Sistema de tanque séptico e wetland construído vertical com recirculação para remoção de matéria orgânica e nitrogênio de esgoto doméstico
Resumo
Os wetlands construídos de fluxo vertical (WCFV) são atrativos para o tratamento descentralizado de esgotos, possibilitando a remoção de matéria orgânica carbonácea e a promoção da nitrificação. Contudo, a desnitrificação é limitada nesses sistemas. Uma alternativa para esta questão consiste na recirculação do efluente tratado nos WCFV para uma unidade de tratamento primário, tal como o tanque séptico (TS). O objetivo deste estudo foi avaliar o desempenho de um arranjo tecnológico composto por um TS seguido de um WCFV operado com recirculação, aplicado para remoção de matéria orgânica e nitrogênio (N) presentes em esgoto doméstico. O estudo foi desenvolvido em três etapas estratégicas (etapas 1, 2 e 3), realizadas ao longo de dois anos de operação de um TS (4,7 m3) e um WCFV (24,5 m2), sob uma vazão afluente de 1,5 m3 d-1. O WCFV apresentava brita como material filtrante e, durante a pesquisa, foi transplantado com Heliconia e Canna, cada uma em um período de tempo específico. Na etapa 1 foi avaliado o desempenho hidráulico e de tratamento do sistema TS/WCFV para razões de recirculação de 0%, 50% e 60%, com taxas de aplicação hidráulica (TAH) no WCFV de 60, 85 e 110 mm d-1, respectivamente. Os resultados mostraram que a recirculação causou redução dos tempos de detenção hidráulica no TS e de percolação no WCFV, no entanto, isso não prejudicou o tratamento, pois a recirculação também possibilitou novas oportunidades de contato entre esgoto e micro-organismos. As plantas tiveram papel importante na retenção da água residuária no sistema (aumento do tempo de percolação), sobretudo no início do seu desenvolvimento. Com relação ao tratamento, a recirculação demonstrou potencialidade para tratar efluentes domésticos contendo elevadas concentrações de matéria orgânica e N. A operação do sistema com 50% de recirculação e TAH de 85 mm d-1, dividida em oito pulsos por dia (11,3 mm pulso-1), demonstrou as melhores eficiências para remoção conjunta de DQO (80%), SST (85%) e NT (42%). Na etapa 2 do estudo, foi avaliada, por meio de sequenciamento de nova geração, a influência da recirculação sobre as populações desnitrificantes presentes no lodo do TS e, também, a estrutura da comunidade bacteriana nitrificante e desnitrificante presente no WCFV. Os resultados mostraram que a recirculação proporcionou um aumento da abundância de bactérias desnitrificantes no TS. No WCFV, as bactérias desnitrificantes estiveram presentes em elevada diversidade e abundância, no entanto, bactérias oxidantes de amônia apresentaram baixa abundância, sendo identificadas somente na camada superficial (0-20 cm), e bactérias oxidantes de nitrito não foram identificadas. A presença de elevadas concentrações de N-NO3- no efluente sugere a ocorrência de nitrificação no fundo do WCFV (50-75 cm) ou ainda, a participação de outros grupos de micro-organismos no processo de nitrificação (além das bactérias autotróficas nitrificantes). Por fim, na etapa 3, foi avaliada, por meio de ensaios com traçador gasoso (propano), a capacidade de transferência de oxigênio do WCFV para TAH variando de 60 a 120 mm d-1. Para as condições operacionais testadas, as taxas de transferência de oxigênio (TTO) obtidas foram suficientes para atender à demanda de oxigênio para degradação da matéria orgânica e nitrificação no WCFV, sendo que uma maior TTO foi obtida para a menor TAH (60 mm d-1). Diante do exposto, a utilização da recirculação em sistema de TS/WCFV, para as condições avaliadas neste estudo, demonstrou ser uma alternativa promissora para a remoção conjunta de matéria orgânica e N, no âmbito do tratamento descentralizado de esgoto doméstico.
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