Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2016-03-08T11:29:46Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 6016494 bytes, checksum: 9ce93857c70aeae615223a77538b3c2b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-08T11:29:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 6016494 bytes, checksum: 9ce93857c70aeae615223a77538b3c2b (MD5) Previous issue date: 2014-12-22 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Com a realização deste estudo, objetivou-se avaliar o efeito da inversão no sentido do escoamento nas condições hidrodinâmicas em sistemas alagados construídos de escoamento horizontal subsuperficial (SACs-EHSS). Para possibilitar isso, foram instalados seis SACs-EHSS, nas dimensões de 0,6 m x 0,5 m x 2,0 m de altura, largura e comprimento, respectivamente, sem declividade de fundo, preenchidos com mistura de brita número 0 e 1 e mantidos em casa de vegetação, para se efetuar o tratamento de água residuária de suinocultura (ARS). Os SAC-EHSS 1 e SAC-EHSS 4 não foram cultivados com qualquer espécie vegetal, os SAC-EHSS 2 e SAC- EHSS 5 foram cultivados com capim tifton 85 (Cynodon spp.) e os SAC- EHSS 3 e SAC-EHSS 6 cultivados com alternantera (Alternanthera philoxeroides). Nos SACs-EHSS 1, 2 e 3 foram instaladas uma segunda entrada e uma segunda saída, visando possibilitar a inversão. Ao longo do período experimental foram realizados testes para determinar a condutividade hidráulica em meio saturado (Ks), no centro de cada terço, de cada sistema, e, também, cortes das plantas, para quantificação da produtividade de matéria seca. O período de monitoramento foi de 481 dias. Com relação à Ks, os valores analisados referem-se a um período de 813 dias. Em todos os SACs-EHSS foi aplicada, em média, uma taxa de carregamento orgânico de 444 kg ha-1 d-1 e vazão média de 0,020 m3 d-1, aplicada de forma intermitente, sendo o tempo de detenção hidráulica igual a 19,9 h. O monitoramento do avanço do escoamento superficial (ES) foi realizado com auxílio de fitas métricas instaladas nas bordas nos sistemas. A inversão no sentido de escoamento da água residuária foi realizada quando se observou que o ES da água residuária aplicada alcançou 50% do comprimento do SAC-EHSS. Fez-se uma única inversão em cada sistema, em datas distintas. Os SACs-EHSS invertidos foram denominados SACs- EHSS 1I, 2I e 3I. A título de comparação, determinou-se Ks em um SAC preenchido com brita, denominado SAC-EHSS 0. Ao fim do período experimental, foram retiradas amostras do leito dos SACs-EHSS com o objetivo de quantificar e caracterizar os sólidos intersticiais, as distâncias de 0,02, 1,0 e 1,98 m do início do sistema. A análise estatística foi baseada em avaliação descritiva dos fenômenos físicos, químicos e biológicos observados, além das informações fornecidas pelos dados coletados e analisados. A produtividade média de matéria seca foi de 11,07, 10,63 e 11,62 t ha-1 nos SAC-EHSS 2I, SAC-EHSS 5NI e SACs-EHSS 3 / 6, respectivamente. A sequência cronológica de inversão no sentido de escoamento dos sistemas foi: SAC-EHSS 2, SAC-EHSS 1 e SAC-EHSS 3. Ao fim do experimento, esses três SACs-EHSS ficaram totalmente alagados. Em todos os sistemas, Ks diminuiu com o decorrer do tempo de condução do experimento. A variação de Ks, do início para o fim do período avaliado, considerando os 3 Terços, foi de 2.259,5 a 1.035,1 m d-1 no SAC-EHSS 1/1I, de 2.146,4 a 574,8 m d-1 no SAC-EHSS 2/2I, de 1886,7 a 103,2 m d-1 no SAC-EHSS 3/3I, de 3.505,3 a 756,8 m d-1 no SAC-EHSS 4/4NI, de 2.729,0 a 304,4 m d-1 no SAC-EHSS 5/5NI e de 2.495,9 a 169,4 m d-1 no SAC-EHSS 6/6NI. Em média e no geral, a inversão promoveu maior acúmulo de sólidos voláteis totais (SVT) nos interstícios dos SACs-EHSS, principalmente na região 3, onde passou a ser a plicada a ARS após a inversão. Concluiu-se que a utilização de ES à 50% do comprimento dos SACs-EHSS como referencial operacional de momento para se promover a inversão no sentido do escoamento da água residuária não foi um bom critério, já que, embora tenha proporcionado extinção momentânea do ES nos SACs-EHSS, não promoveu aumento de Ks nos SACs-EHSS 1I e 3I, ou apenas aumentou, momentaneamente, o Ks no SAC-EHSS 2I. Verificou-se decisiva participação da pequena fração SVT presente nos interstícios, na colmatação, seja em SACs-EHSS invertidos ou não. Os valores de Ks não apresentaram boa correlação com o grau de colmatação dos SACs-EHSS, em razão da metodologia utilizada para determinação da variável Ks. / The objective of the present study was to evaluate the effect of reversing the direction of flow in the hydrodynamic conditions in horizontal subsurface flow constructed wetland systems (SACs-EHSS). To make this possible six SACs-EHSS were installed with dimensions of 0.6 m x 0.5 m x 2.0 m in height, width and length, respectively, with no bottom slope, filled with pea gravel and maintained in a greenhouse for the treatment of swine wastewater (ARS). SAC-EHSS 1 and SAC-EHSS 4 were not cultivated with any plant species, SAC-EHSS 2 EHSS and SAC-EHSS 5 were planted with tifton 85 (Cynodon spp.), and SAC-EHSS 3 and SAC-EHSS 6 were planted with alternantera (Alternanthera philoxeroides). A second inlet and outlet, to enable reversing the direction of flow, were installed in SAC-EHSS 1, 2 and 3. During the experimental period tests were performed to determine the saturated hydraulic conductivity of media (Ks), in the center of each third of each system and the plants were harvested to quantify the dry material yield. The monitoring period was 481 days. With respect to Ks, the analyzed values refer to a period of 813 days. In all SACs-EHSS an average organic loading rate of 444 kg ha-1 d-1 was applied, an average