O que são Jardins Filtrantes? by Maria Estela Ribeiro Mendes

JARDINS FILTRANTES

As plantas como agente da despoluição

São Paulo 1/1/2018

Apostila Técnica: Jardins Filtrantes®, 2ª Edição

SUMÁRIO 1.

Introdução .................................................................................................................. 3

A Phytorestore Brasil ..................................................................................................... 4

Fitorremediação: um overview ....................................................................................... 5 3.1.

O que é Fitorremediação? ..................................................................................... 5

3.2.

Gestão das Águas Urbanas .................................................................................... 8

3.3.

Processos de remoção ........................................................................................... 8

3.3.1.

Processos físicos ............................................................................................. 8

3.3.2.

Processos biológicos ....................................................................................... 8

3.4.

Redução de Parâmetros ......................................................................................... 9

3.4.1.

Carbono ....................................................................................................... 9

3.4.2.

Nitrogênio ................................................................................................... 10

3.4.3.

Fósforo ....................................................................................................... 11

3.4.4.

Enxofre........................................................................................................ 12

3.4.5.

Sólidos Suspensos ........................................................................................ 13

Jardins FIltrantes® ..................................................................................................... 14 Os Cinco Princípios de Projeto (5P) ....................................................................... 14 4.1.

Composição dos Jardins Filtrantes® ..................................................................... 14

4.1.1.

Tanque de recebimento e aeração ................................................................. 14

4.1.2.

Impermeabilização ....................................................................................... 15

4.1.3.

Malha hidráulica .......................................................................................... 16

4.1.4.

Substrato (meio suporte, ou leito filtrante) ....................................................... 16

4.1.5.

Plantas ........................................................................................................ 17

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Apostila Técnica: Jardins Filtrantes®, 2ª Edição 4.2.

4.2.1.

Filtro vertical ................................................................................................ 20

4.2.2.

Filtro horizontal ............................................................................................ 21

4.2.3.

Lagoa plantada............................................................................................ 22

4.2.4.

Biovaleta ..................................................................................................... 23

4.2.5.

Filtro pluvial................................................................................................. 23

4.3.

Aplicações para Tratamento ................................................................................. 24

4.3.1.

Tratamento de efluentes domésticos ............................................................... 24

4.3.2.

Tratamento de efluentes industriais ................................................................. 28

4.3.3.

Tratamento de lodo ...................................................................................... 28

4.3.4.

Manejo e melhoria da qualidade de águas pluviais.......................................... 29

4.3.5.

Recuperação da qualidade de corpos hídricos................................................. 30

4.4. 5.

Tipologias dos Filtros ........................................................................................... 19

Vantagens e Diferenciais ...................................................................................... 30

Cases ....................................................................................................................... 32 5.1.

Indústria Farmacêutica......................................................................................... 32

5.2.

Ecoparque Industrial ............................................................................................ 34 Referências Bibliográficas ..................................................................................... 36 Bibliografia Indicada ........................................................................................... 37

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INTRODUÇÃO Estética com eficiência. A Phytorestore Brasil oferece soluções globais no tratamento de efluentes, através de paisagismo multifuncional.

Uma crise, independentemente de sua natureza, apresenta-se simultaneamente como uma ameaça ao convencional e uma oportunidade ao progresso. Ela abala o status quo, obrigando-nos a pensar diferente. Essa é a nossa chance de inovar. Precisamos impulsionar uma cultura que embase novos valores em nossas escolhas, intrínsecos a um raciocínio político e estratégico nas organizações, garantindo a permanência no mercado e a valorização de uma marca. A responsabilidade com o meio ambiente se impõe como uma exigência incontornável tanto do ponto de vista do consumidor quanto da legislação ambiental. Em sintonia com esta demanda, a Phytorestore Brasil oferece uma solução ecológica e sustentável que garante eficiência operacional com economia significativa de custo. Através da fitorremediação, oferecemos o tratamento natural de efluentes industriais, sanitários, solos contaminados e corpos hídricos. Nossa gama de soluções se estende à drenagem pluvial, água de reuso, tratamento de lodo e recuperação da biodiversidade local. Nossos Jardins Filtrantes® são projetos exclusivos de paisagismo multifuncional que integram diferentes filtros compostos por plantas nativas ou adaptadas capazes de degradar poluentes. Além de resistentes e de fácil gestão, nossos jardins oferecem uma série de benefícios frente a tratamentos convencionais, como a não utilização de produtos químicos, nenhuma geração de lodo, baixo consumo de energia e emissão de CO2. Encurta substancialmente o tempo de implantação do projeto assim como o tempo de tratamento. Minimiza os riscos ambientais por tratar-se de uma solução baseada na própria natureza. A ausência de odores desagradáveis e os devidos cuidados para não favorecer a proliferação de mosquitos, proporcionam biotas favoráveis ao convívio e à contemplação. Em outras palavras, os Jardins Filtrantes® proporcionam eficiência, valor paisagístico, social, arquitetônico e ambiental. A meta da Phytorestore Brasil é oferecer uma solução end-to-end, por isso contamos sempre que necessário com parcerias estratégicas e tecnologias complementares. Estar na vanguarda dessa transição minimiza os riscos de futuros impactos e seus custos financeiros, sociais e ambientais. A adoção dessa consciência garante solidez no crescimento, credibilidade do mercado e melhores resultados a médio e longo prazo. PHYTORESTORE BRASIL contato@phytorestore.com.br | +55 (11) 2626-7339 Av. Brigadeiro Faria Lima, 3015, 14º Andar, CJ. 141, São Paulo/SP CEP 01452-000 BRASIL

