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Curso JTE - Artigo 3 - Princípios Básicos dos Jardins de Tratamento

Os Jardins de Tratamento de Efluentes (JTE) representam uma solução sustentável e eficiente para o tratamento de águas residuais, inspirada em processos naturais. Para entender plenamente como esses sistemas funcionam e sua eficácia, é essencial explorar os princípios básicos que governam sua operação. Este artigo fornecerá uma visão detalhada dos processos físicos, químicos e biológicos que ocorrem nos JTEs, destacando sua importância para o tratamento de efluentes.

Sumário do Artigo:


Hidrologia: A Base do Funcionamento dos JTEs

Imagem de um jardim em funcionamento a anos e a alimentação do Jardim Vertical de Fluxo SubSuperficial Descendente.
Imagem de um jardim em funcionamento a anos e a alimentação do Jardim Vertical de Fluxo SubSuperficial Descendente.

A hidrologia é o coração dos Jardins de Tratamento. Ela se refere ao movimento e à distribuição da água dentro do sistema. A gestão adequada da hidrologia garante que a água residual passe pelo JTE a uma taxa que maximize o contato com os componentes de tratamento, permitindo a remoção eficaz de poluentes.

Existem dois principais tipos de fluxo utilizados nos JTEs:

  • Fluxo Horizontal: A água se move horizontalmente através do leito de substrato, permitindo um contato prolongado com as plantas e microrganismos.

  • Fluxo Vertical: A água é distribuída de cima para baixo, proporcionando uma maior oxigenação e eficiência na remoção de poluentes.

Substrato: A Base para os Processos de Tratamento

Imagem de um Jardim da Ecclo em construção na fase de espalhamento do substrato.
Imagem de um Jardim da Ecclo em construção na fase de espalhamento do substrato.

O substrato nos JTEs, que pode incluir areia, cascalho, solos e materiais orgânicos, serve como suporte para as plantas e microrganismos. Ele desempenha um papel crucial na filtragem física de sólidos suspensos e na adsorção de poluentes. Além disso, o substrato facilita processos biológicos e químicos que degradam e transformam os contaminantes.

Tipos de Substrato:

  • Areia e Cascalho: Comuns em sistemas de fluxo vertical, ajudam na filtração e suportam a vegetação.

  • Solos Argilosos: Utilizados em sistemas de fluxo horizontal, têm alta capacidade de adsorção de poluentes.

  • Materiais Orgânicos: Como turfa ou composto, podem ser usados para aumentar a atividade microbiana.

Vantagens dos Diferentes Substratos:

  • Areia e Cascalho: Melhor oxigenação e menor risco de entupimento.

  • Solos Argilosos: Maior retenção de poluentes e nutrientes.

  • Materiais Orgânicos: Melhor suporte para microrganismos decompositores.

Vegetação: O Papel das Plantas no Tratamento

As plantas nos JTEs não apenas embelezam o sistema, mas também desempenham funções vitais no tratamento de efluentes. Elas ajudam na oxigenação do substrato, absorvem nutrientes e contaminantes, e fornecem habitat para microrganismos benéficos.

Funções das Plantas:

  • Oxigenação: As raízes das plantas liberam oxigênio no substrato, promovendo condições aeróbicas que favorecem a degradação biológica.

  • Absorção de Nutrientes: Plantas absorvem nutrientes como nitrogênio e fósforo, que são essenciais para seu crescimento, ajudando a remover esses elementos da água residual.

  • Suporte para Microrganismos: As raízes das plantas fornecem uma superfície para a colonização de biofilmes microbianos, que são essenciais para a decomposição de poluentes.

Escolha da Vegetação:

  • Plantas Emergentes: Como a taboa (Typha spp.) e o junco (Juncus spp.), são eficazes na remoção de nutrientes e estabilização do substrato.

  • Plantas Flutuantes: Como a lentilha-d'água (Lemna spp.), ajudam a sombreamento e remoção de nutrientes.

  • Plantas Submersas: Como a elódea (Elodea spp.), contribuem para a oxigenação e habitat de microrganismos.


um infográfico mostrando os diferentes tipos de plantas aquáticas: anfíbias, emergente, flutuante fixa, flutuante livre, epífita,  submersa livre, submersa fixa
Infográfico demosntrando os diferentes tipos de plantas aquáticas.

Microrganismos: Os Trabalhadores Invisíveis

Os microrganismos são os principais responsáveis pelos processos de tratamento nos JTEs. Eles decompõem a matéria orgânica e transformam poluentes em formas menos nocivas. Esses processos ocorrem tanto em condições aeróbicas (com oxigênio) quanto anaeróbicas (sem oxigênio).

Principais Processos Microbiológicos:

  • Decomposição Aeróbica: Bactérias aeróbicas degradam matéria orgânica em presença de oxigênio, produzindo dióxido de carbono e água.

  • Decomposição Anaeróbica: Em ausência de oxigênio, bactérias anaeróbicas decompõem a matéria orgânica, resultando em biogás (metano e dióxido de carbono) e outros subprodutos.