flow rate of 0.020 m3 d-1 was applied intermittently, and the hydraulic retention time was equal to 19.9 h. The advance of the surface flow was monitorial with the aid of a measuring tape installed along the edges of the systems. Reversal in flow direction of wastewater was performed when it was observed that superficial flow reached 50% of the SAC-EHSS length. A single reversion was done in each system on different dates. The SACs-EHSS reversed were denominated SACs EHSS-1I, 2I and 3I. For the purpose of comparison, Ks in a SAC filled with pea gravel, called SAC-EHSS 0, was determined. At the end of the experimental period, samples from the porous material were taken at distances of 0.02, 1.0 and 1.98 m from the inlet, in order to quantify and characterize the interstitial solids. Statistical analysis was based on descriptive evaluation of physical, chemical and biological phenomena observed in addition to the information provided by the data collected and analyzed. The average dry matter yield was 11.07, 10.63 and 11.62 t ha-1 in the SAC-EHSS 2I, SAC-EHSS 5NI and SACs-EHSS 3 / 6, respectively. The chronological sequence of inversion of flow direction of the systems was: SAC-EHSS 2, SAC-EHSS 1 and SAC-EHSS 3. At the end of the experiment, these 3 SACs-EHSS were completely flooded. In all systems, Ks decreased during the conduction time of the experiment. The variation of Ks, from the beginning to the end of the study period, considering the 3 Thirds, was 2,259.5 to 1,035.1 m d-1 in SAC-EHSS 1 / 1I, 2,146.4 to 574.8 m d-1 in SAC- EHSS 2 / 2I, 1,886.7 to 103.2 m d-1 in SAC-EHSS 3 / 3I, 3,505.3 to 756.8 m d-1 in SAC-EHSS 4 / 4NI, 2,729.0 to 304.4 m d-1 in SAC-EHSS 5 / 5NI and 2,495.9 to 169.4 m d-1 in SAC-EHSS 6 / 6NI. On average and overall, inversion promoted a greater accumulation of volatile solids in the interstices of SACs-EHSS, especially in the last third, which became the point of wastewater application after inversion. It was concluded that the use of surface flow in 50% of the length of the SACs-EHSS as the time to promote flow reversal of the wastewater was not a good option, since, although it provided momentary extinction of surface flow in the SACs-EHSS, it did not increase Ks in SACs-EHSS 1I and 3I, or increased only momentarily the Ks in SAC-EHSS 2I. Participation of small fraction of volatile solids present in the interstices was decisive in clogging, in all the SACs-EHSS, inverted or not. The Ks values did not correlate well with the degree of clogging of the SACs- EHSS, because of the methodology used to measurements the variable Ks. / Não foi encontrado o termo de autorização para publicação eletrônica.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2016-07-08T18:13:06Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 646696 bytes, checksum: 846ace41e1afcbaa2e2d5b19342b7fc9 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-08T18:13:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 646696 bytes, checksum: 846ace41e1afcbaa2e2d5b19342b7fc9 (MD5) Previous issue date: 2016-02-19 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Sistemas alagados construídos (SACs) são tecnologias utilizadas nos sistemas de tratamento descentralizado por serem eficientes, de pequeno custo e manutenção. A capacidade de um SAC em remover poluentes é função das suas características físicas, químicas e biológicas. Estas características e o desempenho do sistema podem ser descritos por meio de modelos matemáticos que podem auxiliar na compreensão de como se processa a remoção de poluentes e a dinâmica desta remoção no sistema. Os modelos mais comuns utilizados em projetos de SACs são aqueles que predizem um decaimento exponencial entre as concentrações de entrada e saída, sob condições permanentes do líquido residente. Para o desenvolvimento do presente trabalho foram utilizadas informações de 42 SACs de escoamento horizontal subsuperficial empregados no tratamento esgoto sanitário, operados em diferentes países, e avaliados quatro modelos: de primeira ordem, tipo sigmoidal, residual e de retardamento. O objetivo foi propor qual desses modelos representa melhor o decaimento de matéria orgânica em esgoto sanitário. Realizou-se o agrupamento dos dados (Cluster analysis) por meio das cargas orgânicas totais (COVt) aplicadas a cada SAC e comparou-se, dentro desses grupos, por meio dos valores do erro padrão da regressão (standard error of the regression – SE) qual modelo se destacou com melhor ajuste. O modelo que apresentou melhor ajuste para remoção de matéria orgânica em sistemas alagados construídos foi o modelo tipo sigmoidal, porém o coeficiente representativo do aumento da resistência de degradação do material orgânico (n), utilizado por esses autores para corrigir os valores do coeficiente de decaimento de matéria orgânica (k) ao longo dos SACs, continua sendo uma variável inexplicada. Buscou-se relacionar os valores de n, obtidos por meio dos ajustes matemáticos, com outras características imprescindíveis para projeto de SACs. A sua relação com o coeficiente k é inversamente proporcional, assim, um menor valor de n implica na redução da sua influência sobre a taxa de remoção de matéria orgânica; a mesma tendência é observada para a relação da COVt e de n, de modo que existe uma carga orgânica ótima na qual o SAC apresentará eficiência máxima; a relação entre o coeficiente n e o tempo de retenção hidráulica t h é proporcional, demonstrando que elevados valores de th, elevam a eficiência do sistema; já o aumento do número de dispersão (d) não tem influência sobre o comportamento do coeficiente n, possibilitando concluir que o tipo de escoamento do SAC não influencia nos valores de n, quando este é obtido