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A PHYTORESTORE BRASIL

A Phytorestore é hoje, uma empresa atuante em nível internacional, possuindo escritórios na Europa, América Latina e Ásia. Com mais de 500 projetos implantados por diversas regiões do globo, e uma sólida experiência e know-how de mais de 25 anos de pesquisas. THIERRY JACQUET, engenheiro, arquiteto-urbanista, pesquisador, fundador e presidente da Phytorestore iniciou seus estudos em fitorremediação junto a INRA e CNRS Centro Nacional Pesquisa Científica. O expert e sua equipe na sede francesa atuam como centro difusor das bases da biotecnologia, que é continuamente desenvolvida e adaptada de forma específica para atender as diferentes demandas de efluentes industriais de cada cliente. A Phytorestore Brasil, fundada em 2010 já conta com projetos implantados em todas as regiões do país. Para desenvolvimento dos projetos, a Phytorestore Brasil conta com um quadro de colaboradores treinados por Thierry Jacquet e especializados com notável conhecimento teórico e prático específico sobre o tratamento por fitorremediação, de forma a possibilitar o desenvolvimento das atividades de forma coordenada, integrada, segura, tecnicamente aceitável e a custos aceitáveis para obtenção dos objetivos propostos. Fontes de estudo, pesquisa e parceria da matriz Francesa:

French National Institute for Agricultural Research

Centre National de la Recherche Scientifique

Fudan University Shanghai

Desde seu estabelecimento em território brasileiro, a Phytorestore Brasil tem buscado estabelecer contatos e parcerias para difusão da tecnologia francesa em fitorremediação junto às organizações de credibilidade do meio. Parcerias para pesquisa e desenvolvimento no Brasil:

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FITORREMEDIAÇÃO: UM OVERVIEW As aplicações da técnica de fitorremediação em sistemas projetados são conhecidas como constructed wetlands, que podem ser traduzidos como sistemas alagados construídos.

3.1. O QUE É FITORREMEDIAÇÃO? A fitorremediação é uma técnica que explora a propriedade de interação entre as bactérias localizadas nos rizomas das plantas e os diferentes tipos de contaminantes (orgânicos e inorgânicos). Consiste basicamente no uso de plantas para remover, reduzir ou imobilizar contaminantes presentes na água, no solo e no ar. Essa interação promove transformações químicas nas moléculas que resultam em formas não tóxicas, ou seja, inofensivas ao ecossistema (MENDES; PINA, 2017). Os processos naturais atuam na depuração das águas de forma espontânea, influenciado diretamente na manutenção de sua qualidade. Desde a Revolução Industrial no século XVIII, a desenfreada urbanização das cidades vem exercendo grande pressão sobre os recursos naturais ultrapassando a capacidade natural de recuperação do meio. Os processos naturais através de sistemas fitorremediadores vem sendo aprimorados afim de potencializar a capacidade que o meio ambiente tem de controlar a poluição. Ou seja, as interações físicas, químicas e biológicas presentes entre solo, plantas e microrganismos são otimizadas à um nível “ótimo”, suficiente para promover a redução de substâncias indicadoras de poluição. A fitorremediação possui cinco mecanismos de interação com os contaminantes orgânicos e inorgânicos do meio, são eles (1) fitoextração, (2) fitodegradação, (3) fitovolatização, (4) fitoestimulação e (5) fitoestabilização. A fitoextração é o mecanismo de remediação no qual as plantas têm a capacidade de acumular em seus tecidos contaminantes extraídos do solo, água ou ar, sem degradá-los. Dessa forma, as espécies são plantadas e posteriormente colhidas, visando eliminar as substâncias tóxicas do local. O destino do material contaminado varia com a capacidade de bioacumulação da planta e do risco ambiental representado. Dependendo do caso, o tecido vegetal pode ser incinerado, depositado em aterro, coprocessado na fabricação de cimento, ou, em caso de aproveitamento, utilizado para produção de fibras e móveis. Existe uma variação do

