Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The vertical flow constructed wetlands (VFCW) are attractive systems in the context of on site wastewater treatment, enabling removal of organics and solids and nitrification. However, the satisfactory performance of these reactors depends, in addition to factors such as organic rates and applied hydraulic rates, of hydrodynamic characteristics. Therefore, performance studies and influence hydrodynamic characteristics of VFCW in wastewater treatment are important. The aim of this study was to evaluate the performance of a domestic wastewater treatment system in full scale with a septic tank followed by a VFCW planted with Heliconia psittacorum in nitrification and removal of organics and solids. The septic tank (V = 3.39 m3) was used in primary treatment, and the VFCW (24.5 m2 of surface area) was used in secondary treatment of domestic wastewater. Two operational phases had been evaluated: Phase I Hydraulic load (HL) applied in VFCW was 52.38 mm/d, fragmenting in 4 pulses per day (375 L each pulse); Phase II HL was 54.54 mm/d, with 8 pulses per day (187.5 L each pulse). Besides the variation of influent flow also occurred variation in inflow concentrations, which was higher in phase I. Hydrodynamic tests were performed during the plant development and in different operating conditions using as tracer rhodamine WT. In addition, physical-chemical and biological analyses of wastewater treatment were carried out by means of grab samples. The result of 5 months of operation showed: (i) The operating conditions made possible the micro-organisms adaptation of system (septic tank + VFCW) in domestic wastewater treatment; (ii) With respect to hydrodynamic characteristics of VFCW, it was identified trend of the flow to complete mixing. The average hydraulic retention time (ṫ) was 20 min before planting macrophytes (at the beginning of operation), 17 min after 93 days of plantation and 22 min after 120 days of plantation. When comparing different volumes of pulses, it was found that the application of lower volume pulses (fragmenting daily HL in 8 pulses) provided greater ṫ (26 min); (iii) With respect to performance of the system, the septic tank showed average removal efficiencies of 29%, 46% and 31% for COD, BOD and SS, respectively in phase I and 44%, 45% and 65% for COD , BOD and SS, respectively, during phase II; The VFCW, during phase I, subject to loading of 30.58 g COD/m2.d, 14.54 g BOD/m2.d, 13.11 g SS/m2.d and 3.93 g NH4+-N/m2.d showed an average removal efficiency of 40%, 40%, 32% and 44% for COD, BOD, SS and NH4+-N respectively. In the phase II, the fragmenting of HL in 8 pulses improved the VFCW performance, subjected to loads of 16.87 g COD/m2.d, 8.18 g BOD/m2.d, 4.21 g SS/m2.d and 2.75 g NH4+-N/m2.d, the VFCW had average removal efficiencies of 55%, 61%, 38% and 51% for COD, BOD, SS and NH4+-N, respectively, and, at the end of phase II averaged 58% NH4+-N influent was converted to NO3--N in VFCW. / Os wetlands construídos de fluxo vertical (WCFV) são atrativos no âmbito do tratamento descentralizado de esgotos, possibilitando remoção de matéria orgânica carbonácea e sólidos e a nitrificação. Contudo, o desempenho satisfatório desses reatores depende, além de fatores como cargas orgânicas e taxas hidráulicas aplicadas, das características hidrodinâmicas. Por essa razão, estudos de desempenho e da influência das características hidrodinâmicas de WCFV no tratamento de efluentes são importantes. O objetivo deste estudo foi avaliar o desempenho de um sistema de tratamento de esgoto doméstico em escala real composto por tanque séptico seguido de WCFV, plantado com a macrófita Heliconia psittacorum, na nitrificação e remoção de matéria orgânica carbonácea e sólidos. O tanque séptico (V = 3,39 m3) foi empregado no tratamento primário, e o WCFV (24,5 m2 de área superficial) foi utilizado no tratamento secundário dos esgotos. Foram avaliadas duas fases operacionais: Fase I com taxa de aplicação hidráulica (TAH) no WCFV de 52,38 mm/d, distribuída em 4 pulsos por dia (média de 375 L cada pulso); Fase II com TAH de 54,54 mm/d, sendo 8 pulsos por dia (média de 187,5 L cada pulso). Além da variação da vazão afluente, ocorreu também variação das concentrações afluentes, as quais foram mais elevadas na fase I. Foram realizados testes hidrodinâmicos no decorrer do desenvolvimento das macrófitas e em diferentes condições operacionais, utilizando como traçador a rodamina WT. Além disso, foram realizadas análises físico-químicas e bacteriológicas do efluente, por meio de amostragens pontuais. Com base nos resultados dos 5 primeiros meses de operação, conclui-se que: (i) As condições operacionais possibilitaram a adaptação dos micro-organismos do sistema (tanque séptico + WCFV) ao tratamento de esgoto doméstico; (ii) Quanto às características hidrodinâmicas do WCFV, foi identificado tendência do escoamento ao regime de mistura completa. O tempo médio de detenção hidráulica (ṫ) foi de 20 min antes do transplantio das macrófitas (no início de operação), de 17 min decorridos 93 dias do transplantio e, de 22 min, decorridos 121 dias do transplantio. Ao comparar volumes de pulsos diferentes, foi constatado que a aplicação de pulsos de menor volume (fracionamento da TAH diária em 8 pulsos) proporcionam maior ṫ (26 min); (iii) Quanto ao desempenho do sistema, o tanque séptico apresentou eficiências de remoção médias de 29%, 46% e 31% para DQO, DBO e SS, respectivamente na fase I e de 44%, 45% e 65% para DQO, DBO e SS, respectivamente, durante a fase II. O WCFV, durante a fase I, submetido a carregamentos de 30,58 g DQO/m2.d, 14,54 g DBO/m2.d, 13,11 g SS/m2.d e 3,93 g N-NH4+/m2.d, apresentou eficiências de remoção médias de 40%, 40%, 32% e 44%, para DQO, DBO, SS e N-NH4+, respectivamente. Já na fase II, o fracionamento da TAH diária de projeto em 8 pulsos possibilitou melhoria no desempenho do WCFV, sendo que, submetido a cargas de 16,87 g DQO/m2.d, 8,18 g DBO/m2.d, 4,21 g SS/m2.d e 2,75 g N-NH4+/m2.d, o WCFV apresentou eficiências médias de remoção de 55%, 61%, 38% e 51% para DQO, DBO, SS e N-NH4+, respectivamente, sendo que, no final da fase II em média 58% do N-NH4+ afluente foi convertido em N-NO3- no WCFV.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/7916 |
| Date | 07 April 2016 |
| Creators | Decezaro, Samara Terezinha |
| Contributors | Wolff, Delmira Beatriz, Silveira, Andressa de Oliveira, Sezerino, Pablo Heleno |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, UFSM, BR, Engenharia Civil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 300100000003, 400, 500, 300, 500, 300, d1ae57f3-3689-43b6-951b-a0d592339b75, 3a7f6933-928d-4c35-ab6f-95cb4fca8cab, 6ea6603a-15d9-481f-92e0-2d38f38f8154, a171b16b-4b11-4f08-9ca1-3c9ddb00c174 |
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