por meio do modelo tipo sigmoidal para escoamento pistonado. / Constructed wetlands (CW) are technologies used in decentralized treatment systems for being efficient, low-cost and low-maintenance. The capacity of a wetland to remove pollutants is a function of its physical, chemical and biological features. These features and the system performance can be described by mathematical models that can assist in the understanding of how to handle the removal of pollutants and the dynamics of this removal in the system. The most common models used in CW projects are those that predict an exponential decay between the input and output concentrations, in permanent conditions of the resident fluid. For the development of this work data of 42 horizontal subsurface-flow CW were used. These CW have treated municipal sewage in different countries. Four models were evaluated: the first order, sigmoidal-type, residual model and time-dependent retardation model. The objective was to propose which of these models best represents the organic matter degradation in sewage. Cluster analysis was performed using total organic loading rate (OLR) applied to each wetland and compared within these groups, through the standard error values of regression (SE), which model stood out with better fit, a greater number of times. The model that best fit for organic matter removal in CW was the sigmoidal-type, but the representative coefficient of increased of organic matter degradation resistance (n), used to correct the values of the coefficient of organic matter degradation (k), remains an unexplained variable. Searched to relate the values of n, obtained by means of mathematical adjustments with other essential features for wetlands project. The relation of n with the coefficient k is inversely proportional, so a lower value of n implies in reduction of its influence on the removal rate of organic matter; the same trend is observed for the relation of TOC and n, so there is a great organic load in which the wetland will present maximum efficiency; the relation between the coefficient n and the hydraulic retention time (th) is proportional, demonstrating that high values of th, increase system efficiency; however the increase of the number of dispersion (n) has no influence on the behavior of the coefficient n, allowing to conclude that the type of flow of the wetland does not influence on values of n, when it is obtained through the sigmoidal type model under plug flow pattern.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2018-05-08T18:44:55Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 3291821 bytes, checksum: 0e356ab1ba00b630098d10db92c6de84 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-08T18:44:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 3291821 bytes, checksum: 0e356ab1ba00b630098d10db92c6de84 (MD5) Previous issue date: 2018-02-16 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Por ser a tecnologia dos sistemas alagados construídos de escoamento horizontal subsuperficial (SACs-EHSS) relativamente recente, ainda são poucos os estudos que contemplam a medição ou estimativa da evapotranspiração da cultura (ETC), de produtividade de biomassa vegetal seca da parte aérea e da capacidade de extração de nutrientes/poluentes pelas plantas cultivadas, ao longo desses sistemas de tratamento. No entanto, sabe-se que essas informações são de grande importância para o projeto, a operação, a avaliação e a modelagem hidrológica de SACs-EHSS. Assim, com a realização deste trabalho, teve-se por objetivo a obtenção de modelos matemáticos para estimativa da ETC, da produtividade de biomassa vegetal seca da parte aérea e da capacidade de extração de N, P e K pelo capim-tifton 85 (Cynodon spp.) e capim-vetiver (Chrysopogon zizanioides), cultivados em protótipos de SACs-EHSS submetidos à aplicação de soluções nutritivas contendo diferentes valores de condutividade elétrica (CE). Os protótipos foram construídos em alvenaria, com formato retangular e dimensões médias de 0,92 m de largura, 0,73 m de comprimento e 0,35 m de altura, totalizando uma área superficial de 0,68 m2. Os cortes da parte aérea das plantas foram realizados mensalmente, sendo o balanço hídrico realizado todos os dias às 9 h, com a finalidade de se determinar a ETC e o KC dos capins. A partir dos dados de produção de matéria seca da parte aérea e dos teores de N, P e K nas plantas, foram obtidos os modelos de capacidade de extração de cada nutriente/poluente pelos capins vetiver e tifton, em função da CE na solução nutritiva. Para validação dos modelos, SACs- EHSS também foram operados em condições de escala plena, no tratamento de esgoto sanitário, sendo para isso utilizadas unidades nas dimensões de 4 m de comprimento e 1 m de largura, cultivadas individualmente com capim vetiver e tifton 85. O experimento foi conduzido no período de 5 de março a 17 de novembro de 2016, contemplando estações quentes e frias do ano. A partir dos resultados obtidos, verificou-se que os valores de K C do capim-vetiver independeram da CE na solução nutritiva, entretanto, a produtividade de biomassa vegetal seca da parte aérea e as extrações de N, P e K pelo referido capim aumentaram linearmente com o aumento da CE. Em relação ao capim-tifton 85, foram ajustados modelos quadráticos de K C, de produtividade de biomassa vegetal seca da parte aérea e de extração de N, P e K, em função da CE da solução nutritiva. Apesar dos modelos ajustados neste trabalho não terem sido capazes de estimar, com precisão, todas as variáveis avaliadas, recomenda-se o emprego das equações obtidas nas estimativas dos valores de ETC, de produtividade de biomassa vegetal seca da parte aérea e da extração de N, P e