Este trabalho contém uma revisão bibliográfica relativa à eficiência de wetlands construídas para a remoção de nitrogênio total e fósforo total. Também foram revisados diversos modelos matemáticos para a simulação desta remoção e foi efetuada uma análise crítica destes modelos. Foram empregados dados de domínio público da eficiência de remoção de nutrientes por wetlands construídas de fluxo superficial. Estes dados foram analisados procurando-se calibrar um modelo matemático para a simulação da eficiência de remoção. Observou-se, porém, que estes dados apresentam comportamento bastante complexo, sendo que, por vezes, a eficiência de remoção medida apresenta valores negativos. Partiu-se então para uma abordagem estatística destes dados, a qual poderá servir para a avaliação do risco de ocorrência de desempenho insatisfatório envolvido no dimensionamento de wetlands construídas. / This work presents a bibliographic review about the efficiency of constructed wetlands to remove total nitrogen and total phosphorus. Also many mathematics models to simulate this removal were reviewed and a critical analysis of these models was carried out. Public domain data about the removal efficiency of nutrients by constructed wetlands of surface flux were used. These data were analyzed in order to fit a mathematical model to simulate the removal efficiency. However it was found that these data present a complex behavior, including the occurrence of negative values. A statistical approach of these data was then carried out as an attempt to assess the risk of unsatisfactory performance involved in the design of constructed wetlands.

Este trabalho contém uma revisão bibliográfica relativa à eficiência de wetlands construídas para a remoção de nitrogênio total e fósforo total. Também foram revisados diversos modelos matemáticos para a simulação desta remoção e foi efetuada uma análise crítica destes modelos. Foram empregados dados de domínio público da eficiência de remoção de nutrientes por wetlands construídas de fluxo superficial. Estes dados foram analisados procurando-se calibrar um modelo matemático para a simulação da eficiência de remoção. Observou-se, porém, que estes dados apresentam comportamento bastante complexo, sendo que, por vezes, a eficiência de remoção medida apresenta valores negativos. Partiu-se então para uma abordagem estatística destes dados, a qual poderá servir para a avaliação do risco de ocorrência de desempenho insatisfatório envolvido no dimensionamento de wetlands construídas. / This work presents a bibliographic review about the efficiency of constructed wetlands to remove total nitrogen and total phosphorus. Also many mathematics models to simulate this removal were reviewed and a critical analysis of these models was carried out. Public domain data about the removal efficiency of nutrients by constructed wetlands of surface flux were used. These data were analyzed in order to fit a mathematical model to simulate the removal efficiency. However it was found that these data present a complex behavior, including the occurrence of negative values. A statistical approach of these data was then carried out as an attempt to assess the risk of unsatisfactory performance involved in the design of constructed wetlands.

A redução dos impactos da poluição difusa é ainda pouco explorada no Brasil, havendo ausência de critérios legais quanto à sua mitigação. Contudo, na esfera científica o seu impacto é reconhecido. Seguindo evidências de que há uma carência no tratamento de poluição difusa no país, este trabalho se propõe a analisar wetlands construídas como medidas de controle de poluição difusa, através de modelagens, para 4 áreas na bacia do córrego do Mineirinho. A exploração dessa proposta se deu por três abordagens paralelas. Na primeira, as wetlands foram projetadas para tratar o escoamento superficial de uma chuva crítica, de 61 minutos. Na segunda abordagem, foi utilizada uma chuva crítica de 24 horas de duração. Na terceira, utilizou-se o índice de precipitação anual. O escoamento superficial foi calculado conforme os coeficientes de runoff. Atribuíram-se valores de concentrações médias de evento para DBO e Fósforo aos tipos de uso e ocupação, obtendo-se concentrações médias nas águas pluviais a serem tratadas. O modelo P-k-C* foi empregado na primeira e terceira abordagens, para dimensionar os sistemas com base no desempenho de remoção de cargas. Os resultados obtidos demonstraram a aptidão dos sistemas em reduzir cargas e/ou concentrações na bacia, apresentando como principal limitação técnica o espaço demandado para sua implantação. Houve influência majoritária da infiltração na remoção de cargas, que agiu em conjunto com o decaimento de poluentes ao longo dos sistemas. Na primeira abordagem, o modelo P-k-C* apresentou limitações em prever o desempenho dos sistemas por não comportar vazões variáveis. A segunda abordagem