WETLANDS CONSTRUÍDOS PARA TRATAMENTO DE EFLUENTES DE BOVINOCULTURA DE LEITE NA MESORREGIÃO NOROESTE DO RIO GRANDE DO SUL

4 WETLANDS CONSTRUÍDOS PARA TRATAMENTO DE EFLUENTES DE BOVINOCULTURA DE LEITE NA MESORREGIÃO NOROESTE DO RIO GRANDE DO SUL

4.1 Introdução

A atividade leiteira no estado do Rio Grande do Sul apresenta-se em crescente expansão. O estado está enquadrado em segundo lugar no ranking brasileiro de produção de leite, representando 12% da produção nacional (IBGE, 2011). Na mesorregião noroeste deste estado, a bovinocultura de leite se destaca como uma das principais atividades agropecuárias. Atualmente, esta mesorregião é

a maior produtora de leite nacional, com um volume de produção estimada de 2.614.988 mil litros no ano de 2011 (ZOCCAL, 2012). Contudo, essa produção acarreta na geração de efluentes líquidos que necessitam de gerenciamento adequado para garantir tal desenvolvimento e atender aos padrões estabelecidos pela legislação. Segundo Cronk (1996), além de sólidos

e DBO, nutrientes como nitrogênio e fósforo são os constituintes mais importantes em águas residuais de animais, os quais são responsáveis pela eutrofização (CRONK, 1996).

Assim, percebe-se a necessidade de alternativas tecnológicas para tratamento desses efluentes. Nesse sentido, os wetlands construídos são uma alternativa bastante atrativa. Os wetlands construídos vêm sendo cada vez mais utilizados no tratamento de águas residuárias da agricultura por possibilitarem a remoção de nutrientes, particularmente nitrogênio e fósforo (GOTTSCHALL, et al., 2007).

Existem várias configurações de wetlands construídos, entre os quais destacam-se os de escoamento subsuperficial, também denominados de filtros plantados com macrófitas. Esses sistemas são muitas vezes, módulos escavados no terreno, que dispõem de um material de recheio (brita, areia ou cascalho) no qual o efluente a ser tratado percola, dependendo do tipo de fluxo empregado, no sentido horizontal ou vertical.

Os wetlands construídos de fluxo horizontal (WCFH) possuem zonas de entrada e saída (geralmente compostas por brita), e material filtrante (geralmente areia) preenchendo o restante do filtro. A alimentação ocorre por uma tubulação disposta na zona de entrada, a partir da qual o efluente percola pelo material filtrante, impulsionado por uma declividade de aproximadamente 1% no fundo até chegar à zona de saída, onde é coletado por uma tubulação de saída/drenagem (PELISSARI, 2013). Já nos wetlands construídos de fluxo vertical (WCFV) a água residuária a ser tratada é disposta na superfície do leito e percorre um caminho vertical, até atingir o fundo do leito, onde é coletada. Segundo Cooper, et al. (1996), os WCFV têm como característica principal a alimentação intermitente, que promove um grande arraste de oxigênio atmosférico para o material filtrante através da convecção e difusão (COOPER et al. 1996).

Os WCFH apresentam, de forma geral, boa atuação na remoção de matéria orgânica e sólidos em suspensão, mas possuem limitada atuação nas transformações das frações nitrogenadas e fosforadas. Já os WCFV vêm sendo utilizados para remoção de DBO, SS e também para a promoção de nitrificação, em função da aderência de bactérias nitrificantes no material filtrante, e uma entrada de oxigênio superior à demanda de conversão da matéria carbonácea (SEZERINO, 2006).

Diante disso, este capítulo tem como objetivo avaliar a implantação, operação

e performance de tratamento de duas unidades de wetlands construídos, uma de fluxo horizontal e outra de fluxo vertical, no tratamento de efluentes de bovinocultura

de leite na região noroeste do Rio Grande do Sul, sob clima subtropical.

4.2 Metodologia

A área de estudo compreende as instalações para manejo de bovinocultura

de leite do Colégio Agrícola de Frederico Westphalen – CAFW, área anexa à Universidade Federal de Santa Maria – UFSM, campus de Frederico Westphalen, cidade esta, localizada na Mesorregião Noroeste do Rio Grande do Sul (figura 17).