K, como fonte preliminar de informação no projeto e operação de SACs-EHSS. / The technology of horizontal subsurface flow constructed wetlands (HSSF-CW) is relatively new and there are therefore few studies that evaluate the measurement or estimation of crop evapotranspiration (ETC), the dry biomass productivity of plant shoots and the nutrient/pollutant extraction capacity of the cultivated plants along these treatment systems. However, it is known that this information is of great importance for the design, operation, evaluation and hydrological modeling of HSSF-CW. The objective of this work was therefore to obtain mathematical models for estimation of the ETC, the dry biomass productivity of plant shoots and the N, P and K extraction capacity of tifton 85 grass (Cynodon spp.) and vetiver grass (Chrysopogon zizanioides) cultivated in HSSF-CW prototypes submitted to the application of nutrient solutions containing different electrical conductivity values (EC). The prototypes were constructed of concrete becks, with rectangular shape and average dimensions of 0.92 m width, 0.73 m length and 0.35 m height and a total surface area of 0.68 m 2. The plant shoots were cut monthly, and the water balance was confirmed every day at 9 am, in order to determine the ET C and KC of the grasses. From the shoot dry matter production data and the N, P and K levels in the plants, models of extraction capacity of each nutrient/pollutant by the vetiver and tifton 85 grasses were obtained, in function of the EC in the nutrient solution. In order to validate the models, HSSF-CW were also operated under full scale conditions for the treatment of sanitary sewage, using units with dimensions 4 m in length and 1 m in width, individually cultivated with the vetiver and tifton 85 grasses. The experiment was conducted during the period from March 5 to November 17, 2016, considering both the hot and cold seasons of the year. From the results obtained, it was verified that the KC values of the vetiver grass were independent of the EC in the nutrient solution, however the dry shoot biomass productivity and the N, P and K extractions by the referred grass increased linearly with the increase in EC. In relation to the tifton 85 grass, quadratic models of KC, dry shoot biomass productivity and N, P and K extraction were adjusted as a function of EC of the nutrient solution. Although the models adjusted in this study were not able to accurately estimate all the evaluated variables, they are recommended for use to estimate, dry biomass productivity of the plant shoots and extraction of N, P and K as a preliminary source of information for the design and operation of the HSSF- CW.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-03-09T10:13:35Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1881185 bytes, checksum: 0e63427a670b7f41983d11a0ddc7d4a4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-09T10:13:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1881185 bytes, checksum: 0e63427a670b7f41983d11a0ddc7d4a4 (MD5) Previous issue date: 2005-07-27 / Este trabalho teve por objetivo obter os parâmetros da equação de cinética de remoção de carga orgânica e avaliar o desempenho de quatro sistemas alagados construídos (SACs) de 24,0 x 1,0 x 0,3 m, com fluxo subsuperficial no tratamento de efluente doméstico proveniente de tanque séptico. O sistema foi preenchido com brita # 0, como meio-suporte, onde a taboa (Typha sp) foi cultivada, empregando-se dois tempos de residência hidráulica – t (1,9 e 3,8 dias) e diferentes taxas médias de carga orgânica volumétrica (116, 164 e 210 g m 3 d -1 ). Para tanto, foram quantificadas as seguintes variáveis: demanda química de oxigênio (DQO), sólidos suspensos totais (SST), turbidez, nitrogênio total (N-Total), fósforo total (P-Total), potássio, sódio, condutividade elétrica, potencial redox (Eh) e pH. Os parâmetros K V e n do modelo cinético de remoção de carga orgânica foram obtidos por regressão não-linear. Com exceção do sódio, cuja concentração efluente não foi reduzida, o sistema de tratamento apresentou eficiência na remoção das variáveis avaliadas, pois, foram obtidas médias de 87%, 81%, 91%, 88%, 33%, 35% e 35% para DQO, DQO solúvel, SST, turbidez, N- Total, P-Total e potássio, respectivamente, nos SACs 1, 2 e 4 e de 90%, 85%, 91%, 86%, 57%, 48% e 52%, respectivamente, no SAC 3. As taxas de carga orgânica não tiveram influência negativa na remoção de poluentes, com exceção da eficiência de remoção de fósforo que decresceu com o aumento das taxas de aporte deste nutriente em dos dois SACs avaliados. O t de 3,8 dias foi mais efetivo na remoção dos poluentes do que o t de 1,9 dias, com exceção de SST que não variou durante a remoção, embora o t de 1,9 dias tenha sido suficiente para produzir um efluente que atendesse aos padrões de lançamento em corpos hídricos receptores, em conformidade com a legislação ambiental do Estado de Minas Gerais. O modelo de remoção de 1a ordem de carga orgânica não se ajustou bem aos dados, enquanto o modelo de remoção modificado e proposto neste trabalho (Ce/Ca = exp(-K t n ) teve bom ajuste e descreveu, adequadamente, a cinética de remoção de carga orgânica no sistema avaliado. / This study was carried out to obtain the parameters of the kinetics equation of the organic load removal and to evaluate the performance of four constructed wetland systems (SACs) measuring 24.0 x 1.0 x 0.3 m with subsurface flow in treatment of the domestic effluent proceeding from septic tank.. The system was infilled with gravel # 0 as a support medium where the cattail plant (Thypha sp) was cropped, by operating under two times of hydraulic residence - t (1.9 and 3.8 days) and different average