foi a mais simples, baseada apenas no armazenamento do evento crítico, entretanto, há uma carência de relações empíricas traçadas experimentalmente para prever seu desempenho. A terceira abordagem se mostrou a mais adequada ao modelo P-k-C*, podendo ser aprimorada de duas formas: adaptações nas constantes cinéticas ou vazões equivalentes, a fim de descrever uma média anual de desempenho. Concluiu-se que wetlands construídas demonstram potencial para o tratamento de poluição difusa, porém há uma necessidade de estudos a fim de se adaptar as ferramentas de modelagem disponíveis. / Nonpoint source pollutions impacts are still a rarely explored theme in Brazil, in which there are no legal criteria for its treatment. Although, in the scientific sphere its impacts are well known. Following evidence that there is a lack of nonpoint source pollution treatment in Brazil, this study proposes to analyze constructed wetlands as a nonpoint source pollution control measure, through modelling, for four different areas in the Mineirinho stream watershed. This proposal was explored through three different approaches. At first, the wetlands were designed to threat a critic rainfall for flood estimation, with detailed hydrographs. On the second approach, the wetlands were design to fully contain a 24-hour critic rainfall. On the third approach, the wetlands were designed to treat the average annual rainfall. The runoff volumes were estimated by runoff coefficients, and event mean concentrations for BOD and TP were assigned to each source area, resulting in the stormwater quality estimation. The P-k-C* model was applied to calculate systems performance on the first and third approaches. The results showed the aptitude of the systems for reducing loads and concentrations in the watershed, although mainly limited by the availability of areas. Infiltration had a major hole in reducing loads, although there were also significant amounts of pollutant removed by the systems. At the first approach, the P-k-C* model presented limitations on describing stormwater treatment, because of its unsteady and intermittent characteristics. The second approach was the simplest, based on containing the whole runoff volume, but it also showed a lack of studies stablishing empiric relations to estimate its performance. The third approach was the most adequate to the P-k-C* model, which usage could be improved by two adaptations in its parameters: kinetic coefficient adaptations or the adoption of equivalent steady flows, to describe the annual wetland performance. The study concluded that constructed wetlands show great promise for treating nonpoint source pollution in the watershed, but there is a need of more studies to regionalize empiric solutions available in the scientific literature, to apply the designing techniques with greater precision.

As wetlands construídas estão entre as tecnologias eficientes recentemente comprovadas para tratamento e polimento de águas residuárias. Comparando com os sistemas convencionais de tratamento, são de baixo custo, fácil operação e manutenção. Esta pesquisa objetivou avaliar estudos de caso nacionais de utilização de wetlands para tratamento de efluentes em nível terciário com a finalidade de efetuar a remoção de nutrientes, buscando estabelecer parâmetros técnicos, operacionais e de manutenção. Foram avaliados sistemas que utilizaram como macrófita: Typha, Vetiver zizanioides L.Nash, Colocasia esculenta, Hedychium coronarium, Heliconia psittacorum, and Cyperus alternifolius; através de fluxos superficial e subsuperficial; o material filtrante foi brita e areia e o tempo de detenção hidráulica variou de 1,1 a 5 dias. Os resultados encontrados variaram de 5,6 por cento a 93,9 por cento para remoção de nitrogênio amoniacal e de 5 a 90,5 por cento para remoção de fósforo total. Constatou-se que a discrepância entre os resultados está associada ao tempo de detenção hidráulico utilizado, tipo de fluxo escolhido, material filtrante e manejo das macrófitas. Concluiu-se que a wetland construída pode ser usada como tratamento de efluentes em nível terciário para remoção de nutrientes, podendo-se afirmar que: a escolha da combinação de macrófita, material filtrante e fluxo deve ser feita de acordo com o efluente a ser tratado; não há um definição quanto ao tempo de detenção hidráulica ideal para cada sistema o que indica a necessidade de instalar pilotos para avaliação antes de implementar as estações em escala real; a poda deve ser feita respeitando o ciclo de desenvolvimento de cada espécie; é necessário realizar pesquisas que monitorem o sistema a longo prazo para avaliar o seu comportamento. / The constructed wetlands are among of the recently proven efficient technologies for treating and polishing of wastewater. Compared to conventional treatment systems, they are low cost, easily operated and maintained. This study aimed to evaluate national