A bovinocultura de leite do CAFW possui 9 vacas em lactação, as quais produzem um total 140 litros de leite por dia em duas ordenhas. A geração de A bovinocultura de leite do CAFW possui 9 vacas em lactação, as quais produzem um total 140 litros de leite por dia em duas ordenhas. A geração de

A partir de um projeto de pesquisa financiado pelo CNPq (edital MCT/CNPq N 014/2010, sob registro junto a UFSM – SIE 028374) foram instalados dois wetlands construídos dos tipos WCFH e WCFV, em paralelo, no tratamento do efluente de lagoa de decantação que recebe despejos da instalação de bovinocultura de leite.

Figura 17 – Localização do município de Frederico Westphalen, mesorregião noroeste Rio-Grandense.

O efluente gerado nas instalações para manejo de bovinocultura de leite do CAFW é captado por canaletas, e segue por gravidade em duas linhas, uma linha que conduz as águas de lavagem da sala de ordenha e outra da área anexa, utilizada para alimentação dos animais, as quais direcionam o efluente para a lagoa

de decantação existente (figura 18). As unidades wetlands foram projetadas para operar no tratamento secundário do efluente gerado na lagoa de decantação, da seguinte forma: O efluente da lagoa

de decantação é direcionado a um equalizador de 3.000 L para a partir deste tanque de decantação é direcionado a um equalizador de 3.000 L para a partir deste tanque

Figura 18 - Instalações da bovinocultura de leite do CAFW

Figura 19 - Estrutura do sistema experimental

O monitoramento do experimento compreendeu ações de controle de vazão, plantio e replantio das macrófitas quando necessário, coleta de amostras e análises laboratoriais. As análises físico-químicas do efluente foram realizadas semanalmente, após coletas pontuais, às 9:00 horas, em 3 pontos, sendo: (i) pós lagoa de decantação (no equalizador); (ii) - pós WCFH e (iii) - pós WCFV. Os parâmetros analisados e a metodologia empregada estão descritos na tabela 7.

Tabela 7 - Parâmetros analisados e metodologia empregada.

Parâmetros

Metodologia empregada

Unidade

pH Direto, Potenciométrico, pHmetro T- 1000 - Tekna ------- DQO

Refluxo fechado, APHA, 2005

mg/L DBO 5,20 Método Manométrico - APHA, 2005 mg/L

Alcalinidade

mg/L SS

Método Titulométrico - APHA, 2005

mg/L ST

Método gravimétrico - APHA, 2005

mg/L NTK

Método gravimetrico - APHA, 2005

Macro-Kjeldahl - APHA, 2005

mg/L

mg/L N-NO -

N-NH 4 Método Nessler - Vogel, 1981

mg/L N-NO -

2 Método Alfanaftilamina - APHA, 1998

mg/L P-PO 3- 4 Método Colorimétrico do Acído Vanadomolibdofosfórico -

3 Método Brucina - APHA, 1998

mg/L

APHA, 2005

4.3 Resultados e discussão

4.3.1 Construção do sistema experimental

A construção do sistema experimental iniciou-se em março de 2011. O dimensionamento foi realizado levando em consideração uma carga de 7,0 g

DBO/m 2 .dia segundo a recomendação da Natural Resources Conservation Service - NRCS (1991) apud Healy, Rodgers e Mulqueen (2007) para o WCFH e de 20,0 g

DQO/m 2 .dia para o WCFV, estabelecido por Winter e Goetz (2003).

4.3.1.1 Escavação e Impermeabilização

Os wetlands foram escavados no solo, em cota inferior à lagoa de decantação, cujas dimensões constam na tabela 8, sendo feita impermeabilização nas laterais e no fundo com duas camadas de lona plástica e manta de poliéster na última camada (figura 20).

Tabela 8 – Características físicas dos wetlands.

Dimensões

WCFH

WCFV

2 Área superficial 2 26,5 m 14,3 m Comprimento

4,4 m Largura

6,7 m

3,25 m Altura do filtro

1,15 m Altura do substrato

Figura 20 – Escavação em solo e impermeabilização dos wetlands.