rates of volumetric organic loads (116, 164 and 210 g m 3 d -1 . So, the following variables were quantified: chemical oxygen demand (DQO), total suspended solids (SST), turbidity, total nitrogen (total-N), total phosphorus (total-P), potassium, sodium, electric conductivity, redox potential (Eh), and pH. The parameters K V and n of the kinetic model of the organic load removal were obtained by nonlinear regression. Except for sodium, from which the effluent concentration was not reduced, the treatment system showed to be efficient in removing the evaluated variables, since averages of 87%, 81%, 91%, 88%, 33%, 35% and 35% were respectively obtained for DQO, soluble DQO, SST, turbidity, total-N, total-P, and potassium in SACs 1, 2 and 4, as well as 90%, 85%, 91%, 86%, 57%, 48% and 52%, respectively, in SAC 3. The organic load rates had no negative influence negatively on the removal of pollutants, except for the efficiency in the removal of phosphorus that was decreased with the increased supply rates of this nutrient in two of the evaluated SACs. The 3.8-day time (t) was more effective than the 1.9-day time in removing the pollutants, except for SST that did not varied over their removal, although the 1.9-day time was enough to produce such an effluent that would satisfy to the discharge patterns in the water-receiving bodies according to Minas Gerais State’s environmental legislation. The first-ordered removal model of the organic load did not satisfactorily adjusted to the observed data, whereas the modified removal model and proposed in this work (Ce/Ca = exp(-K t n ) showed a good adjustment, besides describing appropriately the kinetics of the organic load removal in the evaluated system. / Tese importada do Alexandria

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2016-07-12T10:44:12Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1615515 bytes, checksum: 9eebc016f15d949a905a93f68f2b6d3d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-12T10:44:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1615515 bytes, checksum: 9eebc016f15d949a905a93f68f2b6d3d (MD5) Previous issue date: 2016-03-24 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / No presente trabalho, procurou-se avaliar o desempenho de uma espécie de raízes fasciculadas (capim-vetiver) e outra estolonífera (capim-tifton 85), quando cultivadas em sistemas alagados construídos de escoamento horizontal subsuperficial (SAC- EHSS), no tratamento do efluente primário de esgoto sanitário. Para avaliação da influência da presença e do sistema radicular das plantas, foram utilizados três leitos, um plantado com capim-tifton 85 (SAC-EHSST), outro com capim-vetiver (SAC- EHSSV), com 12,5 propágulos por m², sendo o terceiro mantido sem plantas. Os SACs-EHSS foram construídos em paralelo, com fundo concretado e laterais em alvenaria, cobertos com lona de 2 mm de espessura. Como substrato, foi utilizada a brita gnáissica # 0, de diâmetro D60 igual a 7,0 mm, Coeficiente de Uniformidade (D60 /D10) de 1,6 e volume de vazios de 48,4 %, preenchido até a altura de 0,25 m. Cada SACs-EHSS, de área superficial de 4 m² e volume molhado (volume do substrato de preenchimento dos SACs-EHSS em contato com o esgoto sanitário em tratamento) de 1 m³, foi alimentado com vazão na faixa de 0,53 a 0,80 m³ d^-1, correspondente à de uma taxa de carregamento orgânico (TCO) de, aproximadamente, 350 kg ha^-1 d^-1 de DBO. Essa vazão proporcionou um tempo de detenção hidráulica (TDH) teórico entre 0,6 e 0,9 dias. Para avaliar o desempenho dos sistemas, foram efetuadas dez amostragens da água residuária afluente e efluente de cada SAC, no decorrer do período experimental, medindo-se a condutividade elétrica (CE), turbidez e o pH e quantificando-se as concentrações de DBO, DQO, SST, N-total, P-total, K e Na. Os valores foram corrigidos considerando-se as perdas de água por evaporação/evapotranspiração nos SACs-EHSS. Para a quantificação da produtividade de matéria seca e dos teores de N-total, P-total, K e Na no tecido vegetal, foram efetuados seis cortes da biomassa aérea das espécies vegetais cultivadas nos SACs-EHSS. No final do período de monitoramento, foram feitas escavações no meio suporte, para medição da profundidade atingida pelas raízes das plantas no substrato de preenchimento dos SACs-EHSS, além de serem quantificadas a massa e o volume ocupado pelas raízes das plantas, bem como seus teores de N-total, P-total, K e Na. De modo geral, as espécies avaliadas se adaptaram bem ao cultivo em SACs-EHSS utilizados no tratamento de esgoto sanitário, considerando- se a TCO aplicada. No substrato, foi observado maior volume, massa e profundidade das raízes do capim-vetiver, dando indícios de sua melhor adaptação e adequação a esse SAC-EHSS, comparativamente ao cultivado com o capim-tifton 85. O capim-tifton 85 mostrou-se capaz de remover mais Na em sua biomassa aérea que o capim-vetiver (p > 0,05), no entanto, em função de sua maior produtividade, houve tendência de maior remoção de N, P e K pelo capim-vetiver. A estação climática da primavera proporcionou maior remoção de nutrientes/poluentes pelas espécies vegetais avaliadas. Os SACs-EHSS cultivados e o não cultivado se mostraram eficientes na remoção da turbidez, SST, DBO, DQO e N-total o, apresentando, no entanto, relativamente baixas remoções de P, K e Na do esgoto sanitário. A unidade não cultivada apresentou desempenho semelhante (p < 0,05) à obtida nos SACs- EHSS plantados, no que se refere à remoção de DQO, N-total e K, porém foi menos eficiente que o SAC-EHSSV na retenção de SST, DBO e turbidez. Os resultados obtidos no presente trabalho indicaram que o capim-vetiver, representante do grupo de espécies vegetais de sistema fasciculado, apresentou melhor desempenho na remoção de poluentes do esgoto sanitário que o capim-tifton 85, representante de espécies estoloníferas. Possivelmente, o maior volume e alcance, em termos de profundidade, das raízes fasciculadas é que explicam as maiores remoções obtidas no SAC-EHSSV. / This study aimed to evaluate the performance of a species of fasciculate roots (grass vetiver) and other stolon root system (grass tifton 85) when cultivated in constructed wetland of horizontal subsurface flow (CW-HSSF), in the treatment of primary effluent sanitary sewage. To evaluate the influence of the presence and root system of the plants three beds were used, a planted with Tifton 85 (CW-HSSFT), another with vetiver grass (CW-HSSFV), with 12.5 propagules per m² and the third kept without plants. The CWs were constructed in parallel with bottom and of concrete and sides of masonry, covered with 2 mm thick of plastic blanket. As substrate (of filling) of the CW-HSSFs was used gravel gneissic # 0 (diameter -D60 = 7.0 mm, coefficient of uniformity D60/D10 = 1.6 and void volume of 48.4%, which was a layer of 0.25 m thick. Each CW-HSSF, having surface area of 4 m² and wet volume (volume filling substrate CW-HSSF in contact with the sewage in treatment) of 1 m³ was fed with a flow rate in the range of 0.53 to 0.80 m³ d ^-1, corresponding to an organic loading rate (OLR) of, approximately, 350 kg ha^-1 d^-1 of BOD. This flow rate provided a theoretical hydraulic retention time (HRT) between 0.6 and 0.9 days. To evaluate the performance of systems were made ten samples of wastewater influent water and effluent from each CW-HSSF, during the experimental period, to measure the electrical conductivity, turbidity and pH and quantify the concentrations of BOD, COD, TSS, total N, total P, K and Na. The values were corrected considering water losses by evaporation/evapotranspiration in CWs-HSSF. It was also done six cuts in the biomass of plant species, for the quantification of dry matter productivity and contents of total N, P, K and Na in the plant tissue. At the end of the monitoring period, excavations were made in the substrate of the CWs-HSSF, for depth measurement achieved by plant roots, quantify the mass and volume occupied by the roots, and the N-total, total-P, K and Na content. In general, the assessed species have adapted well to cultivation in CW-HSSF used to treat sanitary sewage, considering the OLR applied. In the substrate, there was a higher volume, mass and depth of fasciculate roots of vetiver grass indicates the better adaptation and adequacy of this grass, compared to the grass tifton 85 in CW-HSSF. The Tifton 85 grass proved to be able to remove more Na in its above ground biomass that vetiver grass (p > 0.05), however, due to its higher productivity, a trend towards greater removal of N, P and K by vetiver grass. The spring weather station provided greater removal of nutrients/pollutants by plant species evaluated. Cultivated CW-HSSF and uncultivated were efficient in the removal of turbidity, TSS, BOD, COD, Total-N, presenting, however, relatively low removal of P, K and Na of the sanitary sewage. The unit uncultivated showed similar performance (p < 0,05) to the CWs-HSSF planted as regards the removal of COD, total-N, and K, but was less efficient than CW-HSSFV retention TSS, BOD and turbidity. The results obtained in this study indicated that the vetiver grass, representative group of fasciculated plant species system performed that have better performance in removing sewage polluting the Tifton 85, representative of stoloniferous species. Perhaps the greatest volume and range, in terms of depth, of fasciculate roots is that explain the largest removals observed by CW-HSSFV.

CAPES / Arranjos tecnológicos que integram sistemas de zona de raízes apresentam-se como uma opção plausível para adequação de efluentes, devido principalmente a sua simplicidade construtiva, baixo custo de implantação/operação e eficiência na remoção de poluentes. Estes sistemas atuam como filtros biológicos cultivados com macrófitas aquáticas, aplicados ao tratamento de esgotos domésticos e industriais. O presente estudo teve por objetivo a construção e o monitoramento de dois sistemas pilotos de tratamento de esgotos por zonas de raízes de fluxo hidráulico vertical livre e afogado, montados em recipientes plásticos com volume total de 220L cada. Neles foi cultivada a espécie vegetal Canna x generalis L.H Bailey (cana- indica), planta heliófita rizomatosa, com folhagens ornamentais e de inflorescências coloridas, cultivada sobre meio suporte com camadas de brita e areia. Os sistemas foram alimentados com substrato sintético tendo glicose como fonte de carbono, sob taxa hidráulica de aplicação de 125,8 L.m-2.dia-1 e matéria orgânica em termos de DQO de 300,93± mg.L-1. O sistema de fluxo afogado apresentou eficiências na remoção de Nitrogênio Total Kjeldahl, DQO e PO 4 de, 55±17%, 95±6% e 46±11% respectivamente. No sistema de fluxo livre as eficiências para remoção de Nitrogênio Total Kjeldahl, DQO e PO4 foram de 57±11%, 96±6% e 41±11%, demonstrando elevada remoção de matéria orgânica e nutrientes para os dois modelos estudados. / Technological arrangements that integrate systems root zone are presented as plausible option for effluents treatment, mainly because of their simplicity in construction, low cost of implementation/operation and efficiency in removing pollutants. These systems act as biological filters planted with macrophytes, applied to the treatment of domestic and industrial sewage. The present study aimed at the construction and monitoring of two pilot systems for sewage treatment of the roots zones of free vertical hydraulic flow and drowned, mounted in plastic containers with a total volume of 220L each. They were cultivated plant species Canna x generalis LH Bailey (cana indica), heliophytic rhizomatous plant with ornamental foliage and colorful flowers, grown on the support medium with layers of gravel and sand. The systems were fed synthetic substrate with glucose as carbon source, under hydraulic application rate of 125,8 L.m-2.day-1 an organic material and in terms of COD of 300,93± mg.L-1. The drowned system flow had removal efficiencies of Total Kjeldahl Nitrogen, COD and PO4 de, 55±17%, 95±6% e 46±11%respectively. In the system of free flow efficiencies for Total Kjeldahl Nitrogen removal, COD and PO4 were 57 ± 11%, 96 ± 6% and 41 ± 11%, showing high removal of organic matter and nutrients for the two models studied.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:23:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1268005 bytes, checksum: 59ae839bbe2156f8abdb0db2d385bff2 (MD5) Previous issue date: 2014-07-21 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Constructed wetland systems of horizontal subsurface flow (CW-SSHF) are systems used in wastewater treatment. The main operational problem of these systems is the clogging of the porous medium, a phenomenon called "clogging". With this study, we aimed to characterize the composition of the material responsible for clogging the porous medium, CWs-SSHF and evaluate reverse clogging in these systems by adding nutrient solution nitrogen-based. To make possible this study, we used six CWs-SSHF that were completely clogged after being used in the treatment of swine wastewater. The operating conditions of these systems were called: CW-C (CW-SSHF 1 and CW-SSHF 4, uncultivated, ie controls); CW-T (CW-SSHF 2 and CW-SSHF 5 cultured with tifton 85 (Cynodon spp.)) and CW-A (CW-SSHF 3 and CW-SSHF 6 cultured with alternantera (Alternanthera philoxeroides)). The characterization of clogging material of porous medium from each experimental indicated that, for the most part, was composed of fixed solids (95, 84 e 82% in CW-C, CW-T e CW-A, respectively). It was observed that the cultivated CWs accumulated/produced more volatile solids that not cultivated systems, and the contribution of dead plant tissue may have been the main source of clogging in SACs-EHSS studied. To evaluate the effects of application of nutrient solution in the reverse clogging CWs-EHSS process, we carried out a comparison between sets of solids (total solids -TS, volatile solids - TVS and fixed solids -TFS) and readily oxidizable carbon (OCFO), before and after treatment, and performed hydraulic conductivity tests in saturated porous media, and monitoring the runoff in the gravel of the systems. The results indicated that the passage of the nutrient solution for 55 days, in the gravel of the SACs-EHSS provided reductions of 11 and 33%, respectively TVS content of fine material from clogging CW-T and CW-A. With respect to gross material, the reduction was even greater, being 33% for the CW-T and 62% for a CW-A. The hydraulic conductivity of saturated medium, made over the beds (1st, 2nd and 3rd thirds) before and after the passage of the nutrient solution in SACs, indicated, respectively, increases of 7%, 13% and 0,1% in CW-C, 21%, 11% and 7% CW-T. In the CW-A increase was evidenced only in 1st third (52%) and in the 2nd third (6%), while in the 3rd third there was a decrease in hydraulic conductivity in porous media. The reduction in the length of the gravel that had runoff nutrient solution occurred gradually, over time of treatment and were not observed any more runoff from the fourth week of the passage of the nutrient solution, the CW-C , and from the fifth week, the CW-T. In the CW-A, despite 72% reduction was observed in the seventh week of therapy, did not occur during the evaluation period, cessing, altogether, the runoff in these beds. Based on the results obtained, it was found that the passage of the nutrient solution based nitrogen contributed to reduction in surface runoff in the gravel, having been the reduction in the concentration of dead organic material present in the superficial layers, one of the main factors for this decrease. / Os sistemas alagados construídos de escoamento horizontal subsuperficial (SACs-EHSS) são sistemas utilizados no tratamento de águas residuárias. O principal problema operacional desses sistemas é o entupimento do meio poroso, cujo fenômeno é denominado de colmatação. Com a realização deste estudo, objetivou-se caracterizar a composição do material responsável pela colmatação do meio poroso dos SACs-EHSS e avaliar a descolmatação desses sistemas, por adição de solução nutritiva à base de nitrogênio. Para possibilitar este estudo, utilizou-se seis SACs-EHSS que encontravam-se totalmente colmatados após terem sido utilizados no tratamento de águas residuárias da suinocultura. As condições operacionais desses sistemas foram denominadas de SAC-C (SAC- EHSS 1 e SAC-EHSS 4, não cultivados, ou seja controles); SAC-T (SAC-EHSS 2 e SAC-EHSS 5 cultivados com capim tifton 85 (Cynodon spp.)) e SAC-A (SAC- EHSS 3 e SAC-EHSS 6 cultivados com alternantera (Alternanthera philoxeroides)). A caracterização do material colmatante do meio poroso de cada unidade experimental indicou que, em sua maior parte, foi composto por sólidos fixos (95, 84 e 82% nos SAC-C, SAC-T e SAC-A, respectivamente). Observou-se que os SACs cultivados acumularam/produziram mais sólidos voláteis que os sistemas não cultivados, sendo que a contribuição de tecido vegetal morto pode ter sido a principal fonte da colmatação nos SACs-EHSS estudados. Para avaliação dos efeitos da aplicação da solução nutritiva no processo de descolmatação dos SACs-EHSS, realizou-se uma comparação entre as séries de sólidos (sólidos totais - ST, sólidos voláteis totais - SVT e sólidos fixos totais - SFT) e carbono facilmente oxidável (COfo), antes e após o tratamento, além de efetuados testes de condutividade hidráulica no meio poroso saturado, e do acompanhamento no escoamento superficial no leito dos sistemas. Os resultados indicaram que a passagem da solução nutritiva, por 55 dias, no leito dos SACs- EHSS proporcionou reduções de 11 e 33%, respectivamente, no teor de SVT do material fino colmatante dos SAC-T e SAC-A. No que se refere ao material grosseiro, essa redução foi ainda maior, sendo de 33% para o SAC-T e 62% para o SAC-A. A condutividade hidráulica em meio saturado, efetuadas ao longo dos leitos (1o, 2o e 3o terços), antes e depois da passagem da solução nutritiva nos SACs, indicaram, respectivamente, aumentos, de 7%, 13% e 0,1% no SAC-C, 21%, 11% e 7% no SAC-T. No SAC-A foi evidenciado aumento apenas no 1o terço (52%) e no 2o terço de (6%), enquanto no 3o terço houve diminuição na condutividade hidráulica no meio poroso. A redução no comprimento do leito em que havia escoamento superficial da solução nutritiva ocorreu de forma gradativa, ao longo do tempo de tratamento, não tendo sido mais observado qualquer escoamento superficial, a partir da quarta semana de passagem da solução nutritiva, no SAC-C, e a partir da quinta semana, no SAC-T. No SAC-A, apesar de ter sido observada redução de 72%, na sétima semana de tratamento, não ocorreu, no período de avaliação, cessamento, por completo, do escoamento superficial nesses leitos. Com base nos resultados obtidos, verificou-se que a aplicação da solução nutritiva à base de nitrogênio contribuiu para redução no escoamento superficial nos leitos, tendo sido a redução na concentração de material orgânico morto, presente nas camadas superficiais, um dos principais fatores para essa diminuição.

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Nós testamos a hipótese de movimentação sazonal entre dois tipos florestais adjacente em duas reservas de uso sustentável na Amazônia ocidental, investigando os efeitos do nível da água bem como características da paisagem e de distúrbio antropogênico sobre a riqueza, composição e abundancia de nove guildas tróficas de vertebrados terrestres. A riqueza de espécies se diferenciou entre as fases seca e cheia do pulso de inundação, florestas de terra firme apresentaram maior riqueza do que as florestas de várzea. Encontramos uma clara diferença na composição de espécies tanto entre as duas fases do pulso de inundação quanto entre os dois tipos florestais. Os modelos lineares generalizados mostram que o nível da água é a principal variável para explicar a variação na abundancia de todas espécies e de três guildas tróficas em particular. As caraterísticas da paisagem e variáveis de distúrbio antopogenico, incluindo distância para o centro urbano mais próximo, elevação e área de várzea no entorno de cada armadilha fotográfica apresentaram uma variedade de efeitos sobre a assembleia de vertebrados terrestres. A biomassa total apresentou uma relação positiva com a distância do centro urbano mais próximo. Nossos resultados indicam que a persistência de populações viáveis de grandes vertebrados terrestres em regiões adjacentes aos grandes rios Amazônicos, requer grandes paisagens bem conectadas e que englobem diferentes formações florestais para assegurar os movimentos laterais d fauna terrestre. / The flood pulse is the main factor structuring and differentiating the ecological communities of Amazonian unflooded (terra firme) and seasonally-flooded (várzea) forests as they require unique adaptations to survive the prolonged annual floods. Therefore, várzea and terra firme forests hammer out a spatio-temporal mosaic of resource availability, which may result in landscape scale seasonal movements of terrestrial vertebrates between adjacent forest types. Yet the lateral movements of terrestrial vertebrates between hydrologically distinct neighbouring forest types exhibiting staggered resource availability remains poorly understood, despite the important implications of this spatial dynamic for the ecology and conservation of forest wildlife. We examined the hypothesis of seasonal movements between two adjacent forest types at two contiguous sustainable-use forest reserves in Western Brazilian Amazonia, investigating the effects of water level, landscape and anthropogenic disturbance on the overall species richness, composition, and abundance of nine major vertebrate trophic guilds. Species richness differed in neighboring terra firme forests between the high-and low-water phases of the flood pulse and terra firme forests were more species rich than várzea forests. There were clear differences in species composition between both forest types and seasons. Generalized Linear Models showed that water level was the main factor explaining aggregate abundance of all species and three trophic guilds. Anthropogenic disturbance and geographic setting of camera trap stations, including distance to the nearest urban center, the number of residents of the nearest community, elevation and the surrounding area of várzea of each camera trap station, had a variety of effects on the terrestrial vertebrate assemblage. Overall vertebrate biomass increased with distance from the nearest urban center. Our results indicate that the persistence of viable populations of large terrestrial vertebrates adjacent to major Amazonian rivers requires large, wellconnected forest landscapes encompassing different forest types to ensure large-scale lateral movements by forest wildlife.