  • Nitrificação e Desnitrificação: Microrganismos específicos convertem amônia em nitratos (nitrificação) e, subsequentemente, em gás nitrogênio (desnitrificação), removendo nitrogênio da água residual.

Importância da Biodiversidade Microbiana: A diversidade microbiana é crucial para a eficiência dos JTEs. Diferentes espécies de microrganismos têm diferentes capacidades de degradação e remoção de poluentes. Manter um ambiente que suporte uma ampla gama de microrganismos pode melhorar a resiliência e eficácia do sistema.


Raiz de uma planta retirada de um Jardim de Tratamento
Raiz de uma planta retirada de um Jardim de Tratamento

Processos Químicos e Físicos Adicionais

Além dos processos biológicos, os JTEs utilizam uma variedade de reações químicas e processos físicos para tratar a água residual. Estes incluem:

  • Precipitação Química: Formação de compostos insolúveis que se depositam no substrato.

  • Troca Iônica: Substituição de íons indesejáveis por íons menos nocivos presentes no substrato.

  • Filtração Física: Remoção de sólidos suspensos e coloidais através de barreiras físicas.

Precipitação Química: A precipitação química é um processo onde substâncias dissolvidas na água reagem para formar sólidos insolúveis. Esse processo é utilizado, por exemplo, para a remoção de fosfatos através da adição de sais de ferro ou alumínio.

Troca Iônica: O substrato pode ser tratado ou modificado para facilitar a troca iônica, onde íons contaminantes são removidos da água e substituídos por íons inofensivos presentes no substrato.

Filtração Física: A filtração física é essencial para remover partículas suspensas e coloidais. Este processo é particularmente importante no pré-tratamento de efluentes com alta carga de sólidos.

Um Jardim de Tratamento no Brasil com diferentes espécies de vegetação
Um Jardim de Tratamento no Brasil com uma variedade de espécies de vegetação

Conclusão: Princípios Básicos Jardins de Tratamento

Os Jardins de Tratamento de Efluentes são sistemas complexos e integrados que utilizam princípios hidrológicos, substratos, vegetação e microrganismos para tratar águas residuais de maneira eficaz. Compreender esses princípios básicos é fundamental para projetar, operar e manter JTEs que sejam sustentáveis e eficientes. Ao explorar esses processos em profundidade, os próximos artigos da série continuarão a educar e fornecer insights valiosos sobre como maximizar o potencial dos JTEs.

 

Esse é o terceiro artigo do Curso: Jardins de Tratamento. Fique conosco e descubra como os Jardins de Tratamento de Efluentes podem transformar a gestão da água em uma história de sustentabilidade e equilíbrio.

Artigos da Série:

  1. Introdução aos Jardins de Tratamento de Efluentes

  2. História e Evolução dos Wetlands e Jardins de Tratamentos

  3. Princípios Básicos dos Jardins de Tratamento

  4. Tipos de Jardins de Tratamentos

  5. Componentes dos JTES: Hidrologia - Elemento Essencial para a Eficácia

  6. Componentes dos JTES: Substratos - A Base para um Tratamento Eficaz

  7. Componentes dos JTES: Vegetação - Escolha e Manejo para Máxima Eficácia

  8. Processos de Tratamento de Efluentes em Jardins e desempenho

  9. Design Geral e Dimensionamento dos Jardins de Tratamento de Efluentes (JTEs)

  10. Aplicações Industriais dos Jardins de Tratamento

  11. Manutenção e Monitoramento de Jardins de Tratamento

  12. Desafios e Soluções em Jardins de Tratamento

  13. Impacto Ambiental e Sustentabilidade dos Jardins de Tratamento

 

Este artigo foi baseado no conhecimento dos especialistas da Ecclo e em uma vasta revisão da literatura especializada. As fontes de referência incluem trabalhos fundamentais e atualizados na área de tratamento de águas residuais utilizando Jardins de Tratamento. A seguir, apresentamos a lista de referências bibliográficas que embasaram este estudo e contribuíram para a profundidade e precisão das informações apresentadas:

  1. Stefanakis, A. I., Akratos, C. S., & Tsihrintzis, V. A. (2014). Vertical Flow Constructed Wetlands: Eco-engineering Systems for Wastewater and Sludge Treatment. Elsevier. DOI: 10.1016/B978-0-12-404612-2.00001-5.

  2. von Sperling, M., & Sezerino, P. H. (2018). Boletim Wetlands Brasil - Edição Especial: Dimensionamento de Wetlands Construídos no Brasil. Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Estações Sustentáveis de Tratamento de Esgoto.

  3. Sezerino, P. H., et al. (2018). Wetlands Brasil: Experiências Brasileiras. Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Estações Sustentáveis de Tratamento de Esgoto.

  4. Alexandros Stefanakis, et al. (2019). Introduction to Constructed Wetlands. ResearchGate. Disponível em: https://www.researchgate.net/publication/288194309_Introduction_to_Constructed_Wetlands.

  5. Vymazal, J. (2022). The Historical Development of Constructed Wetlands for Wastewater Treatment. Land, 11(2), 174. https://doi.org/10.3390/land11020174

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