case studies of use of wetlands as a tertiary stage of wastewater treatment in order to make the removing of nutrients and establish technical, operational and maintenance parameters. The evaluated systems used as macrophyte: Typha, Vetiver zizanioides L.Nash, Colocasia esculenta, Hedychium coronarium, Heliconia psittacorum, and Cyperus alternifolius; through surface and subsurface flows; the filter material was gravel and sand and the hydraulic retention time ranged from 1.1 to 5 days. The results ranged from 5.6 per cent to 93.9 per cent for ammonia removal and from 5 to 90.5 per cent for total phosphorus removal. It was found that the discrepancy between the results is associated to the use of hydraulic detention time, to the type of flow, filter material and management of macrophytes. It was concluded that the constructed wetland can be used as tertiary stage of wastewater treatment for nutrients removal, it´s possible to say that: the combination between macrophyte, flow and filter material should be made in accordance with the effluent to be treated ; there is no definition as to the optimal hydraulic retention time for each system indicating the need to install a pilot treatment for evaluation before implementing the seasons full-scale; pruning should be done respecting the development cycle of each species; studies should be conducted to monitor the long-term system to evaluate their behavior.

As wetlands construídas estão entre as tecnologias eficientes recentemente comprovadas para tratamento e polimento de águas residuárias. Comparando com os sistemas convencionais de tratamento, são de baixo custo, fácil operação e manutenção. Esta pesquisa objetivou avaliar estudos de caso nacionais de utilização de wetlands para tratamento de efluentes em nível terciário com a finalidade de efetuar a remoção de nutrientes, buscando estabelecer parâmetros técnicos, operacionais e de manutenção. Foram avaliados sistemas que utilizaram como macrófita: Typha, Vetiver zizanioides L.Nash, Colocasia esculenta, Hedychium coronarium, Heliconia psittacorum, and Cyperus alternifolius; através de fluxos superficial e subsuperficial; o material filtrante foi brita e areia e o tempo de detenção hidráulica variou de 1,1 a 5 dias. Os resultados encontrados variaram de 5,6 por cento a 93,9 por cento para remoção de nitrogênio amoniacal e de 5 a 90,5 por cento para remoção de fósforo total. Constatou-se que a discrepância entre os resultados está associada ao tempo de detenção hidráulico utilizado, tipo de fluxo escolhido, material filtrante e manejo das macrófitas. Concluiu-se que a wetland construída pode ser usada como tratamento de efluentes em nível terciário para remoção de nutrientes, podendo-se afirmar que: a escolha da combinação de macrófita, material filtrante e fluxo deve ser feita de acordo com o efluente a ser tratado; não há um definição quanto ao tempo de detenção hidráulica ideal para cada sistema o que indica a necessidade de instalar pilotos para avaliação antes de implementar as estações em escala real; a poda deve ser feita respeitando o ciclo de desenvolvimento de cada espécie; é necessário realizar pesquisas que monitorem o sistema a longo prazo para avaliar o seu comportamento. / The constructed wetlands are among of the recently proven efficient technologies for treating and polishing of wastewater. Compared to conventional treatment systems, they are low cost, easily operated and maintained. This study aimed to evaluate national case studies of use of wetlands as a tertiary stage of wastewater treatment in order to make the removing of nutrients and establish technical, operational and maintenance parameters. The evaluated systems used as macrophyte: Typha, Vetiver zizanioides L.Nash, Colocasia esculenta, Hedychium coronarium, Heliconia psittacorum, and Cyperus alternifolius; through surface and subsurface flows; the filter material was gravel and sand and the hydraulic retention time ranged from 1.1 to 5 days. The results ranged from 5.6 per cent to 93.9 per cent for ammonia removal and from 5 to 90.5 per cent for total phosphorus removal. It was found that the discrepancy between the results is associated to the use of hydraulic detention time, to the type of flow, filter material and management of macrophytes. It was concluded that the constructed wetland can be used as tertiary stage of wastewater treatment for nutrients removal, it´s possible to say that: the combination between macrophyte, flow and filter material should be made in accordance with the effluent to be treated ; there is no definition as to the optimal hydraulic retention time for each system indicating the need to install a pilot treatment for evaluation before implementing the seasons full-scale; pruning should be done respecting the development cycle of each species; studies should be conducted to monitor the long-term system to evaluate their behavior.

