Use of constructed wetland systems in the treatment of black waters in rural areas

Authors

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v9i11.9296

Keywords:

Rural sanitation; Wastewater treatment; Domestic sewage.

Abstract

The lack of planning in the area of basic sanitation is a relevant factor for the criticality of public health, quality of life, environmental degradation and the country's development. This situation is aggravated in rural areas, due to the high cost of conventional systems installing and maintaining. In this context, the constructed wetland systems (CW) emerge as a promising alternative, with its implementation and maintenance relatively simple, the possibility of using accessible materials and landscape elements. In view of such perspectives, the present research aimed to evaluate the treatment of black waters through the constructed wetland systems for a residence in a rural area in the Piracicaba / MG region. The plant species used was Typha domingensis (Taboa) and analyzes of BOD, total nitrogen, phosphorus, turbidity, pH and total solids were performed. As a result, it was observed that the cattail showed adequate adaptation to the system. The CW provided satisfactory efficiency in reducing the evaluated parameters, with emphasis on turbidity, which reached 95.5% removal, indicating a high rate of removal of suspended solids. The removal of BOD was also significant, with a mean of 78.2%. Phosphorus reduction reached 84%, while nitrogen was reduced by 41%, on average. The system also showed an efficiency of 88.6% in the removal of total solids and the pH remained close to neutrality. Given the results, it appears that the release of the sanitary effluent from the analyzed residence comply with the conditions required by Brazilian environmental legislation and corroborates the feasibility of implementing the constructed wetland systems in rural areas.

Author Biographies

Tamara Daiane de Souza, Universidade Federal de Ouro Preto

Possui graduação em Engenharia Agrícola e Ambiental pela Universidade Federal de Viçosa (2011) com um período sanduíche na University of Illinois at Urbana Champaign. Mestrado e Doutorado em Recursos Hídricos e Ambientais com ênfase em tratamento de efluentes pela UFV. Também concluiu o curso de pós-graduação Latu Sensu em Engenharia de Segurança do Trabalho na UFV. Atua no âmbito de manejo,tratamento e disposição de resíduos agroindustriais e urbanos, tratamento de água de abastecimento, saneamento, hidráulica gerenciamento de recursos hídricos. Atuou como docente da Universidade do Estado de Minas Gerais entre os anos de 2014 e 2017 na área de Tratamento de águas residuária, Tratamento de água de abastecimento e Drenagem Urbana. Foi professora Adjunta da Universidade Federal do Sul e Sudeste do Pará (UNIFESSPA) compondo o quadro docente do curso de Engenharia Civil, atuando na área de Saneamento, Hidráulica e Recursos Hídricos e Ambientais. Participa do Grupo de Pesquisa em Tecnologia do Ambiente Construído - GTAC. Atualmente é professora adjunta da Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP), lotada no Departamento de Engenharia Urbana - Escola de Minas, onde atua na área de saneamento.

Múcio André dos Santos Alves Mendes, Universidade Federal de Mato Grosso

Possui graduação em Engenharia Agrícola e Ambiental pela Universidade Federal de Viçosa - UFV (2010), Doutorado em Engenharia Agrícola na área de concentração de Construções Rurais e Ambiência pela UFV (2015) , Mestrado em Engenharia Agrícola em Construções Rurais e Ambiência pela UFV (2012) e é pós-graduado em Engenharia de Segurança do Trabalho pela UFV (2014). Atuou como Professor Designado na Universidade do Estado de Minas Gerais entre os anos de 2014 a 2016 lecionando disciplinas de Desenho Técnico, Saneamento Urbano, Tópicos Especiais em Engenharia Ambiental e Sistemas de tratamento de água de abastecimento. Atualmente é professor adjunto da Universidade Federal do Mato Grosso, lotado no Instituto de Ciências Agrárias e Ambientais Campus Sinop e atua nos cursos de Engenharia Agrícola e Ambiental, Zootecnia e Agronomia nas áreas de construções rurais e ambiência, saneamento e desenho técnico. Atualmente desenvolve projetos na área de inovações tecnológicas. 

Eduardo Morgan Uliana, Universidade Federal de Mato Grosso

Professor Adjunto II na Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT), campus de Sinop - MT. Docente permanente do Programa de Pós-Graduação em Recursos Hídricos (PPGRH) da UFMT - Campus de Cuiabá. Possui graduação em Engenharia Ambiental (2010), Mestrado em Produção Vegetal (2012) e doutorado em Engenharia Agrícola (2016). Tem experiência na área de Engenharia Ambiental atuando principalmente nos seguintes temas: engenharia de água e solo, geoprocessamento aplicado a recursos hídricos, hidrologia estatística e modelagem hidrológica.