4.3.1.2 Preenchimento dos wetlands

Utilizou-se brita 1 e areia grossa como substrato. Na figura 21 está apresentado como foi realizado o preenchimento dos wetlands com areia e brita. Esse material foi disposto dentro dos leitos com o auxílio de uma máquina trator, sendo seu espalhamento realizado manualmente, utilizando enxadas e pás, tomando-se cuidado para não adensar a areia. Por isso, a utilização de tábuas, para melhor distribuição do peso dos trabalhadores em cima da areia, conforme figura 21.

No WCFV utilizou-se uma camada de 10 cm de brita no fundo, na qual foi assentada a tubulação de drenagem/coleta. Acima da tubulação de coleta foi depositada mais uma camada de brita de 5 cm para proteger a tubulação, em seguida foi transferido para o filtro uma camada de 60 cm de areia e completado o enchimento do filtro com uma camada de 5 cm de brita para melhor distribuição do efluente.

No WCFH utilizou-se areia como substrato e brita nas zonas de entrada e saída. Cada uma dessas camadas de brita ocupou cerca de 80 cm do comprimento do filtro.

A areia empregada nos wetlands como material filtrante foi previamente submetida à ensaio granulométrico, realizado no Laboratório de Materiais de Construção Civil - LMCC da UFSM, conforme NBR 7181 de dezembro de 1984 (ABNT, 1984). Na figura 22 está apresentada a curva granulométrica obtida no

ensaio. Com a curva, obteve-se d 10 (diâmetro efetivo) de 0,30 mm, d 60 de 0,75mm e coeficiente de uniformidade (U) de 2,50. Esses valores são considerados aceitáveis para emprego em wetlands construídos, conforme recomendações da literatura

especializada: d 10 superior ou igual a 0,20 mm; coeficiente de uniformidade menor ou igual a 5 unidades (BUCKSTEEG, 1990; CONLEY et al., 1991; COOPER et al., 1996; PLATZER, 1999; ARIAS et al., 2001 apud PHILIPPI e SEZERINO, 2004).

Figura 21 – Preenchimento dos wetlands com areia e brita 1

Figura 22 – Curva granulométrica obtida para a areia empregada nos wetlands

4.3.1.3 Tubulações de distribuição e drenagem

A tubulação de distribuição do efluente no WCFV foi composta por tubos PVC

de 25 mm de diâmetro com furos de 0,6 mm espaçados a cada 5 cm. Nessa unidade o esgoto percola verticalmente até atingir a tubulação de coleta, situada no fundo do filtro e composta por tubos PVC de 40 mm de diâmetro, com furos de 0,8 mm de diâmetro, espaçados a cada 10 cm (figura 23).

Já no WCFH, as tubulações de distribuição e coleta foram compostas por tubos PVC de 50 mm de diâmetro, também perfurados com furos de 8 mm de diâmetro, espaçados a cada 10cm (figura 24).

Figura 23 – Tubulações do WCFV. a) tubulação de coleta/drenagem; b) tubulação de alimentação.

Figura 24 - Tubulações empregadas no WCFH; a) vista da tubulação de alimentação do leito; b) detalhe da perfuração da tubulação de coleta.

4.3.1.4 Plantio das macrófitas

A macrófita empregada nos wetlands foi a Typha domingensis Pers., conhecida popularmente como taboa. As mesmas foram retiradas do seu habitat natural (próximo ao local de estudo) e plantadas diretamente no material filtrante (figura 25) na razão de 1,5 plantas/m² em 15/08/2011, após a retirada da parte aérea

e excesso de matéria orgânica aderida à rizosfera, sendo que a parte aérea foi cortada a cerca de 30 cm acima do rizoma, em ângulo de 45º. A identificação e classificação da espécie foi realizada no herbário do Departamento de Ciências Florestais da UFSM.

Figura 25 – a) Retirada da macrófita do habitat natural; (b) Plantio nos wetlands.