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Apostila Técnica: Jardins Filtrantes®, 2ª Edição processo de fitoextração, caracterizado pelo acúmulo de contaminantes apenas nas raízes, denominado rizofiltração. Esse mecanismo é aplicado na remoção de contaminantes inorgânicos ― metais como Ag, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mn, Mo, Ni, Pb, Zn e os radionuclídeos. A fitodegradação é o processo de remediação no qual as plantas têm capacidade de absorver e metabolizar os poluentes através das propriedades de hidrofobicidade (grau de mistura com a água), solubilidade (capacidade de dissolver em líquido) e polaridade (cargas elétricas). Esse mecanismo é aplicado na remediação de compostos orgânicos fazendo uso de diversas espécies de plantas aquáticas (macrófitas). A fitovolatização é o processo de remediação no qual ocorre a transformação de poluentes em estado sólido ou líquido para estado gasoso, o que pode ser ambientalmente menos impactante. A volatização pode ocorrer pela biodegradação na rizosfera ou o poluente pode ser absorvido pela planta, e após passar por diversos processos metabólicos internos, é liberado através da superfície da folha. Esse mecanismo é aplicado no controle hídrico para contenção de contaminantes (pluma de contaminação), fazendo uso de espécies como Populus e Gossypium, capazes de absorver grandes quantidades de água. O quarto mecanismo, denominado de fitoestimulação é o processo no qual os microrganismos associados e/ou beneficiados pela presença vegetal (simbiose), estão envolvidos direta ou indiretamente na degradação dos contaminantes. A variação desse processo é chamada de rizodegradação, pois ocorre nas raízes, muitas vezes as condições na rizosfera são favoráveis devido a aeração, umidade e exsudatos (açucares, ácidos orgânicos, aminoácidos, enzimas) que favorecem o crescimento de microrganismos, inclusive pode apresentar uma contagem até cem vezes maior do que em áreas sem influência de raízes. A aplicação desse processo é adequada para controle de contaminantes orgânicos Por fim, o mecanismo de fitoestabilização pode ocorrer em três formas: (1) física, (2) química, (3) físico-química. Na fitoestabilização física, o processo ocorre devido a simples presença do vegetal, que funciona como uma barragem contra erosão superficial e a lixiviação do poluente. Na fitoestabilização química, o processo ocorre por meio de mudança química da zona das raízes e consequente alteração química do contaminante, isso porque os níveis de solubilidade, mobilidade do metal e dissolução de compostos orgânicos sofrem alteração por intermédio da mudança do pH do solo e pela exsudação (transpiração) de substâncias pelas

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Apostila Técnica: Jardins Filtrantes®, 2ª Edição raízes. Esse mecanismo é aplicado no combate de componentes inorgânicos e a seleção das espécies é feita de acordo com a tolerância às contaminações. É possível concluir que a presença das plantas estimula a atividade e o desenvolvimento microbiano abaixo do solo por meio dos exsudatos provenientes das raízes, que fornecem nutrientes aos microrganismos; por meio de matéria vegetal em decomposição, que enriquece o solo com carbono e mais nutrientes; e por meio de condições ambientais favoráveis, como sombreamento e aumento da umidade do solo.