Nuria Perez Gallardo, Universidade Federal do Sul e Sudeste do Pará

Doutora em Ciências da Engenharia Ambiental pela Universidade de São Paulo - Escola de Engenharia de São Carlos - Núcleo de Climatologia aplicado ao Meio Ambiente (USP, 2017). Mestre em Engenharia Ambiental pela Universidade de Deusto (Espanha, 2011). Engenheira Civil pela UNICEP, Centro Universitario Central Paulista (São Carlos- SP, 2018). Engenheira Técnica de Obras Públicas, Especialidade em Construções Civis, pela Universidade de Cantabria (Espanha, 2009). Técnico superior em Desenvolvimento de Projetos Urbanísticos e Atividades Topográficas pelo Instituto Augusto Gonzalez Linares (Espanha, 2000). Tem experiência profissional na área de edificação, atuando principalmente nos temas de Construção Sustentável, Tecnologia do Ambiente Construído, Conforto Ambiental, Clima Urbano, Recursos Hídricos, Desenhos de projetos em Auto CAD. Atualmente compõe o quadro docente do curso de Engenharia Civil da Universidade Federal do Sul e Sudeste do Pará - UNIFESSPA, ministrando as disciplinas da área de Arquitetura e Urbanismo da grade curricular do referido curso. Participa do Grupo de Pesquisa em Tecnologia do Ambiente Construído - GTAC.

Melissa Fabíola dos Santos Alves Mendes, Universidade Federal de Mato Grosso

Zootecnista pela Universidade Federal de Viçosa, Mestre pela Universidade Federal de Lavras em Produção e Nutrição de não Ruminantes. Doutoranda em Produção e Nutrição de não Ruminantes UFLA. Possui experiência em manejo nutricional de poedeiras leves e suínos em todas as fases de produção. Bolsista PIBIC-CNPq (Iniciação Científica ) por 2 anos e Bolsista Capes no Programa de Pós Graduação em Produção e Nutrição de não Ruminantes -UFLA. Tem interesse em desenvolver projetos relacionados a produção e nutrição de monogástricos.Atualmente dedica-se a pesquisas relacionadas a nutrição funcional de matrizes suínas.

Rúbia Lemos Ferreira Carneiro, Universidade do Estado de Minas Gerais

Possui graduação em Engenharia Ambiental pela Universidade do Estado de Minas Gerais e especialização em Gestão de Recursos Hídricos pela Uninter. Tem experiência na área de tratamento de águas de abastecimento e águas residuárias. Atualmente trabalha como Secretária Municipal de Sustentabilidade e Agricultura no município de Barra Longa/MG. 

References

Almeida, N. C S., de Souza Lima, P. O., Carneiro, R. L. F., de Souza, T. D., de Oliveira, J. C. V., & de Oliveira Cotta, J. A. (2020). Sistemas alagados construídos: tratamento de baixo custo para esgoto sanitário em áreas rurais. Research, Society and Development, 9(8), e274985678-e274985678.

Andrade, H. H. B. (2012). Avaliação do Desempenho de Sistemas de Zona de Raízes (Wetlands Construídas) em Escala Piloto Aplicados ao Tratamento de Efluente Sintético. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba.

APHA, A. (2012). WPCF, Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, vol. E. Rice.

Gu, Q., Hu, H., Ma, L., Sheng, L., Yang, S., Zhang, X., ... & Chen, L. (2019). Characterizing the spatial variations of the relationship between land use and surface water quality using self-organizing map approach. Ecological Indicators, 102, 633-643.

Brasil. Lei nº 9.433/1997. Instituiu a Política Nacional de Recursos Hídricos. Diário Oficial da República Federativa do Brasil, Poder Executivo, Brasília, DF, 09 jan. 1997

Brasil, M. D. S., Matos, A. T. D., & Soares, A. A. (2007). Plantio e desempenho fenológico da taboa (Thypha sp.) utilizada no tratamento de esgoto doméstico em sistema alagado construído. Engenharia Sanitária e Ambiental, 12(3), 266-272.

Brasil (2018). Ministério da Saúde. Fundação Nacional de Saúde. Wetlands construídos aplicados no tratamento de esgoto sanitário: recomendações para implantação e boas práticas de operação e manutenção/ Ministério da Saúde, Fundação Nacional de Saúde. Florianópolis: Universidade Federal de Santa Catarina.

CONAMA - Conselho Nacional do Meio Ambiente. (2011). Resolução n° 430, de 13 de Maio de 2011. Dispõe sobre as condições e padrões de lançamento de efluentes, complementa e altera a Resolução no 357, de 17 de março de 2005.

COPAM - Conselho Estadual De Política Ambiental. (2008). Deliberação Normativa Conjunta COPAM/CERH-MG nº 01, de 05 de maio de 2008. Dispõe sobre a classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes, e dá outras providências.

Fundação Nacional De Saúde. (2012) Saneamento rural. Pesquisa Nacional por Amostra de Domicílios (PNAD).