4.3.1.5 Custos de implantação

Para a construção das duas unidades wetlands foi utilizado 8 horas / máquina

3 retroescavadeira, 12 horas / máquina trator, 24,6 m 3 de areia, 7,8 m de brita, 240

2 m 2 de lona plástica, 96 m

de manta de poliéster, 5 barras de tubo PVC DN 50, 4 barras de tubo PVC DN 40, 2 barras de tubo PVC DN 32 e 3 barras de tubo PVC DN

25. As demais estruturas necessárias para a utilização dos wetlands foram 01 reservatório de Fibra com volume de 3.000 L, 01 conjunto motor-bomba centrífuga rotor aberto (modelo BA 12 – Thebe), 01 conjunto temporizador composto por Timer

e Contator, 04 caixas de inspeção para medição e controle de vazão e 02 valas de infiltração. O custo total de implantação do sistema foi de R$ 9.200,00 como rubrica

de custeio e R$ 1.200,00 como rubrica de capital.

4.3.1.6 Vista geral do sistema implantado

Na figura 26 consta uma fotografia do sistema experimental logo após finalizada a fase de implantação.

WCFV WCFH

Figura 26 – Vista geral do sistema experimental recém implantado.

4.3.2 Aspectos operacionais

A alimentação dos wetlands com efluente proveniente da lagoa de decantação foi iniciada em 01/06/2011. Conforme já relatado, a vazão afluente semanal de projeto foi de 4.500 L para cada wetland. Após vários testes hidráulicos,

a fim de facilitar o monitoramento do sistema, optou-se por realizar a alimentação dos wetlands da seguinte forma: 

WCFH – Alimentação realizada 4 vezes por semana, às segundas, terças, quintas e sextas-feiras, sendo 1.125 L/dia (alimentação durante um período de 4 horas); 

WCFV – Alimentação realizada 3 vezes por semana, às segundas, quartas e sextas-feiras, através de 4 pulsos diários de 375 L, durante 5 minutos de sucção, totalizando 1.500 L/dia.

Entretanto, durante o período de estudo, o regime hidráulico atendido para o WCFH, dado que a alimentação foi realizada por gravidade, foi de apenas 88% da Entretanto, durante o período de estudo, o regime hidráulico atendido para o WCFH, dado que a alimentação foi realizada por gravidade, foi de apenas 88% da

Já para o WCFV, pode-se dizer que a vazão de projeto foi atendida em 100%, ou seja, 4.500 L/semana (1.500 L/d). Isso ocorreu porque a alimentação desse módulo foi realizada com auxílio de bombeamento, garantindo assim uma entrada

de efluente permanente, conforme o regime proposto. Ao longo do período de avaliação (mar./2011 – dez./2012) o sistema experimental não apresentou nenhum problema operacional significativo. As medidas adotadas durante o período de estudo foram o monitoramento da vazão afluente e efluente das unidades wetlands, a retirada das plantas invasoras dos wetlands, a poda das macrófitas (em mar./2012 e out./2012 no WCFH e em mai./2012 e out./2012 no WCFV) e o plantio de novas mudas de Typha domingensis Pers. no WCFV (nos meses de fevereiro e maio de 2012) devido à dificuldade de adaptação das plantas ao meio.

4.3.3 Qualidade do efluente tratado

No apêndice A constam os resultados das análises físico-químicas, obtidos em

12 meses de monitoramento (novembro/2011 a outubro/2012) das unidades experimentais (LD, WCFH e WCFV). Na tabela 9 constam os valores médios, mínimos e máximos e os desvios-padrão das análises. Destaca-se que as análises laboratoriais iniciaram 7 meses após a implantação do sistema.

Tabela 9 – Valores médios, mínimos e máximos e desvios-padrão (DP) obtidos em análises dos efluentes da lagoa de decantação, do WCFH e do WCFV (novembro/2011 a outubro/2012).

