ABSTRACT The objective of this paper was to evaluate the influence of bottom saturation for two conditions: 15 and 25 cm of saturation, in vertical flow constructed wetland systems (VFCW) with a 75 cm bed, using different hydraulic application rates (HAR): 40, 70 and 100 mm d-1. The removal efficiencies of chemical oxygen demand (COD), solids series, ammonium nitrogen (N-NH4), total nitrogen Kjeldahl (TKN) were evaluated. For COD, columns with 15 cm of saturation obtained 85% efficiency and columns with 25 cm, 86%, with no significant difference between the heights of saturation and TAH studied. For N-NH4, columns with 15 cm showed an efficiency of 74% and those of 25 cm, 68%. For total nitrogen (TN), columns with 15 cm resulted in 71% and with 25 cm in 74% efficiency, with a significant difference between the TAH for the saturation height of 25 cm. Also, for SST, efficiencies of 91 and 63% were obtained for 15 and 25 cm, respectively, with a significant difference between the saturation levels for the TAH of 40 and 100 mm d-1. The results showed that, on average, a saturation height of 25 cm was more efficient in the removal of TN. With regard to HAR, the most efficient proved to be the intermediate one that was tested, because, despite not always having presented the greatest removals given the area used, it was the best. The background saturation enabled a good performance of TN removal and carbonaceous organic matter related to COD, thus demonstrating that this modification in a constructed wetland can improve the treatment of domestic effluents.

RESUMO O objetivo deste artigo foi avaliar a influência da saturação de fundo para duas condições: 15 e 25 cm, em sistemas de wetlands construídos de fluxo vertical (WCFV) com leito de 75 cm, utilizando diferentes taxas de aplicação hidráulica (TAH): 40, 70 e 100 mm d-1. Avaliaram-se eficiências de remoção de demanda química de oxigênio (DQO), sólidos suspensos totais (SST), sólidos totais (ST), nitrogênio amoniacal (N-NH4+), nitrogênio total Kjeldahl) NTK e nitrogênio total (NT). Para DQO, 15 cm de saturação obtiveram eficiência de 85% e colunas com 25 cm, 86%, sem diferença significativa entre as alturas de saturação e TAH estudadas. Para N-NH4+, 15 cm apontaram eficiência de 74% e as de 25 cm, 68%, com diferença estatística significativa entre os níveis de saturação para todas as TAH testadas. Para NT, 15 cm resultaram em 71% e com 25 cm 74% de eficiência, com diferença significativa entre as TAH para a altura de 25 cm. Ainda, para SST, foram obtidas eficiências de 91 e 63% para 15 e 25 cm, respectivamente, com diferença significativa entre os níveis de saturação para as TAH de 40 e 100 mm d-1. Os resultados mostraram que, em média, a saturação de 25 cm foi mais eficiente na remoção de NT. Com relação à TAH, a mais eficiente mostrou-se a intermediária testada, pois, apesar de nem sempre ter apresentado as maiores remoções perante a área utilizada, foi a melhor. A saturação possibilitou bom desempenho de remoção de NT e matéria orgânica carbonácea referente à DQO, demonstrando que essa modificação em um wetland construído pode melhorar o tratamento de efluentes domésticos.

RESUMO Os wetlands construídos (WC) são uma ecotecnologia aplicável para o tratamento descentralizado de esgotos notadamente em pequenas comunidades, em razão de sua simplicidade operacional. Existem vários arranjos e combinações de WC possíveis, destacando-se o arranjo tanque séptico (TS), seguido da modalidade de WC de escoamento vertical (WCV) com recirculação do efluente do WCV de volta para o TS, como proposta para possibilitar a remoção de nitrogênio presente no esgoto afluente. Entretanto, no Brasil, essa configuração e suas implicações operacionais e de desempenho são pouco exploradas. Diante disso, o objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho de um sistema de TS seguido de um WCV com recirculação no tratamento descentralizado de esgoto doméstico. O sistema empregado no tratamento de esgoto de um equivalente populacional de dez habitantes é composto de um TS (4,7 m3 de volume útil), seguido de um WCV (24,5 m2 de área superficial) preenchido com brita e plantado com Canna spp. O monitoramento, que compreendeu um período de nove meses, teve início após um ano e cinco meses de operação do sistema. Utilizando taxa de 50% de recirculação, taxa de aplicação hidráulica no WCV de 85 mm d-1 e carga de 47 g DQO m-2.d-1, foram obtidas boas eficiências para remoção conjunta de demanda química de oxigênio — DQO (80%), sólidos em suspensão totais — SST (85%) e nitrogênio total —NT (42%), mesmo com elevadas cargas orgânicas. Além das boas eficiências apresentadas, o sistema demonstrou ser robusto e de operação simples e representa uma alternativa tecnológica com potencial para o tratamento descentralizado de esgotos de empreendimentos habitacionais.

ABSTRACT Constructed wetland (CW) is an applicable eco-technology for decentralized wastewater treatment, notably in small communities, due to its operational simplicity. CW has several possible arrangements and combinations, among which the septic tank (ST) stands out, followed by the vertical flow constructed wetland (VFCW), with treated effluent recirculation back to the ST to enable nitrogen removal. However, in Brazil, this configuration and its operational and performance implications are little explored. Therefore, this study aimed to evaluate the performance of an ST system, followed by a VFCW with recirculation in the decentralized treatment of domestic wastewater. The wastewater treatment system for 10 inhabitants consists of an ST (4.7 m3 of useful volume), followed by a VFCW (24.5 m2 of surface area) planted with Canna spp. The monitoring, which covered a period of nine months, started after one year and five months of system operation. Using a 50% recirculation rate, VFCW hydraulic loading rate of 85 mm d-1, and organic load of 47 g COD m-2 d-1, good efficiencies were obtained for the joint removal of chemical oxygen demand — COD (80%), total suspended solids — TSS (85%), and total nitrogen — TN (42%), even with high organic loads. In addition to the good efficiencies presented, the system proved to be robust and easy to operate, representing a technological alternative with potential for the decentralized wastewater treatment of housing developments.

RESUMO A eletrocoagulação (EC) foi aplicada como tratamento terciário para o efluente de wetland construído de escoamento vertical (WCV). O sistema de EC compreendeu um reator cilíndrico de vidro (1 L) e eletrodos de alumínio conectados a uma fonte de alimentação de corrente contínua. O estudo foi desenvolvido em duas etapas. Na primeira, as condições operacionais do reator foram delimitadas por meio de um experimento bifatorial 32 (3×3) de natureza quantitativa × quantitativa, analisando intensidade de corrente e tempo. Com base nos resultados obtidos, a regressão linear resultou na combinação de 1,3 A e 18 min, com custo operacional elétrico de 2,71 R$.m−3. Em seguida, realizou-se a etapa de monitoramento durante quatro meses, aplicando a EC sob essas condições fixas estabelecidas. As eficiências médias de remoção alcançadas foram de 99,7% para P-PO43-, 20,6% para N-NO3−, 2,37 log de coliformes totais, 2,35 log de Escherichia coli, 84,9% para demanda química de oxigênio, 95% para turbidez, 95,1% para cor aparente, aumento de 19% no pH, de 18,6% na temperatura e diminuição de 15,8% na condutividade elétrica. O tratamento demonstrou elevadas e homogêneas eficiências de remoção dos poluentes, principalmente para P-PO43-, indicando que a EC produz efluente com menor potencial poluidor e é indicada para tratamento de efluente doméstico em nível terciário.

ABSTRACT Electrocoagulation (EC) was applied as a tertiary treatment for the effluent of a vertical flow constructed wetland (VFCW). The EC system was composed of a cylindrical glass reactor (1 L) and aluminum electrodes connected to a DC power supply. The study was developed in two stages. In the first, the reactor operating conditions were set by a 32 (3×3) two-factor experiment, quantitative × quantitative, analyzing current intensity and time (current × time). Based on the results, the linear regression resulted in the combination of 1.3 A and 18 min, with an electric operation cost of 2.71 $.m−3. Next, the monitoring stage was conducted for four months, applying the EC under the established conditions. The mean removal efficiencies were 99.6% for P-PO43-, 20.6% for N-NO3−, 2.37 log of total coliforms, 2.35 log of Escherichia coli, 84.8% for chemical oxygen demand, 94.9% for turbidity, 95% for apparent color, an increase of 18.9% in pH and of 18.6% in temperature, and a decrease of 15.8% in electrical conductivity. The treatment showed high and homogeneous pollutant removal efficiencies, mainly for P-PO43-, indicating that the EC produces an effluent with lower polluting potential and it is recommended in the tertiary treatment of domestic wastewater.

Resumo Devido à carência de saneamento básico no Brasil, muitas habitações realizam o tratamento descentralizado de esgotos sanitários. Assim, estudos de custo das alternativas de tratamento são importantes. Uma análise do custo do ciclo de vida foi realizada para investigar o custo dos sistemas wetlands construídos para o tratamento de esgoto sanitário, comparando três cenários com as configurações mais comuns utilizadas. O cenário 1 foi constituído por uma ETE em escala real, localizada no sul do Brasil, composta de um tanque séptico e de um WCFV com recirculação ao tanque séptico. Os demais cenários foram criados: o cenário 2 foi formado por um WCFV, e o cenário 3 foi composto de um tanque séptico, um WCFV e um WCFH. Os valores presentes líquidos obtidos pela análise do custo do ciclo de vida para os cenários 1, 2 e 3 foram decrescentes. O cenário 3 apresentou menor custo do ciclo de vida. O cenário 1 foi o pior em relação à análise, entretanto, devido à utilização da recirculação, este apresentou melhor desempenho ambiental. A análise do custo do ciclo de vida, por levar em conta os custos ao longo da vida útil, mostrou-se uma ferramenta importante e adequada para a escolha da forma de tratamento de menor custo.

Abstract Due to the lack of basic sanitation in Brazil, many households use decentralised treatment of their wastewater. Therefore it is important to analyse the costs of wastewater treatment alternatives. A life cycle cost assessment was performed to evaluate the cost of constructed wetlands for wastewater treatment, comparing three scenarios with the most commonly used configurations. Scenario 1 consisted of a real scale wastewater treatment plant composed of a septic tank and a vertical flow constructed wetland with effluent recirculation to a septic tank, located in south of Brazil. The other two scenarios were created: scenario 2 was formed by a vertical flow constructed wetland and scenario 3 consisted of a septic tank, a vertical flow constructed wetland and a horizontal flow constructed wetland. The results showed that the net present value of the life cycle cost were decreasing for scenarios 1, 2 and 3. Scenario 3 presented lower life cycle cost. Scenario 1 had the poorest performance in the analysis, however, due to the recirculation of the wastewater this was the best performance in environmental terms. Due to the fact that life cycle cost analysis takes into account the cost throughout the life cycle of each scenario, it proved to be an important and suitable tool to help choosing the lowest cost treatment type.

RESUMO O objetivo deste estudo foi avaliar o desempenho da macrófita Typha domingensis Pers., em diferentes etapas de seu desenvolvimento, na remoção de nitrogênio (N) e fósforo (P) em um wetland construído horizontal (WCH) aplicado no tratamento de efluente de bovinocultura leiteira. Para isso, foi realizado o monitoramento do crescimento e dos teores de N e P no tecido foliar das macrófitas, durante um período de 120 dias de crescimento. A macrófita Typha domingensis Pers. foi responsável por uma remoção média de 5,12 e 3,16% das cargas de N e P aplicadas no WCH, respectivamente. As maiores taxas de remoções de nutrientes (30,2 e 6,4 g P kg-1) foram identificadas quando ocorreram as maiores taxas de crescimento foliar (24,17 cm semana-1).

ABSTRACT The objective of this study was to evaluate the performance of macrophyte Typha domingensis Pers. in different development stages in the nitrogen and phosphorus removal from a horizontal flow constructed wetland (WCH) applied for dairy cattle wastewater treatment. In this way, growth, nitrogen and phosphorus levels in the leaf tissue of macrophytes were monitored during a 120-day growth period. Typha domingensis Pers. macrophyte was responsible for a mean removal of 5.12 and 3.16% of the applied loads in the WCH, for nitrogen and phosphorus, respectively. The higher nutriens removal rates (30.2 and 6.4 g P kg-1) were identified when the higher tissue growth rates occurred (24.17 cm week-1).

A utilização no Brasil de sistemas tipo wetlands construídos no tratamento de águas residuárias iniciou no ano de 1980, intensificando-se a partir do ano 2000. O objetivo deste trabalho é apresentar um estado da arte da aplicação no Brasil dos wetlands construídos de escoamento subsuperficial de fluxo horizontal (WCFH), identificando parâmetros de projeto e dados operacionais. Aborda-se, inicialmente, uma classificação para os wetlands construídos, seguido dos parâmetros de projeto e operação dos WCFH, destacando os diferentes critérios de dimensionamento, tais como os modelos oriundos da cinética de primeira ordem aplicável aos reatores tipo pistão, a relação de área per capita, o carregamento orgânico superficial e a taxa hidráulica, bem como a composição das unidades de tratamento e as macrófitas empregadas.

The implementation of constructed wetlands for wastewater treatment in Brazil has started in the eighties, being intensified since the year 2000. The aim of this study is to present the state of art of implementation of horizontal sub-superficial flow constructed wetlands (HFCW) in Brazil, focusing on the identification of design parameters and operational data. Initially a classification for constructed wetlands is given, followed by design parameters and operational conditions for HFCW, highlighting different project criteria, e.g. models from first order kinetics for tubular piston reactors, the relation of superficial area per person, the organic superficial loading and the hydraulic loading, as well as the composition of units and macrophytes utilised.