Tratamento de efluentes salinos em Leito de Macr³fitas .Em Leito de Macr³fitas...

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FCUP Tratamento de efluentes salinos em Leito de Macrfitas

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AGRADECIMENTOS

Professora Dra Maria Teresa Borges por aceitar ser orientadora, por toda a ajuda,

pacincia, tempo e dedicao dispensados para o sucesso desta dissertao;

Ao Professor Dr. Antnio Fiuza por aceitar ser coorientador desta dissertao;

Ao Mestre Joo Jesus pela transmisso de conhecimentos e apoio na realizao de

todas as etapas desta dissertao e pela enorme pacincia e disponibilidade;

Ao Diretor do Departamento de Biologia da FCUP, Professor Dr. Aires Oliva Teles, por

autorizar a utilizao da galeria do Departamento;

A todos os meus amigos que fizeram parte desta etapa e contriburam para o meu

percurso acadmico. Em especial Susana, Joana, ao Joo, ao Ricardo e Fabiana

pela companhia, alegria, apoio e pacincia.

E especialmente, minha famlia - Me, Av e Irmo. Sem vocs, o meu percurso

acadmico no seria possvel. Obrigada pelo amor, pelo apoio incondicional e pela

pacincia que tiveram durante todos os estes anos.

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RESUMO

A gesto de recursos hdricos de extrema importncia e deve garantir a

sustentabilidade presente e futura. Nesta perspetiva, surgem as FitoETAR, sistemas

que utilizam no seu funcionamento processos naturais semelhantes aos das Zonas

Hmidas Naturais (ZHN) para o tratamento de guas residuais num ambiente

controlado. A caracterstica distintiva das FitoETAR o Leito de Macrfitas, constitudo

por plantas, substrato e comunidade microbiana associada, que criam o ambiente

qumico, fsico e biolgico responsvel pelo tratamento.

A atividade industrial produz efluentes caracterizados por elevadas

concentraes de nutrientes e, muitas vezes, de sal. Estes efluentes salinos impem

um novo desafio de tratamento pois o sal inibe os processos biolgicos. Assim, as

FitoETAR devem estar adaptadas para que o tratamento seja eficaz, selecionando

cuidadosamente as espcies a serem utilizadas no Leito de Macrfitas, priorizando a

utilizao de organismos adaptados presena de sal (halotolerantes e halfitos).

O presente estudo pretende avaliar a capacidade de tratamento de uma gua

residual salina por parte de trs espcies de plantas Spartina maritima, Juncus

maritimus e Arundo donax. Para o efeito, foram montados microcosmos simulando o

ambiente de um Leito de Macrfitas para verificar a remoo de nutrientes e sal da gua

residual salina. Tambm foram efetuados testes em hidroponia para confirmar o

verdadeiro papel das plantas no tratamento.

Em Leito de Macrfitas verificou-se que Arundo donax foi a espcie com melhor

performance na remoo de amnia e nitrato com 85 e 68% de remoo

respetivamente. J em hidroponia foi possvel reiterar o papel das plantas na remoo

de nutrientes Juncus maritimus foi capaz de remover amnia e nitrato

satisfatoriamente (88 e 56% respetivamente), e Spartina maritima conseguiu atingir os

89% de remoo de fosfato. Quanto remoo de sal, Spartina maritima revelou-se a

espcie mais adequada para o efeito, com um mximo de 10,4% de remoo. Verificou-

se 100% de sobrevivncia para todas as plantas.

Em concluso, as FitoETAR podero ser bastante eficazes no tratamento de

efluentes salinos se o Leito de Macrfitas tiver vrias espcies de plantas, que realizem

diferentes funes, para que o tratamento seja mais completo.

Palavras-chave: FitoETAR; gua residual salina; Remoo de nutrientes e sal; Leito

de Macrfitas; Hidroponia; Spartina maritima; Juncus maritimus; Arundo donax.

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ABSTRACT

Water resources management is very important and should ensure the present

and future sustainability. In this perspective, Constructed Wetlands (CW) appear as

systems that utilize natural processes, similar to those present in the natural wetlands,

for wastewater treatment, in a controlled environment. The distinctive feature of CW is

the planted bed, constituted by plants, substrate and microbial community, that create

the chemical, physical and biological environment responsible for the treatment.

The industrial activity produces effluents characterized by high concentrations of

nutrients and, many times, also salt. These saline effluents impose a new challenge,

since the salt inhibits the biological processes. Therefore, CW must be adapted the

species utilized in the planted bed must be subject of a careful selection, prioritizing the

salt tolerant organisms (halotolerant and halophyte).

The present study aims to evaluate a saline wastewater treatment capacity by

three plant species - Spartina maritima, Juncus maritimus e Arundo donax. So,

microcosms were assembled, simulating the planted bed environment, to verify nutrient

and salt removal. Also, hydroponic tests were carried to confirm the true role of the

plants.

In microcosms with planted bed, Arundo donax was the species with the best

ammonia and nitrate removal, with 85 and 68% of removal, respectively. In hydroponics,

it was possible to confirm the role of plants in the nutrient removal Juncus maritimus

was capable of removing ammonia and nitrate satisfactorily (88 and 56%, respectively),

and Spartina maritima reached 89% of phosphate removal. As to salt removal, Spartina

maritima revealed to be the most adequate species, with a maximum removal of 10, 4%.

Plant survival was 100% in all treatments.

In conclusion, CW may be very effective if the planted bed has various plant

species that realize different functions, so that the treatment can be more complete.

Key words: Constructed Wetlands; Saline wastewater; Nutrient and salt removal;

Planted bed; Hydroponics; Spartina maritima; Juncus maritimus; Arundo donax.

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NDICE GERAL

Agradecimentos ............................................................................................................ 1

Resumo ........................................................................................................................ 2

Abstract ........................................................................................................................ 3

ndice Geral .................................................................................................................. 4

ndice de tabelas ........................................................................................................... 6

ndice de figuras ........................................................................................................... 8

Lista de abreviaturas................................................................................................... 10

1. Introduo ............................................................................................................... 11

1.1 FitoETAR: conceitos e aplicabilidade ................................................................ 11

1.2 Tipos de Leitos de Macrfitas usados em FitoETAR ......................................... 13

1.3 Substrato dos Leitos de Macrfitas .................................................................... 16

1.4 Papel das Plantas em Leitos de Macrfitas ....................................................... 19

1.5 Papel dos Microrganismos em Leitos de Macrfitas .......................................... 21

1.6 Mecanismos de tratamento ............................................................................... 22

1.6.1 Remoo de Slidos Suspensos ................................................................ 22

1.6.2 Remoo da Matria Orgnica ................................................................... 22

1.6.3 Remoo de Compostos Azotados ............................................................. 23

1.6.4 Remoo do Fsforo .................................................................................. 24

1.7 O caso especial dos Efluentes Salinos .............................................................. 24

1.8 Objetivos ........................................................................................................... 26

2. Material e Mtodos ................................................................................................. 27

2.1 Escolha e Obteno de plantas ......................................................................... 27

2.2 Montagem Experimental .................................................................................... 29

2.2.1 Microcosmos de Leito de Macrfitas ........................................................... 29

2.2.2 Microcosmos em Hidroponia ....................................................................... 33

2.3 Condies ambientais ....................................................................................... 35

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2.4 Anlise do crescimento e sobrevivncia das plantas ......................................... 35

2.5 Mtodos analticos ............................................................................................ 36

2.6 Estatstica aplicada ................