Figura 1. Mecanismos da fitorremediação. Fonte: Phytorestore Brasil, 2014

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3.2. GESTÃO DAS ÁGUAS URBANAS Ao redor do mundo, o paisagismo urbano vem sendo cada vez mais visto além da função estética. Em cidades como Seattle e Portland, por exemplo, ele é projetado como parte integrante de uma rede de espaços abertos associados a tecnologias destinadas a solucionar problemas urbanos relacionados à água, clima e ecologia. O paisagismo multifuncional recria ambientes naturais de forma otimizada para melhor suportar eventos chuvosos, variações climáticas e demandas ambientais. Esses espaços interconectados compõem a infraestrutura verde urbana e são áreas ideais para aplicação da técnica de fitorremediação. Seu planejamento tem grande potencial para impactar positivamente na melhoria da qualidade ambiental de áreas urbanas consolidadas, pois essas estruturas integram-se facilmente aos edifícios (tetos verdes), vias de mobilidade (biovaletas), parques, praças (jardins de chuva, ou jardins filtrantes) e outros elementos da cidade. A promoção de áreas verdes fitorremediadoras é uma estratégia efetiva na gestão das águas urbanas, podendo ser uma excelente alternativa para drenagem das águas de chuva, recuperação da qualidade das águas fluviais e revitalização das margens. Além disso, essa estratégia também vem apresentando excelentes resultados no tratamento de efluentes domésticos e industriais, bem como remediação de solos contaminados.

3.3. PROCESSOS DE REMOÇÃO 3.3.1. PROCESSOS FÍSICOS Ocorrem na etapa de pré-tratamento para remoção de sólidos em suspensão sedimentáveis e flutuantes através de separações físicas, tais como gradeamento, peneiramento, caixas separadoras de óleos & gorduras e sedimentação. Ainda mais importante, também ocorrem na passagem mecânica pelo substrato, realizando a filtragem dos microsólidos não retidos na etapa anterior.

3.3.2. PROCESSOS BIOLÓGICOS Ocorrem no interior dos Jardins Filtrantes® através da fitorremediação em estágios aeróbios, anaeróbios e facultativos, reduzindo os parâmetros de DBO i, DQOii, N iii, Piv e desinfecção; e aumentando a taxa de ODv. Os microrganismos favorecidos na rizosfera passam a consumir e a digerir contaminantes orgânicos para sua nutrição e produção de energia, promovendo a degradação de vários compostos e substâncias complexas em componentes mais simples, reduzindo com isso o grau de toxicidade e possibilitando a absorção pelas plantas.

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3.4. REDUÇÃO DE PARÂMETROS 3.4.1. CARBONO Os filtros armazenam carbono no interior do substrato e nas plantas. O armazenamento de carbono é uma função importante dentro do ciclo de carbono. Desta maneira os filtros funcionam como um sumidouro de carbono no qual a decomposição de matéria orgânica permanece estável. As cadeias de carbono são degradadas pela atividade bacteriana, transformando o mesmo em CO2 e CH4 CO2 é absorvido pelas plantas durante a atividade fotossintética. As plantas dos Jardins Filtrantes® apresentam 50% de carbono (na matéria seca) e uma produtividade superior a 15 toneladas/ha de matéria seca. Como consequência, a quantidade de carbono contido nas plantas é superior a 8 toneladas/ha. As plantas são cortadas antes do enfraquecimento natural e a biomassa é valorizada. Desta forma, o balanço de carbono nos Jardins Filtrantes® se torna positiva, ou seja, o carbono é removido do efluente e removido posteriormente do jardim através da poda, antes que retorne ao efluente.

Figura 2. Ciclo do carbono nos Jardins Filtrantes ®. Fonte: Phytorestore Brasil, 2013

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3.4.2. NITROGÊNIO Em substratos aeróbicos, nitrogênio orgânico pode se mineralizar em amônia, onde as plantas e microrganismo podem utilizá-la adsorvidos pelas cargas negativas das partículas ou difusa na área. No processo de amonificação, microrganismos metabolizam o nitrogênio ligado, liberando NH3 ou compostos de amônio (NH4+). A conversão posterior dos sais de NH3 e NH4+ a nitrato (NO3-) é denominada nitrificação. Esta ocorre em duas etapas e envolve duas classes de bactérias aeróbicas. O primeiro passo é a oxidação de amônia a nitrito (NO2-) por meio de nitrato bactérias. Como a amônia está difusa na área, a bactéria Nitrosomonas pode oxidar a mesma transformando-a em nitrito. Este processo é chamado de nitrificação. Plantas e microrganismos podem assimilar nitrato, ou a bactéria anaeróbica pode reduzir o nitrato (desnitrificação) em gás nitrogênio (N2) onde o nitrato se difunde na água anóxica (falta de oxigênio). O gás nitrogênio se volatiza e o nitrogênio é eliminado como um poluente da água. Assim, a redução alternada e condições oxidadas das zonas úmidas completam a necessidade do ciclo do nitrogênio e maximiza a taxa de desnitrificação.