A redução dos impactos da poluição difusa é ainda pouco explorada no Brasil, havendo ausência de critérios legais quanto à sua mitigação. Contudo, na esfera científica o seu impacto é reconhecido. Seguindo evidências de que há uma carência no tratamento de poluição difusa no país, este trabalho se propõe a analisar wetlands construídas como medidas de controle de poluição difusa, através de modelagens, para 4 áreas na bacia do córrego do Mineirinho. A exploração dessa proposta se deu por três abordagens paralelas. Na primeira, as wetlands foram projetadas para tratar o escoamento superficial de uma chuva crítica, de 61 minutos. Na segunda abordagem, foi utilizada uma chuva crítica de 24 horas de duração. Na terceira, utilizou-se o índice de precipitação anual. O escoamento superficial foi calculado conforme os coeficientes de runoff. Atribuíram-se valores de concentrações médias de evento para DBO e Fósforo aos tipos de uso e ocupação, obtendo-se concentrações médias nas águas pluviais a serem tratadas. O modelo P-k-C* foi empregado na primeira e terceira abordagens, para dimensionar os sistemas com base no desempenho de remoção de cargas. Os resultados obtidos demonstraram a aptidão dos sistemas em reduzir cargas e/ou concentrações na bacia, apresentando como principal limitação técnica o espaço demandado para sua implantação. Houve influência majoritária da infiltração na remoção de cargas, que agiu em conjunto com o decaimento de poluentes ao longo dos sistemas. Na primeira abordagem, o modelo P-k-C* apresentou limitações em prever o desempenho dos sistemas por não comportar vazões variáveis. A segunda abordagem foi a mais simples, baseada apenas no armazenamento do evento crítico, entretanto, há uma carência de relações empíricas traçadas experimentalmente para prever seu desempenho. A terceira abordagem se mostrou a mais adequada ao modelo P-k-C*, podendo ser aprimorada de duas formas: adaptações nas constantes cinéticas ou vazões equivalentes, a fim de descrever uma média anual de desempenho. Concluiu-se que wetlands construídas demonstram potencial para o tratamento de poluição difusa, porém há uma necessidade de estudos a fim de se adaptar as ferramentas de modelagem disponíveis. / Nonpoint source pollutions impacts are still a rarely explored theme in Brazil, in which there are no legal criteria for its treatment. Although, in the scientific sphere its impacts are well known. Following evidence that there is a lack of nonpoint source pollution treatment in Brazil, this study proposes to analyze constructed wetlands as a nonpoint source pollution control measure, through modelling, for four different areas in the Mineirinho stream watershed. This proposal was explored through three different approaches. At first, the wetlands were designed to threat a critic rainfall for flood estimation, with detailed hydrographs. On the second approach, the wetlands were design to fully contain a 24-hour critic rainfall. On the third approach, the wetlands were designed to treat the average annual rainfall. The runoff volumes were estimated by runoff coefficients, and event mean concentrations for BOD and TP were assigned to each source area, resulting in the stormwater quality estimation. The P-k-C* model was applied to calculate systems performance on the first and third approaches. The results showed the aptitude of the systems for reducing loads and concentrations in the watershed, although mainly limited by the availability of areas. Infiltration had a major hole in reducing loads, although there were also significant amounts of pollutant removed by the systems. At the first approach, the P-k-C* model presented limitations on describing stormwater treatment, because of its unsteady and intermittent characteristics. The second approach was the simplest, based on containing the whole runoff volume, but it also showed a lack of studies stablishing empiric relations to estimate its performance. The third approach was the most adequate to the P-k-C* model, which usage could be improved by two adaptations in its parameters: kinetic coefficient adaptations or the adoption of equivalent steady flows, to describe the annual wetland performance. The study concluded that constructed wetlands show great promise for treating nonpoint source pollution in the watershed, but there is a need of more studies to regionalize empiric solutions available in the scientific literature, to apply the designing techniques with greater precision.