Wetlands Construídos 2

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09/05/2012
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ENG L27 Tratamento de Águas 
Residuárias – 2012.1
Wetlands Naturais x Construídos
 Wetlands Naturais
 Ecossistemas de transição entre ambientes terrestres e
aquáticos, constituindo áreas inundadas ou saturadas por
água superficial ou subterrânea tempo suficiente para
conservar uma vegetação típica adaptada a estas condições.
 Pântanos, mangues, alagados, brejos e áreas similares.
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Wetlands Naturais x Construídos
 Wetlands Artificiais ou Construídos
 Sistemas artificiais que utilizam plantas aquáticas sobre
substratos inertes para realizar o tratamento de esgotos
buscando reproduzir os sistemas naturais
 Terras úmidas, Alagados construídos, Zonas de raízes, Leitos
cultivados, Leitos plantados com macrófitas, dentre outros
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Aplicabilidades e Limitações
 Apresentam alto potencial na remoção de matéria
orgânica, sólidos em suspensão total, macronutrientes
e patógenos, produzindo um efluente que atende aos
padrões de lançamento
 Sistemas compactos, com baixos custo operacional e
consumo de energia
 Permitem a integração da unidade de tratamento ao
meio ambiente (ponto de vista ecológico)
Aplicabilidades e Limitações
 Não é recomendado a utilização de Wetlands Naturais
para o tratamento de esgotos domésticos/ industriais
 Recomenda-se a utilização de Wetlands Construídos
com algum tipo de tratamento primário (decantadores
primários ou reatores anaeróbios)
 Possibilidade de colmatação do meio e de formação de
curto-circuito hidráulico
 Necessidade de manejo adequado das macrófitas
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Princípios de funcionamento
Fonte: Stottmeister et al.(2003).
 Sistema que promove a
interação entre meio filtrante/
plantas/ microrganismos para
o aumento da performance de
tratamento.
Classificação dos WC
 Classificação quanto ao fluxo de esgoto:
 Fluxo Vertical (FV)
 Fluxo Horizontal Superficial (FHS)
 Fluxo Horizontal Subsuperficial (FHSS)
 Classificação quanto às macrófitas predominantes no
sistema:
 Submersas
 Emergentes
 Flutuantes
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Fonte: Von Sperling (2005).
Classificação dos WC
 Espécies de plantas aquáticas que resistem a ambientes
saturados de água e substratos a maior parte do ano.
 Possuem “aerenquima” (tecido vegetal) que permite uma
maior transferência de ar entre folhas e raízes/ rizomas.
 Apresentam como funções básicas:
 Transporte de gases atmosféricos até a rizosfera (região de
contato entre raízes/rizomas e partículas do material filtrante)
 Superfície de contato e aderência para a formação do biofilme
na rizosfera
 Utilização de macro e micronutrientes para o seu
desenvolvimento
Macrófitas aquáticas
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 Macrófitas emergentes: Typha spp. (taboa), Juncus spp.
(juncos), Phragmites australis, Scirpus spp.
Macrófitas aquáticas
 Macrófitas submersas:
Potamogeon spp., Elodea
spp.
 Macrófitas flutuantes:
Lemna spp. (lentilha
d’água), Eichornia
crassipes (aguapé).
 Tipos mais aplicados: areia grossa, britas graduadas,
cascalho, solos com baixo teor de argila, etc.
 Utilização de materiais economicamente viáveis e de fácil
obtenção.
 Apresentam como funções básicas:
 Elemento filtrante/ área superficial reativa (adsorção de
compostos inorgânicos)
 Suporte físico para sustentação das macrófitas
 Superfície de aderência para o crescimento do biofilme
Material filtrante
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Parâmetros de Projeto
• Vazão afluente (Q)
• Tempo de detenção hidráulico (th)
• Volume do reator (V)
• Área superficial (relação comprimento x largura)
• Regime de fluxo (FV, FHS ou FHSS)
• Profundidade (h)
• Constante de reação ou de degradação biológica (KT)
• Material filtrante:
– Porosidade (n)
– Diâmetro efetivo (d10)
– Coeficiente de uniformidade (U)
– Condutividade hidráulica (Ks)
Modelo de Dimensionamento (WCFHSS)
 Modelo oriundo da cinética de primeira ordem aplicável
aos reatores pistonados:
• C = conc. efluente (mg/L)
• C0 = conc. afluente (mg/L) 
0
T hK tC C e

Remoção da matéria carbonácea FHS ou FHSS
Remoção da matéria carbonácea e conversão das
formas nitrogenadas FV
• KT = Constante de reação (d
-1)
• th = tempo de det. hidráulico (d)
T
dC
K C
dt
 
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• n = porosidade do material filtrante 
(m³ vazios / m³ material)
• V = volume do filtro (m³) 
• Q = vazão afluente (m³/d)
Q
h
V
t n
0
T hK tC C e
 0ln ln T hC C K t 
Modelo de Dimensionamento (WCFHSS)
0ln ln
Q
T
V
C C K n 
 0Q ln ln
S
T
C C
A
K h n
 

 
 Substituindo:
 0Q ln ln
S
T
C C
A
K h n
 

 
Modelo de Dimensionamento (WCFHSS)
• AS = área superficial 
requerida (m²)
• n = porosidade do meio
 20
20
T
TK K  
 = Constante adimensional
(varia de 1,05 a 1,08)
K20 = Constante de reação a 20°C (d
-1)
(determinado em laboratório)
• h = profundidade média (m) 
• KT = Constante de reação (d
-1)
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Modelo de Dimensionamento (WCFHSS)
• Q = vazão afluente (m³/d)
• AC = área da seção 
transversal ao fluxo (m²)
• KS = condutividade hidráulica 
saturada (m/d)
• S = declividade de fundo(m/m) 
 Determinação da geometria do Wetland Construído:
ACh
B
L AS
B C
A
h

Largura
L S
A
B

Comprimento
Q C SA K S  
Lei de Darcy
Aspectos Construtivos
 Área disponível
 Lençol freático
 Impermeabilização do
sistema
 Dispositivos de distribui-
ção e coleta do efluente
 Leito de transição
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Aspectos Construtivos
Operação e Manutenção
 Manejo das macrófitas
(poda, replantio, etc. )
 Destinação final adequa-
da (ex.: compostagem)
 Possibilidade de utiliza-
ção como insumo na
agricultura (adubação
verde) e agropecuária
(alimentação de animais)
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Operação e Manutenção
 Retirada de vegetação
indesejada (capim,
ervas daninhas, etc.)
Operação e Manutenção
 Controle do nível d’água dentro do WC:
 Elevação/rebaixamento do mangote flexível
 Abertura/fechamento da válvula de saída
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Operação e Manutenção
 Retirada de lodo periodicamente / substituição do
leito  problemas de colmatação (diminuição da
condutividade hidráulica do meio)