Figura 3. Ciclo do nitrogênio nos Jardins Filtrantes ®. Fonte: Phytorestore Brasil, 2013

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Apostila Técnica: Jardins Filtrantes®, 2ª Edição Como resultado, Jardins Filtrantes® apresentam uma grande variabilidade de potencial de redução permitindo que o ciclo do nitrogênio se faça por completo. Finalmente, todo o nitrogênio é removido do efluente, sendo transformado em N2 e/ou extraído pelas plantas que precisam como um importante nutriente.

3.4.3. FÓSFORO O fósforo é frequentemente o nutriente limitante em sistemas de água doce e pode ter impactos significantes sobre a jusante dos receptores de água. Ele chega aos filtros dos Jardins Filtrantes® como sólidos suspenso ou como fósforo dissolvido. Significativas quantidades de fósforo associadas com sedimentos são depositadas nos filtros. O fósforo dissolvido é processado pelos microrganismos presentes no substrato dos filtros, pelas plantas e pelos mecanismos geoquímicos. A remoção microbiana do fósforo do substrato ou da água é rápida e altamente eficiente, entretanto, após a morte das células, o fósforo é liberado novamente. Similarmente, para plantas, uma pequena decomposição faz com que o fósforo seja liberado. Para evitar a liberação do fósforo é necessária a poda da biomassa vegetal. Esta operação maximiza a remoção biótica do fósforo no sistema dos Jardins Filtrantes®. Fosfatos podem representar de 50 – 70% do total de fósforo I em águas residuais domésticas e são liberados pela decomposição de compostos de fósforo orgânico e hidrólise de polifosfatos através de enzimas fosfatases. Sob condições normais de pH o fósforo presente em efluente doméstico está como forma predominante de HPO42-. Outra forma de remoção de fósforo é a precipitação através do substrato mineral. O ortofosfato se fixa ao hidróxido de ferro ou alumínio, no qual estes minerais estão presentes naturalmente ou incluídas em redes de silicatos. O fósforo se espalha no interior da rede de minerais e se precipita em zonas oxidadas. Alguns materiais utilizados como substratos (cascalhos, por exemplo) apresentam essas propriedades. Fósforo é extraído principalmente por plantas que necessitam do mesmo como um nutriente limitante. Para evitar o retorno do fósforo através de plantas mortas a biomassa produzida com a poda não deve ficar nos Jardins Filtrantes®, sendo retirada assim que a poda ocorrer. Outra forma de remover o fósforo, quando necessário, é utilizar alguns tipos especiais de substrato de forma a se precipitar quimicamente o ortofosfato. Estes tipos de substratos são usados nos Jardins Filtrantes® para efluentes com alto teor de fósforo ou para locais com necessidade de maior remoção deste parâmetro.

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Figura 4. Ciclo do fósforo nos Jardins Filtrantes ®. Fonte: Phytorestore Brasil, 2013

3.4.4. ENXOFRE O sulfato é o ânion mais comum presente na água. A redução do sulfato é um indicador das condições anaeróbicas presentes, enquanto que a oxidação de sulfeto é um indicador de condições aeróbicas. A obtenção do sulfeto se deve à redução de sulfato através de bactérias anaeróbicas. A presença de sulfato na água de entrada representa uma alternativa ao suprimento de oxigênio (semelhante ao nitrato). A presença de sulfeto na água de entrada representa uma demanda PHYTORESTORE BRASIL contato@phytorestore.com.br | +55 (11) 2626-7339 Av. Brigadeiro Faria Lima, 3015, 14º Andar, CJ. 141, São Paulo/SP CEP 01452-000 BRASIL

Apostila Técnica: Jardins Filtrantes®, 2ª Edição adicional de oxigênio. Devido às condições de redução, a oxidação de sulfeto pode efetivamente competir com a nitrificação. Nos Jardins Filtrantes®, a primeira etapa é realizada por filtros aeróbicos. Nestes filtros, o nitrogênio orgânico e amoniacal é transformado em formas oxidadas como nitratos. Como o oxigênio está presente em excesso, não há competição por oxigênio entre o nitrogênio e o sulfato/sulfeto, sendo assim ambas as reações acontecem simultaneamente.