WCFV Parâmetros

Lagoa de decantação

WCFH

Média±DP

Mín

Máx

Média±DP

Mín

Máx

Média±DP

14,0 28,0 amostra (ºC)

137,0 637,0 (mg CaCO 3 /L)

OD (mg/L)

1,9 4,8 DQO (mg/L)

148,5 491,0 DBO 5 (mg/L)

101,1 186,1 NTK (mg/L)

8,1 36,9 N-NH 4 (mg/L)

2 (mg/L)

3 (mg/L)

11,3 37,2 SS (mg/L)

4 (mg/L)

14,2 253,0 ST (mg/L)

Número de amostragens: Parâmetros DQO e NTK - 23 amostragens; Demais parâmetros - 35 amostragens. Os valores demonstrados como zero correspondem a valores não detectáveis no método utilizado.

- Potencial hidrogeniônico – pH

Em 71% das amostragens, o pH do afluente dos wetlands foi superior a 7. No geral, valores ligeiramente inferiores aos afluentes foram encontrados nos efluentes do WCFH e do WCFV, com valores dentro da faixa considerada ideal para

a atividade bacteriana (valores entre 6,5 e 9).

- Temperatura

A temperatura média do afluente dos wetlands foi de 18,2ºC. Já as temperaturas do efluente dos wetlands foram mais elevadas, com média de 19,7 o C

no efluente do WCFH e de 20,2 o C no efluente do WCFV. Segundo Brix (1997), essa condição é alcançada pela presença das macrófitas nos wetlands, devido ao

isolamento da superfície do leito em relação a temperaturas mais baixas que as mesmas proporcionam.

- Alcalinidade Total

O valor médio de alcalinidade total do afluente aos wetlands foi de 668 mg/L, enquanto que no efluente do WCFH a alcalinidade média foi de 455 mg/L, e no efluente do WCFV, somente 290 mg/L. Esses valores são superiores ao valor típico

de alcalinidade para esgoto doméstico, que segundo Von Sperling (2005), corresponde a 200 mg/L. O consumo de alcalinidade em wetlands deve-se à ocorrência de processos oxidativos, como a nitrificação. Por isso, o maior consumo

de alcalinidade constatado no WCFV, indica a provável ocorrência de nitrificação nessa unidade.

- Matéria orgânica carbonácea (DBO e DQO)

Durante o período de monitoramento, a concentração média de DQO foi de 1.008 mg/L no afluente dos wetlands, de 262 mg/L no efluente do WCFH e de 323 mg/L no efluente do WCFV. A figura 27 apresenta um gráfico do tipo boxplot para os valores de DQO do afluente e do efluente dos wetlands.

No que diz respeito à DBO, a concentração média foi de 138 mg/L no afluente dos wetlands, de 53 mg/L no efluente do WCFH e de 71 mg/L no efluente do WCFV. Na figura 28 consta um gráfico do tipo boxplot para os valores de DBO do afluente e do efluente dos wetlands. Nesse gráfico, é importante chamar atenção para o elevado desvio padrão, tanto afluente, quanto efluente dos wetlands, o que pode estar relacionado com o manejo diário das instalações de bovinocultura e também com a incidência da precipitação sobre o sistema.

200 25%-75% Não Discrepantes Discrepantes 0 Extremos

Figura 27 – Concentração de DQO afluente e efluente dos wetlands tratando águas residuárias de bovinocultura.

50 25%-75% Não Discrepantes Discrepantes

Figura 28 – Concentração de DBO afluente e efluente dos wetlands tratando águas residuárias de bovinocultura.

A relação DQO/DBO afluente aos wetlands foi de 7,3, a qual está dentro da faixa considerada por Von Sperling (2005) como elevada, indicando que a fração não biodegradável (inerte) é alta. Segundo Von Sperling (2005), conforme aumenta o nível do tratamento, a tendência desta relação é aumentar devido à redução da porção biodegradável, enquanto que a fração inerte permanece praticamente inalterada. Quanto maior a eficiência no tratamento da fração biodegradável, maior é

a relação DQO/DBO. Porém, no presente estudo, a relação DQO/DBO diminuiu ao passar pelas unidades wetlands, ficando em média de 5 para ambos os tratamentos. Isso pode estar relacionado aos processos físicos, como filtração e sedimentação, que ocorrem nos wetlands, capazes de remover materiais inertes da fase líquida.

