Pós-tratamento de efluente de reator anaeróbio utilizando wetlands e filtração lenta na remoção de metais potencialmente tóxicos

Abstract

A crescente pressão sobre os recursos hídricos e a necessidade de ampliar alternativas para o reúso de água têm reforçado a importância do desenvolvimento de sistemas de tratamento de efluentes com maior eficiência e menor custo operacional. Nesse contexto, este trabalho avaliou em escala piloto, o desempenho de um sistema de pós-tratamento de efluente de reator anaeróbio composto por wetlands construídos de fluxo vertical (WCFV) associados à dupla filtração lenta, com foco na remoção de parâmetros físico-químicos e de metais potencialmente tóxicos. O sistema foi constituído por dois WCFV preenchidos com camadas de areia e cascalho e Juncus spp., seguidos por uma etapa de dupla filtração lenta (DF) com materiais filtrantes de areia, carvão ativado e clinoptilolita. Foram avaliadas três taxas de aplicação hidráulica (TAH), sendo: 200, 400 e 600 mm·d⁻¹. Para os parâmetros físico-químicos, o sistema apresentou bom desempenho nas três condições operacionais, sem diferenças significativas no efluente final entre as TAH avaliadas. Considerando o sistema WCFV e DF, as remoções globais variaram de 88,2 a 93,2% para DQO, de 91,2 a 97,2% para DBO, de 68,4 a 93,0% para turbidez, de 86,2 a 98,1% para fósforo total, de 90,0 a 96,2% para nitrogênio total, de 92,4 a 97,1% para nitrogênio amoniacal e de 86,2 a mais de 96% para fenóis. Para os metais potencialmente tóxicos, a influência da TAH foi mais evidente. Na condição de 200 mm·d⁻¹, as remoções globais foram de 91,0% para Cd, 94,2% para Pb, 91,0% para Cr, 91,8% para Ni e 92,6% para Cu. Em 400 mm·d⁻¹, as remoções permaneceram elevadas, porém menores, variando de 78,9 a 90,6%. Já em 600 mm·d⁻¹, os valores ficaram entre 60,4 e 75,7%, mostrando que o aumento da carga hidráulica afetou diretamente os mecanismos de remoção desses elementos no sistema. De modo geral, a associação entre WCFV e DF lenta mostrou-se promissora para o pós-tratamento de efluentes anaeróbios, com potencial para remoção de efluentes contaminados com metais e indicando potencial de aplicação do efluente tratado em estratégias de reúso agrícola, conforme os critérios estabelecidos pela legislação do Estado do Paraná.

The increasing pressure on water resources and the need to expand alternatives for water reuse have reinforced the importance of developing wastewater treatment systems with higher efficiency and lower operating costs. In this context, this study evaluated, at pilot scale, the performance of a post-treatment system for anaerobic reactor effluent composed of vertical flow constructed wetlands (VFCW) associated with double slow filtration, focusing on the removal of physicochemical parameters and potentially toxic metals. The system consisted of two VFCW units filled with layers of sand and gravel and planted with Juncus spp., followed by a double slow filtration (DF) stage using sand, activated carbon and clinoptilolite as filter media. Three hydraulic loading rates (HLR) were evaluated: 200, 400 and 600 mm·d⁻¹. For the physicochemical parameters, the system showed good performance under the three operational conditions, with no significant differences in the final effluent among the evaluated HLR. Considering the VFCW and DF system, global removals ranged from 88.2 to 93.2% for COD, 91.2 to 97.2% for BOD, 68.4 to 93.0% for turbidity, 86.2 to 98.1% for total phosphorus, 90.0 to 96.2% for total nitrogen, 92.4 to 97.1% for ammoniacal nitrogen and 86.2 to more than 96% for phenols. For potentially toxic metals, the influence of HLR was more evident. At 200 mm·d⁻¹, global removals were 91.0% for Cd, 94.2% for Pb, 91.0% for Cr, 91.8% for Ni and 92.6% for Cu. At 400 mm·d⁻¹, removals remained high, although lower, ranging from 78.9 to 90.6%. At 600 mm·d⁻¹, removal values ranged from 60.4 to 75.7%, showing that the increase in hydraulic loading directly affected the removal mechanisms of these elements in the system. Overall, the association between VFCW and double slow filtration proved to be promising for the post-treatment of anaerobic effluents, with potential for the removal of metal-contaminated effluents and for the application of the treated effluent in agricultural reuse strategies, according to the criteria established by the legislation of the State of Paraná.