Lana, L. C. O., Moraes, D. C., Von Sperling, M., Morato, M. L. N., Vasconcellos, G. R., Paraense, M. O., & Moreira, T. P. A. (2013). Performance of a single stage vertical flow constructed wetland system treating raw domestic sewage in Brazil. Water Science and Technology, 68(7), 1599-1606.

Lemes, J. L. V. B., Schirmer, W. N., Caldeira, M. V. W., Van Kaick, T., Abel, O., & Bárbara, R. R. (2008). Tratamento de esgoto por meio de zona de raízes em comunidade rural. Revista Acadêmica Ciência Animal, 6(2), 169-179.

Lima, T. C. S. D., & Mioto, R. C. T. (2007). Procedimentos metodológicos na construção do conhecimento científico: a pesquisa bibliográfica. Revista Katálysis, 10(SPE), 37-45.

Martins, F. B., Gonzaga, G., dos Santos, D. F., & Reboita, M. S. (2018). Classificação climática de Köppen e de Thornthwaite para Minas Gerais: cenário atual e projeções futuras. Revista Brasileira de Climatologia, 1.

Matos, A. T., da Silva Freitas, W., & Monaco, P. A. V. L. (2010). Eficiência de sistemas alagados construídos na remoção de poluentes de águas residuárias da suinocultura. Ambiente & Água-An Interdisciplinary Journal of Applied Science, 5(2), 119-132.

OLIJNYK, D. P. (2008). Avaliação da Nitrificação e Desnitrificação de Esgoto Doméstico Empregando Filtros Plantados com Macrófitas (Wetlands) de Fluxos Vertical e Horizontal – Sistemas Híbridos. Tese (Doutorado em Engenharia Ambiental) - Programa de Pós Graduação em Engenharia Ambiental. Universidade Federal de Santa Catarina. UFSC.

Oliveira, D., Peralta, A., Cardoso, M., & Costanzi, R. (2015). Tratamento de Água Cinza Através de um Sistema Alagado Construído. Revista Hipótese, Itapetininga, 1(2), 48-64.

Pereira, A. S., Shitsuka, D. M., Parreira, F.J. & Shitsuka, R. (2018). Metodologia da pesquisa cientifica. [e-book]. Ed. UAB/NTE/UFSM. Santa Maria/RS. Recuperado de:

http://repositorio.ufsm.br/bitstream/handle/1/15824/Lic_Computacao_Metodologia-Pesquisa-Cientifica.pdf?sequence=1. Acesso em: 10 set. 2020.

Schoenhals, M., Frare, L. M., & Sarmento, L. A. (2007). Análise do desempenho de reatores anaeróbios de fluxo ascendente e manta de lodo no tratamento de efluentes da suinocultura. Engenharia Ambiental, 4(1), 005-023.

Sezerino, P. H., Bento, A. P., Decezaro, S. T., Magri, M. E., & Philippi, L. S. (2015). Experiências brasileiras com wetlands construídos aplicados ao tratamento de águas residuárias: parâmetros de projeto para sistemas horizontais. Engenharia Sanitária e Ambiental, 20(1), 151-158.

Silva, B. E. (2012). Contribuições da inovação aberta para o Jornal A Notícia Regional Ltda. de João Monlevade, Minas Gerais. 2012. 125 f .Dissertação (Mestrado em Administração)-Fundação Pedro Leopoldo, Pedro Leopoldo.

Silva, L. M. D. (2003). Avaliação da eficiência de sistema não convencional de esgotos sanitários e do impacto dos efluentes no corpo receptor. Dissertação (Mestrado do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil) Área de Concentração em Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental, Universidade Federal de Santa Maria, UFSM, RS, Brasil.

Souza, T. D. D., Borges, A. C., Matos, A. T. D., Mounteer, A. H., & de Queiroz, M. E. (2017). Removal of chlorpyrifos insecticide in constructed wetlands with different plant species. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, 21(12), 878-883.

Crites, R. W. (1988). Design manual: Constructed wetlands and aquatic plant systems for municipal wastewater treatment. US Environmental Protection Agency, Office of Research and Development, Center for Environmental Research Information.

Von Sperling, M. (2014). Princípio do Tratamento Biológico de Águas Residuárias – Introdução à Qualidade das Águas e ao Tratamento de Esgotos. Belo Horizonte: Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental; Editora UFMG, v. 1, 452 p.

Von Sperling, M. & Paoli, A.C. (2013). First-order COD decay coefficients associated with different hydraulic models applied to planted and unplanted horizontal subsurface-flow constructed wetlands. Ecological Engineering, 57(1): 205-209.

Published

15/11/2020

How to Cite

Souza, T. D. de, Mendes, M. A. dos S. A., Uliana, E. M., Gallardo, N. P., Mendes, M. F. dos S. A. ., & Carneiro, R. L. F. (2020). Use of constructed wetland systems in the treatment of black waters in rural areas. Research, Society and Development, 9(11), e3109119296. https://doi.org/10.33448/rsd-v9i11.9296

Issue

Section

Engineerings