3.4.5. SÓLIDOS SUSPENSOS O fluxo lento e a área de interceptação existente nos jardins auxiliam a remoção dos sedimentos citados. As remoções dos sólidos suspensos incluem sedimentação, agregação e interceptação. Sedimentação: as partículas maiores e mais pesadas são sedimentadas na entrada do efluente. Partículas menores e menos densas exigem um tempo de detenção maior nos Jardins. A sedimentação é promovida através dos substratos ou pelos detritos das plantas, que reduzem a coluna de água no filtro e mistura as partículas. A taxa de sedimentação de partículas pode ser calculada utilizando a lei de Stoke, com um coeficiente de arrasto adequado. Agregação: é o processo pelo qual as partículas tendem a se flocularem naturalmente. O grau em que a agregação ocorre é determinado por um equilíbrio entre a atração de partículas (controlada pelas características químicas da área) e o poder das forças de cisalhamento sobre as partículas. As forças de cisalhamento na coluna de água dependem da mistura e turbulência do sistema. O substrato e os detritos das plantas na coluna de água reduzem as forças de cisalhamento, resultando na floculação e decantação. Interceptação: as menores partículas (bactérias, colóides) podem não se agregarem o suficiente com o tempo de detenção nos filtros. Para estas partículas, o único mecanismo de remoção se resume à adsorção das mesmas pelas superfícies submersas, ou seja, úmidas. A disponibilidade de interceptação das partículas na coluna de água nesses locais é o biofilme gerado pelos detritos e plantas emergentes nos jardins. Caules e folhas promovem o atrito na água corrente, assim permitindo a adsorção dos sólidos suspensos e a consequente remoção dos poluentes da coluna d’água. Os Jardins Filtrantes® podem reter sedimentos permanentemente no substrato. A deposição dos sedimentos é variável de acordo com cada filtro, sendo na realidade uma função da vazão e do tipo de efluente, da granulometria das partículas e da área plantada.

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JARDINS FILTRANTES®

Os Jardins Filtrantes®, sistema desenvolvido pela empresa Phytorestore, são pequenos ecossistemas planejados que recriam de forma otimizada as condições ideais para ocorrência de processos naturais depuradores, ao mesmo tempo em que agregam valorização arquitetônica, paisagística e social.

OS CINCO PRINCÍPIOS DE PROJETO (5P) Tratamento. Os resultados são garantidos de acordo com as exigências da legislação e dos órgãos ambientais. Paisagismo. Valorização da arquitetura e do espaço urbano, transformando-os em áreas de convívio acessíveis ao público. Biodiversidade. Criação de áreas que estimulam o crescimento da fauna e da flora, enriquecendo o ecossistema local. Economia. Eficiência econômica que se estende desde a construção com materiais e mão de obra local, passando pela operação de baixo custo e amplia-se até o reuso dos subprodutos. Gestão. Sustentabilidade operacional devido ao ciclo de manutenção independente de insumos externos.

4.1. COMPOSIÇÃO DOS JARDINS FILTRANTES® 4.1.1. TANQUE DE RECEBIMENTO E AERAÇÃO O tanque de recebimento e aeração é uma etapa anterior aos jardins, construído juntamente com um pré-tratamento composto de gradeamento manual e calha parshall. O objetivo é barrar a passagem de macro sólidos para o sistema, medir a vazão de entrada de efluente e promover a sua oxigenação para induzir o aumento do biofilme de bactérias aeróbicas, além de favorecer a suspensão de micropartículas. No tanque, o efluente fica acumulado até atingir o volume de projeto para batelada. Esse processo ocorre automaticamente através de chaves de nível mínimo e máximo. Essa etapa é apenas uma

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Apostila Técnica: Jardins Filtrantes®, 2ª Edição “preparação” do efluente, pois o tratamento em si acontece através de reações produzidas no substrato dos jardins, estimuladas pela atividade das plantas e dos microrganismos simbiontes nas raízes, eliminando os poluentes sem contaminação das plantas ou do meio.

4.1.2. IMPERMEABILIZAÇÃO1 Por se tratar de um processo relacionado a águas contaminadas é prevista uma camada de impermeabilização do solo, com o objetivo de isolar completamente o terreno de possíveis contaminações por contato com efluentes. Dessa forma, não há qualquer tipo de infiltração, contato ou interação, os Jardins Filtrantes® são um sistema isolado, fechado e presa pela qualidade dos aquíferos, lençol freático e saúde do solo, tanto que conta com um sistema de dreno testemunho, técnica utilizada para identificação de vazamentos da impermeabilização. É utilizada manta geomembrana PEAD, e=1,5mmm, posicionada logo após a execução da movimentação de terra. A manta cobre todo o talude em volta do filtro escavado e a ancoragem é feita nos caminhos adjacentes, através de valas de fixação.