- Sólidos

Os valores médios de sólidos afluentes aos wetlands foram de 1.557 mg ST/L

e de 254 mg SS/L. Já as concentrações de sólidos efluentes foram de 885 mg ST/L e de 254 mg SS/L. Já as concentrações de sólidos efluentes foram de 885 mg ST/L

Após 16 meses de operação dos wetlands, não houve indícios de colmatação do material filtrante (areia), sendo que não identificou-se aumento na concentração

de SS efluente, nem para o WCFH, nem para o WCFV, quando comparado com a concentração do afluente, o que pode ocorrer devido ao desprendimento da biomassa aderida ao material filtrante.

Nas figuras 29 e 30 estão apresentados os gráficos boxplot para os parâmetros ST e SS, respectivamente, relacionados às concentrações afluentes e efluentes aos wetlands.

6000 T S

Mediana 25%-75% Não Discrepantes Discrepantes 0 Extremos

Figura 29 – Concentração de sólidos totais afluente e efluente dos wetlands tratando águas residuárias de bovinocultura.

Mediana 25%-75% Não Discrepantes Discrepantes

Figura 30 – Concentração de sólidos suspensos afluente e efluente dos wetlands tratando águas residuárias de bovinocultura.

- Nitrogênio

Em wetlands construídos, o maior mecanismo de remoção do nitrogênio orgânico é a sequência dos processos de amonificação, nitrificação e desnitrificação, sendo que o oxigênio requerido para a nitrificação é suprido por convecção e difusão atmosférica e também pelas raízes das plantas (PHILIPPI e SEZERINO, 2004). Segundo os mesmos autores, as macrófitas também são responsáveis por parcela

de remoção de nitrogênio, o qual é incorporado na biomassa vegetal, além disso, existem outros mecanismos como a volatilização e a adsorção, os quais são de menor importância quando comparados com a nitrificação e a desnitrificação.

As proporções médias das diferentes formas nitrogenadas mensuradas na massa líquida de cada unidade de tratamento estudada são mostradas na figura 31.

Figura 31 - Proporções médias das diferentes formas nitrogenadas no efluente dos tratamentos utilizados para águas residuárias de bovinocultura.

Como mostrado na figura 31, a porcentagem média de nitrogênio orgânico do efluente do WCFH aumentou quando comparado com o afluente, fato que provavelmente está relacionado com o desprendimento do biofilme e com a decomposição das raízes das plantas.

Já no WCFV, ocorreu redução das concentrações de nitrogênio orgânico afluentes, indicando a provável ocorrência da amonificação. A nitrificação também foi evidente no WCFV, pois conforme a figura 31, a principal forma de nitrogênio nesse módulo de tratamento foi composta por nitrato, sendo que o efluente

apresentou em média 37 mg N-NO -

3 /L. Os wetlands construídos de fluxo vertical favorecem a nitrificação devido a maior incorporação de oxigênio no material filtrante, que ocorre via convecção e difusão atmosférica, causada pela intermitência

de aplicação do efluente, que durante a alimentação tende a promover um “arraste”

de O 2 atmosférico para o interior do material filtrante (PHILIPPI e SEZERINO, 2004). As concentrações de nitrogênio afluentes aos wetlands foram de 68,8 mg

NTK/L e de 55,09 mg N-NH +

4 /L. O efluente do WCFH apresentou concentrações médias de 27,6 mg/L para NTK e de 22,8 mg/L para N-NH +

4 . Já o efluente do WCFV, apresentou concentrações médias inferiores às do WCFH, sendo 19,6 mg/L

para NTK e 11,1 mg/L para N-NH +

4 . As figuras 32 e 33 mostram respectivamente, os gráficos boxplot para os valores de NTK e N-NH +

4 afluentes e efluentes aos wetlands.

20 25%-75% Não Discrepantes Discrepantes 0 Extremos

Figura 32 – Concentração de NTK afluente e efluente dos wetlands tratando águas residuárias de bovinocultura.

Mediana 25%-75% Não Discrepantes 0 Discrepantes Extremos

Figura 33 + – Concentração N-NH

4 afluente e efluente dos wetlands tratando águas residuárias de bovinocultura.

