. Henry- Silva, G. G.; Camargo, A. F. M.. Efficiency of aquatic macrophytes to treat Nile tilapia pond eflluents. Scientia Agricola. 2006. v. 63. p. 433-438. MANNARINO, Camille Ferreira; et. al. Wetlands para tratamento de lixiviados de aterros sanitrios experincias no aterro sanitrio de Pira e no aterro metropolitano de Gramacho (RJ). 2006. Disponvel em: Acesso em: 05/11/2010. OLIVEIRA, Anderson S. Caracterizao e Avaliao da Potencialidade de Sistemas wetland para o Tratamento do Efluente do Viveiro da Empresa Votorantim Celulose e Papel. 2008. PHILIPPI, L. S.; SEZERINO P. H.. Aplicao de Sistemas tipo Wetlands no tratamento de guas residurias: utilizao de filtros plantados com macrfitas. Florianpolis: 2004. 144 p. PRADO, Michella Christian do; CABANELLAS, Claudia Figueiredo Garrido. Eficincia do sistema alagado construdo no Tratamento de efluentes de laticnios em relao ultrafiltrao e filtro biolgico. MG: 2008. Disponvel em: Acesso em: 05/11/2010. PRETO, Leandro Alencar; et.al. Wetlands: uma alternativa para disposio de efluentes pluviais. Paran: 2007. Disponvel em:

26 Acesso em: 5/11/2010. RINO, Carlos Alberto Ferreira. Disposio de efluentes de estao de tratamento de esgotos no solo: uma tcnica de reso de guas. 2002. Disponvel em: Acesso em: 13/11/2010. SANASA. Sistemtica de recebimento de esgoto domstico via caminho Limpa Fossa. 2008. Disponvel 12/11/2010. SANTIAGO, Anbal da Fonseca; et. al. Potencial para a utilizao de sistemas de wetlands no tratamento de guas residurias: uma contribuio a sustentabilidade dos recursos hdricos no BRASIL. 2005. SCHARF, Andreas Kempf; et al. Wetlands: uma alternativa para disposio de efluentes pluviais. em: 05/11/2010. SILVA, Selma Cristina da. Wetlands construdos de fluxo vertical com meio suporte de solo natural modificado no tratamento de esgotos domsticos. 2007. Disponvel em: . 14/11/2010. SOUZA, J.T. de et al. 2000. Ps-tratamento efluentes de reator UASB utilizando sistemas Wetlands construdos. Revista Brasileira de Engenharia Agrcola e Ambiental, v.4, n.1, p.87Campina Grande, PB, DEAg / UFPB. VOM SPERLING, M. V. Princpios do tratamento biolgico de guas residurias. Introduo qualidade das guas e ao tratamento de esgotos. Belo Horizonte - MG: Departamento de Engenharia Sanitria e Ambiental, 2005. ZANELLA, Luciano; et. al. Wetlands: construdas vegetadas com plantas ornamentais no pstratamento de efluentes domsticos. 2008. Disponvel em: Acesso em: 5/11/2010. Acesso em: 2006. Disponvel em: Acesso em: Acesso em: