Abstract The septic tank is commonly used for treating domestic effluents, especially decentralized treatment. However, it requires periodic maintenance, including the removal, treatment, and disposal of sludge, which can be difficult and costly. An alternative approach, aligned with the principles of the circular economy, is the use of wetlands sludge management units (WSMU). In this study, a bench-scale experiment was conducted using six WSMU (0.0177 m2 each) planted with Canna x generalis. Different total solids (TS) loads (15, 28, and 42 kg TS m-2 year-1) and saturation levels (0.10 m and 0.20 m) were tested, and a super-loading strategy was adopted at the beginning of the operation. Monitoring and analyses were carried out over the first 150 days of operation. The results demonstrated that already at the beginning of the operation, high removal efficiencies were obtained, especially in units with a 0.20 m saturation level, reaching 80% for TS, 93% for chemical oxygen demand, 98% for total Kjeldahl nitrogen, and 97% for orthophosphate. This work showed that WSMU are capable of a high level of treatment even with high solids loads at the beginning of operation. Furthermore, these results indicate that even larger loads can be tested to optimize treatment performance and reduce area demand. Thus, the WSMU configuration, as well as the operational strategies adopted in this paper, can be used in future, long-term, and full-scale research to better understand the active treatment mechanisms. effluents However maintenance costly approach economy WSMU. . (WSMU) study benchscale bench scale 0.0177 00177 0 0177 (0.017 each generalis (TS 15, 15 (15 28 4 2 m- year1 year 1 year-1 0.10 010 10 (0.1 020 20 0.2 superloading super loading operation obtained 80 93 demand 98 nitrogen 97 orthophosphate Furthermore Thus configuration paper future longterm, longterm long term, term long-term fullscale full mechanisms (WSMU 0.017 0017 017 (0.01 (1 year- 0.1 01 (0. 02 0. 8 9 0.01 001 (0.0 ( (0 0.0 00

Resumo O tanque séptico é comumente utilizado para o tratamento de efluentes domésticos, especialmente em tratamentos descentralizados, no entanto ele requer manutenção periódica, incluindo a remoção, o tratamento e a disposição do lodo, o que pode ser difícil e custoso. Uma abordagem alternativa, alinhada aos princípios da economia circular, é o uso de unidades de gestão de lodo wetlands (UGLW). Neste estudo, foi realizado um experimento em escala de bancada utilizando seis UGLW (0,0177 m2 cada uma), plantadas com Canna x generalis. Foram testadas diferentes cargas de sólidos totais (ST) (15, 28 e 42 kg ST m-2 ano-1) e níveis de saturação (0,10 e 0,20 m), e uma estratégia de supercarga foi adotada no início da operação. O monitoramento e as análises foram realizados nos primeiros 150 dias de operação. Os resultados demonstraram que, já no início da operação, foram obtidas altas eficiências de remoção, especialmente nas unidades com nível de saturação de 0,20 m, atingindo 80% para ST, 93% para demanda química de oxigênio, 98% para nitrogênio total Kjeldahl e 97% para ortofosfato. Este trabalho mostrou que as UGLW são capazes de realizar um tratamento de alto nível, mesmo com cargas elevadas de sólidos no início da operação. Além disso, esses resultados indicam que cargas ainda maiores podem ser testadas para otimizar o desempenho do tratamento e reduzir a demanda de área. Assim, a configuração das UGLW, bem como as estratégias operacionais adotadas neste artigo, pode ser utilizada em pesquisas futuras, de longo prazo e em grande escala, para melhor compreender os mecanismos ativos de tratamento. domésticos descentralizados periódica remoção custoso alternativa circular UGLW. . (UGLW) estudo 0,0177 00177 0 0177 (0,017 m uma, , uma) generalis (ST 15, 15 (15 2 4 m- ano1 ano 1 ano-1 0,10 010 10 (0,1 020 20 0,2 m) operação 80 93 oxigênio 98 97 ortofosfato disso área Assim artigo futuras (UGLW 0,017 0017 017 (0,01 (1 ano- 0,1 01 (0, 02 0, 8 9 0,01 001 (0,0 ( (0 0,0 00

ABSTRACT The design of sewage treatment plants involving constructed wetland (CW) systems is a growing and complex demand, given the scarcity of data for supported decision-making. Therefore, this study aimed to assess the feasibility of implementing and operating various types of CWs for decentralized collective sewage treatment, utilizing an analytic hierarchy process (AHP). The evaluated CW modalities were: horizontal flow-constructed wetland (HFCW), vertical flow-constructed wetland (VFCW), and French system-constructed wetland (FSCW). The adopted methodology consisted of designing the three proposed typologies for a subdivision with an estimated population of 868 people; quantification of materials and labor required for implementation and operation over a 15-year lifespan, with the aid of the National System of Costs Survey and Indexes of Construction and Table of Compositions and Prices for Budgets compositions, and decision-making through an AHP, based on basic sustainability criteria: environmental, social, and economic. HFCW had the lowest implementation and operating costs, followed by FSCW and VFCW. Based on the AHP decision-making process, the economic criterion was attributed the greatest importance, 61%. The other criteria, environmental and social, had 27% and 12% of preference, respectively. The alternative that demonstrated greater feasibility due to its low cost of implementation and operation was the HFCW. However, due to the necessity of removing ammoniacal nitrogen to meet Brazil’s environmental regulations (20 mg L−1), the FSCW and VFCW modalities are the most indicated, as they allow nitrification. Furthermore, FSCW offers advantages over VFCW, due to less area demand, and has no need for primary-level treatment and a lower lifespan cost. (CW demand decisionmaking. decisionmaking decision making. making Therefore AHP. . (AHP) were flowconstructed flow HFCW, , (HFCW) (VFCW) systemconstructed system FSCW. (FSCW) 86 people 15year year 15 compositions criteria social costs importance 61 61% 27 12 preference respectively However Brazils Brazil s 20 (2 L−1, L1 L L−1 1 L−1) indicated nitrification Furthermore primarylevel primary level (AHP (HFCW (VFCW (FSCW 8 6 2 ( L−

RESUMO A concepção de estações de tratamento de esgoto envolvendo os sistemas wetlands construídos (WCs) constitui uma demanda crescente e complexa diante da escassez de dados para subsidiar a tomada de decisão. Por isso, o objetivo deste estudo foi avaliar a viabilidade de implantação e operação de diferentes modalidades de wetlands construídos aplicados ao tratamento descentralizado de esgoto coletivo. As modalidades de WC avaliadas foram: wetland construído de fluxo horizontal (WCFH), wetland construído de fluxo vertical (WCFV) e wetland construído do tipo sistema francês (WCSF). A metodologia adotada consistiu no dimensionamento das três tipologias propostas para um loteamento, com população estimada de 868 pessoas; quantificação dos materiais e mão de obra necessários para implantação e operação, durante uma via útil de 15 anos, com auxílio de composições SINAPI e TCPO; e a tomada de decisão por meio de um processo hierárquico (AHP), com base em critérios básicos de sustentabilidade: ambiental, social e econômica. O WCFH apresentou os menores custos de implantação e operação, seguido do WCSF e do WCFV. Ao critério econômico foi atribuída a maior importância, de 61%. Os demais critérios, ambiental e social, apresentaram 27 e 12% de preferência, respectivamente. A alternativa que demonstrou maior viabilidade, devido ao seu baixo custo de implantação e operação, foi o WCFH. No entanto, diante da necessidade de remoção de nitrogênio amoniacal para atendimento à legislação ambiental brasileira (20 mgL-1), as modalidades de WCSF e WCFV seriam as mais indicadas, pois possibilitam a nitrificação. Ainda, o WCSF oferece vantagens em relação ao WCFV devido à menor demanda de área, à dispensa de tratamento de nível primário e ao menor custo de vida útil. WCs (WCs isso coletivo foram WCFH, , (WCFH) (WCFV WCSF. . (WCSF) loteamento 86 pessoas 1 anos TCPO AHP, AHP (AHP) sustentabilidade econômica importância 61 61% 2 12 preferência respectivamente entanto 20 (2 mgL1, mgL1 mgL mgL-1) indicadas nitrificação Ainda área (WCFH (WCSF 8 (AHP 6 ( mgL-1 mgL-

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. condições 1 2 WCFV (WCFV 7 (TAH) 10 d1. d1 d 1. d-1 Avaliaramse Avaliaram se DQO , (DQO) SST (SST) ST, ST (ST) NNH4+, NNH4 NNH N NH4+ NH4 NH (N-NH4+) Kjeldahl . (NT) 85 86 86% estudadas NH4+, N-NH4+ 74 68 68% testadas 71 Ainda 9 63 respectivamente 4 média mostrouse mostrou testada pois utilizada melhor domésticos (TAH d- (DQO (SST (ST NNH4+ (N-NH4+ (NT 8 N-NH4 6 (N-NH4 N-NH (N-NH

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. conditions 1 2 VFCW (VFCW 7 bed HAR (HAR) 10 d1. d1 d 1. d-1 COD , (COD) series NNH4, NNH4 NNH N NH4 NH (N-NH4) TKN (TKN evaluated 85 86 86% studied NH4, N-NH4 74 68 68% TN, (TN) 71 Also SST 9 63 respectively 4 average tested because used best effluents (HAR d- (COD (N-NH4 8 N-NH 6 (TN (N-NH

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.