Figura 5. Manta geomembrana PEAD sendo instalada em obra. Fonte: Acervo privado

A impermeabilização é obrigatória apenas em projetos de tratamento de efluentes, dessa maneira, em projetos de manejo e melhoria da qualidade de águas pluviais, fluviais e lacustres, quando o objetivo for infiltração e recarga de aquífero, os jardins ficam isentos da manta impermeabilizante. 1

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4.1.3. MALHA HIDRÁULICA A malha hidráulica tem a função de transporte do líquido, cumprindo as funções de: alimentação, drenagem e encaminhamento, tanto na parte interna quanto externa ao jardim. Nos filtros cujo meio suporte compõe um ambiente aeróbio, também são utilizados tubos, do tipo corrugado, com o objetivo de promover a circulação natural do ar. O líquido é encaminhado de um filtro para o outro através de tubulações PVC ou PEAD flexível, devendo sempre atender a inclinação mínima de 0,5% para escoamento por gravidade. Para o controle de fluxo são instaladas válvulas PVC do tipo borboleta, de acordo com cada projeto.

Figura 6. Infraestrutura hidráulica sendo instalada em obra. Fonte: Acervo privado

4.1.4. SUBSTRATO (MEIO SUPORTE, OU LEITO FILTRANTE) Nos Jardins Filtrantes® as espécies são plantadas em um conjunto de substratos, também chamado de meio suporte, composto de britas ou seixos, areia, terra vegetal e turfa. Sua função é basicamente promover a filtragem durante o processo de escoamento da água e fornecer suporte para o desenvolvimento das plantas. A porosidade dos substratos influencia diretamente no escoamento hidráulico durante o processo de tratamento das águas residuais, sendo que quanto maior a permeabilidade maior é o nível de degradação dos poluentes devido ao contato com a zona de raízes. O meio suporte deve ser um material capaz de manter o fluxo hidráulico ao longo do tempo juntamente com seu potencial reativo, ou seja, a capacidade de promover adsorção de compostos PHYTORESTORE BRASIL contato@phytorestore.com.br | +55 (11) 2626-7339 Av. Brigadeiro Faria Lima, 3015, 14º Andar, CJ. 141, São Paulo/SP CEP 01452-000 BRASIL

Apostila Técnica: Jardins Filtrantes®, 2ª Edição inorgânicos. O ideal é que no primeiro trecho o substrato não permita elevada condutividade hidráulica, para melhor formação do biofilme de bactérias, já no final quando a concentração de sólidos e de matéria orgânica é menor, outros poluentes devem ser removidos por adsorção, necessitando de um substrato mais poroso. Nos sistemas de fitorremediação é promovida a remoção desses resíduos pela passagem mecânica através dos vegetais e substratos. A fricção da passagem possibilita a deposição dos sólidos totais e consequentemente a melhoria deste parâmetro de avaliação, também muito ligado à turbidez.

Figura 7. Pedra britada instalada em Jardim Filtrante. Fonte: Acervo privado

4.1.5. PLANTAS As espécies resilientes a esse meio são conhecidas como macrófitas e englobam todas as plantas cujas partes fotossinteticamente ativas estão o tempo todo, ou por algum período de tempo, submersas em água ou flutuantes em sua superfície. Dentro dessa gama de possibilidades, a escolha das plantas é baseada em sua capacidade de fitodegradação e bioacumulação, ou seja, são espécies que possuem alto grau metabolização dos poluentes, mas sem acumulá-los em seus tecidos. A presença das plantas ajuda a reduzir o índice de turbidez da água através da remoção de sólidos suspensos, o material adsorvido pelas raízes compõe um ecossistema favorável para o desenvolvimento de fungos e bactérias que de fato decompõe a matéria orgânica. Os produtos

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Apostila Técnica: Jardins Filtrantes®, 2ª Edição mineralizados resultantes dessa quebra são em parte absorvidos pela planta como nutrientes necessários para o seu desenvolvimento. Segundo Silva (2007, p.17):

“As plantas exercem papel fundamental no tratamento, pois proporcionam superfície para a ligação de filmes microbianos (que executam a maior parte do tratamento); ajudam na filtração e adsorção de constituintes das águas residuais; transferem oxigênio para a coluna de água através das raízes e rizomas e proporcionam isolamento térmico (a biomassa no topo do leito ajuda a evitar as perdas de calor por convecção). Elas são responsáveis pela ciclagem dos nutrientes e a sombra promovida pelas folhas inibe o crescimento de algas sobre o substrato e as lâminas de água formadas na superfície.”