- Fósforo

4 foi de 23,3 mg/L no afluente dos wetlands, de 15,1 mg/L no efluente do WCFH e de 20,9 mg/L no efluente do WCFV. A figura 34 apresenta um gráfico do tipo boxplot e a

Durante o período de monitoramento, a concentração média de P-PO 3-

figura 35 apresenta a evolução temporal para os valores de P-PO 3-

4 do afluente e do efluente dos wetlands.

Mediana 25%-75% Não Discrepantes 0 Discrepantes Extremos

Figura 34 3- – Concentração de P-PO

4 afluente e efluente dos wetlands tratando águas residuárias de bovinocultura.

WCFH WCFV

Figura 35 - Comportamento evolutivo de P-PO 3-

4 do afluente e efluente dos wetlands tratando águas residuárias de bovinocultura. LD: lagoa de decantação.

4 nos primeiros meses de operação, com expressiva queda de desempenho após 9 meses (em março/2012).

Verificou-se no WCFH visível remoção de P-PO 3-

Já no WCFV, a remoção de P-PO 3-

4 foi baixa desde o início de operação do sistema.

4 nos wetlands construídos está relacionada com o armazenamento temporário pelas macrófitas e micro-organismos e também com a saturação do material filtrante (WHITE et al., 2000). Arias et al. (2001) relatam que o principal meio de remoção de P-PO 3-

A variação de remoção de P-PO 3-

4 no início de operação dos wetlands são as reações de adsorção e precipitação que ocorrem na composição do material filtrante.

4 dos WCFV em relação aos WCFH estão relacionadas ao tempo de contato da água residuária com o material filtrante. Nos WCFV o efluente é rapidamente drenado até

Para Stefanakis e Tsihrintzis (2012), as baixas remoções de P-PO 3-

4 no material filtrante, por isso, a eficiência na remoção de fósforo geralmente é baixa, desde o início de operação.

a saída, tendo menos tempo para que ocorra a adsorção do P-PO 3-

4.3.4 Desempenho global dos wetlands

Na tabela 10 é apresentado o resultado do teste de ANOVA, realizado para verificar a ocorrência de diferenças significativas quanto à qualidade do efluente tratado no WCFH e no WCFV. O teste mostrou diferenças significativas entre os

tratamentos, quanto aos parâmetros de DQO, SS, NTK, N-NH -

4 , N-NO 3 , N-NO 2 e P- PO 3-

4 . Nesse trabalho, optou-se por não apresentar as eficiências dos wetlands em termos de remoção de concentrações dos parâmetros de qualidade. Ao invés disso, preferiu-se abordar a eficiência em termos de carga, devido a diferença de vazões

de entrada e saída que ocorreram entre as unidades WCFH e WCFV. Ressalta-se que a eficiência em termos de carga é mais representativa e geralmente mais elevada se comparada com a eficiência de remoção de concentrações afluentes.

Tabela 10 – Resultado estatístico obtido com o teste ANOVA para o WCFH e para o WCFV.

Parâmetros WCFH-WCFV Valor p

N-NO -22

3 - 2,40x10

N-NO 2 0,007717 P-PO 3- 4 0,001935

Nível de significância de 5% (α = 0,05);

H 0 = não há diferenças significativas entre os tratamentos; H 1 = há diferenças significativas entre os tratamentos.

Para o WCFH são apresentadas as cargas aplicadas e removidas considerando a área superficial e também a área transversal (tabela 11). Essa última é mais significativa, uma vez que a água residuária é aplicada na área transversal do WCFH e percorre um caminho horizontal. Cabe ressaltar que atualmente existem poucos dados disponíveis na literatura especializada que consideram cargas Para o WCFH são apresentadas as cargas aplicadas e removidas considerando a área superficial e também a área transversal (tabela 11). Essa última é mais significativa, uma vez que a água residuária é aplicada na área transversal do WCFH e percorre um caminho horizontal. Cabe ressaltar que atualmente existem poucos dados disponíveis na literatura especializada que consideram cargas

Tabela 11 – Cargas médias aplicadas e removidas no WCFH.

