Remoção de nutrientes e matéria orgânica em wetlands tidal-flow e avaliação do potencial de reúso agrícola

Abstract

As Wetlands Construídas Tidal-Flow (WC-TF) são uma tecnologia promissora pela sua alta capacidade de remoção de nitrogênio, por meio de nitrificação e desnitrificação. A fim de aprimorar essa tecnologia, objetivou-se com este estudo investigar como o tempo de repouso, o material de enchimento e a vegetação influenciam no desempenho de WC-TF na remoção de nitrogênio total Kjeldahl (NTK), nitrogênio amoniacal total (NAT), fósforo total (Pt), demanda química de oxigênio (DQOt), turbidez e sódio (Na); e também nas concentrações residuais de nitrogênio nitrato (N-NO3-) e na condutividade elétrica e pH finais no efluente. Além disso, objetivou-se determinar o potencial de reúso agrícola para o tipo de WC-TF de melhor desempenho. A pesquisa foi conduzida em 12 WC-TF em escala laboratorial, seguindo um delineamento com três fatores: a presença ou não de taioba (Xanthosoma sagittifolium) (Fator I), o tempo de repouso de 3 h (Fator II), e a presença ou não de zeólita (Fator III). O afluente utilizado foi sintético, de fácil e rápido preparo, projetado para simular um tipo genérico de efluente, composto de ração de cachorro, whey protein e outros nutrientes. O desempenho das WC-TF foi avaliado utilizando-se uma análise de variância baseada em modelos lineares generalizados (ANOVA-MLG) e uma análise de agrupamento. A análise de variância mostra que os parâmetros NTK, NAT e Pt foram os únicos em que houve diferença significativa entre os reatores, mais influenciadas pelos fatores zeólita e repouso que pela vegetação. O reator que apresentou o melhor desempenho nos três parâmetros foi o submetido à vegetação, repouso e zeólita, resultando em remoções de 56,1 ± 11,9% de NTK, 25,4 ± 19,4% de NAT e 40,9 ± 6,1% de Pt. A análise de agrupamento mostrou que os três fatores influenciaram o agrupamento, mas os fatores zeólita e repouso foram mais determinantes que o fator vegetação, mostrando uma separação clara entre reatores com zeólita e com repouso dos seus opostos. O efluente do melhor WC-TF pode ser usado para fertirrigação. A relação I/R de 7:1, conjuntamente com o tempo de enchimento e esvaziamento afetou negativamente a remoção de NAT nos reatores sem zeólita. De modo geral, todos os fatores influenciaram no desempenho de WC-TF, entretanto os fatores zeólita e repouso foram mais influentes que o fator vegetação. Palavras-chave: Alagados Construídos; Ciclos Alternados; Taioba; Meio Suporte.Tidal-Flow Constructed Wetlands (TF-CW) are a promising technology due to their high nitrogen removal capacity through nitrification and denitrification. In order to improve this technology, the aim of this study was to investigate how the resting time, fill material and vegetation influence the performance of TF-CW in the removal of total Kjeldahl nitrogen (TKN), total ammoniacal nitrogen (TAN), total phosphorus (Pt), chemical oxygen demand (CODt), turbidity and sodium (Na); and also, in the residual concentrations of nitrate nitrogen (N-NO3-), and electrical conductivity and pH in the final effluent. In addition, the aim was to determine the agricultural reuse potential for the best performing TF-CW type. The research was conducted in 12 laboratory-scale TF-CW, following a three-factor design: the presence or absence of taro (Xanthosoma sagittifolium) (Factor I), the 3-h resting time (Factor II), and the presence or absence of zeolite (Factor III). The flood/rest ratio (I:R) was 7:1. The influent used was synthetic, easy and quick to prepare, designed to simulate a generic type of effluent, composed of dog food, whey protein and other nutrients. The performance of the TF-CW was evaluated using an analysis of variance based on generalized linear models (ANOVA-MLG) and a cluster analysis. The analysis of variance shows that the parameters NTK, TAN and Pt were the only ones in which there was a significant difference between the reactors, more influenced by the zeolite and rest factors than by the vegetation. The reactor that presented the best performance in the three parameters was the one subjected to vegetation, rest and zeolite, resulting in removals of 56.1 ± 11.9% of TKN, 25.4 ± 19.4% of TAN and 40.9 ± 6.1% of Pt. The cluster analysis showed that the three factors influenced the grouping, but the zeolite and rest factors were more determining than the vegetation factor, showing a clear separation between reactors with zeolite and with rest and their opposites. The effluent from the best TF- CW can be used for fertigation. The I/R ratio of 7:1, together with the filling and emptying time, negatively affected the NAT removal in the reactors without zeolite. In general, all factors influenced the TF-CW performance, however the zeolite and rest factors were more influential than the vegetation factor. Keywords: Constructed Wetlands; Tidal-Flow; Taioba; Support Medium.