WCFH – Área superficial: 26,5 m² WCFH – Área Transversal 3,16 m² Parâmetros

Carga

Carga

Carga Aplicada (g/m².semana) DQO

Aplicada

restante

Eficiência

(g/m².semana)

(g/m².semana)

Tabela 12 – Cargas aplicadas e removidas no WCFV.

WCFV – Área superficial: 14,3 m² Parâmetros

Carga Aplicada

Carga restante

Eficiência

(g/m².semana)

(g/m².semana)

O WCFH, em termos de carga, apresentou maior eficiência em todos os parâmetros, com exceção apenas do nitrogênio amoniacal (figura 36).

WCFH

WCFV

Figura 36 – Cargas aplicadas nos wetlands e as respectivas eficiências de remoção.

Quanto à adaptação das macrófitas nos wetlands, as mesmas tiveram melhor desenvolvimento no WCFH, apresentando maior velocidade de crescimento e maior

densidade (número de plantas por m 2 ). Para lançamento do efluente em corpos hídricos do Rio Grande do Sul, o

WCFH não atende aos padrões de lançamento quanto aos nutrientes N e P e o WCFV não atende ao padrão de lançamento de P, conforme a Resolução CONSEMA Nº 128/2006. Essa resolução estabelece para vazões inferiores a 100 m 3 /d valores limite de 20 mg/L para NTK e N-NH

4 e de 4 mg/L para P. No caso de DBO, DQO e SS, os padrões estabelecidos pela Resolução CONSEMA 128/2006

para vazões inferiores a 20 m 3 /d são de 180 mg/L para DBO, 400 mg/L para DQO e 180 mg/L para SS. Dessa forma, a utilização do efluente tratado na fertirrigação de

culturas agrícolas é uma possibilidade bastante atrativa, que além de contribuir para preservação da qualidade dos recursos hídricos pode trazer benefícios sociais e econômicos para as propriedades produtoras de leite da região.

Apesar de ambos os sistemas não apresentarem problemas significativos quanto à implantação e operação, o WCFH demonstrou melhor desempenho em termos de qualidade do efluente tratado, adaptação das macrófitas, custos relativamente menores (por não necessitar de bomba), adequação aos aspectos paisagísticos do meio rural e ausência de odores.

Diante do exposto, pode-se afirmar que os wetlands construídos, principalmente os WCFH, são uma tecnologia viável para tratamento de efluentes de bovinocultura de leite, notadamente na Mesorregião Noroeste Rio-Grandense. Na figura 37 consta a fotografia do sistema experimental em dezembro de 2012, demonstrando a integração do mesmo com a paisagem rural.

Figura 37 – Fotografia do sistema experimental em dezembro de 2012.

4.4 Conclusão

Com base nos resultados obtidos com a implantação, a operação e um ano

de monitoramento físico-químico do sistema experimental, pode-se concluir que: - O custo total de implantação do sistema experimental foi de R$ 10.400,00, que

representa R$ 254,90 por m 2 de wetland construído; - O WCFH removeu 87%, 81%, 90%, 80% e 68% das cargas superficiais aplicadas

de DQO, DBO, SS, N-NH 3-

4 e P-PO 4 , respectivamente;

- O WCFV removeu 70%, 52%, 70%, 81% e 16% das cargas superficiais aplicadas

de DQO, DBO, SS, N-NH 3-

4 e P-PO 4 ,respectivamente;

- O WCFH mostrou melhor desempenho, quando comparado com o WCFV, em termos de qualidade do efluente tratado, adaptação das macrófitas, custos relativamente menores (por não necessitar de bomba), adequação aos aspectos paisagísticos do meio rural e ausência de odores. - Potencialidade de agregação de valor com a utilização do efluente tratado nos wetlands, haja visto que o mesmo apresenta concentrações de nitrogênio e fósforo passíveis de serem aplicados na agricultura. - Os wetlands construídos, principalmente os WCFH, são uma tecnologia viável para tratamento de efluentes de bovinocultura de leite, notadamente na Mesorregião Noroeste Rio-Grandense.