Figura 8. Plantio de macrófitas emergentes em obra. Fonte: Acervo privado

Figura 9. Filtros horizontais a esquerda e biovaleta a direita. Fonte: Acervo privado

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4.2. TIPOLOGIAS DOS FILTROS Vymazal (1998) classifica os alagados construídos em três principais tipologias, de acordo com as macrófitas aquáticas predominantes: flutuantes, submersos e emergentes. Na primeira, as plantas podem ser enraizadas com folhas flutuantes na superfície da água ou livres. Já na segunda tipologia, as plantas podem ser enraizadas, crescendo totalmente debaixo d’água ou livres, flutuando debaixo d’água. Por fim, na terceira tipologia as plantas são enraizadas no sedimento com folhas que crescem além do nível d’água. Essa tipologia é subdividida em outras duas classificações: (1) fluxo superficial e (2) fluxo sub-superficial (horizontal, vertical e híbridos).

Figura 10. As três zonas classificadas por Vymazal (1998) para alagados construídos. Fonte: Mihelcic et al., 2009, desenho por Linda D. Phillips

Os Jardins Filtrantes®, em sua composição tradicional para tratamento de efluentes, podem ser classificados como alagados construídos de fluxo sub-superficial híbrido (filtro vertical seguido de horizontal) com finalização em filtro de fluxo superficial (lagoa). Essa composição pode variar de acordo com a solução de projeto, porém a Phytorestore faz uso apenas de macrófitas emergentes e flutuantes enraizadas, sendo assim, a tipologia de alagado construído superficial com macrófitas livres flutuantes jamais será aplicada em nossas soluções.

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4.2.1. FILTRO VERTICAL COMPOSIÇÃO DO FILTRO SUB-SUPERFICIAL DE FLUXO VERTICAL 20cm de brita n°1 no topo MEIO FILTRANTE 20cm de brita n°2 no meio 30cm de brita n°3 no fundo do filtro Tubulação de alimentação à 90cm do fundo MALHA Tubulação de aeração à 30cm do fundo (apoiada na HIDRÁULICA camada de brita n°3) Tubulação de drenagem apoiada no fundo VEGETAÇÃO Macrófitas emergentes (aprox. 5 mudas/m²) MEIO Aeróbio, não permanece constantemente alagado

Devido a essa estrutura, o filtro vertical permite maior condutividade hidráulica, pois o substrato não permanece constantemente saturado, dessa forma a zona de raízes caracteriza-se como um meio aeróbico. A presença de oxigênio permite a ocorrência de importantes processos químicos como a nitrificação e a mineralização dos depósitos orgânicos resultantes dos Sólidos Suspensos Totais (SST), esse meio também promove a remoção da carga de DBO e DQO.

Figura 11. Composição do filtro vertical. Fonte: Phytorestore Brasil, 2016. PHYTORESTORE BRASIL contato@phytorestore.com.br | +55 (11) 2626-7339 Av. Brigadeiro Faria Lima, 3015, 14º Andar, CJ. 141, São Paulo/SP CEP 01452-000 BRASIL

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4.2.2. FILTRO HORIZONTAL COMPOSIÇÃO DO FILTRO SUB-SUPERFICIAL DE FLUXO HORIZONTAL Brita n°3 nas extremidades, margeando as tubulações de MEIO FILTRANTE entrada e saída, com altura de 50cm Brita n°2 no meio, com altura de 50cm Tubulação de alimentação à 40cm do fundo MALHA HIDRÁULICA Tubulação de drenagem apoiada no fundo VEGETAÇÃO Macrófitas emergentes (aprox. 5 mudas/m²) MEIO Anaeróbio, permanece constantemente alagado

Diante dessa composição, o filtro horizontal apresenta estabilidade hidráulica, pois a água fica permanentemente armazenada no substrato, promovendo um meio anaeróbico. Devido à sua limitada capacidade de transferência de oxigênio é mais eficiente na remoção de poluentes como Nitrato, Sulfato, Fosfato, DBO e DQO. Essa etapa é muito satisfatória na remoção de sólidos suspensos e bactérias.

Figura 12. Composição do filtro horizontal. Fonte: Phytorestore Brasil, 2016.

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4.2.3. LAGOA PLANTADA COMPOSIÇÃO DO FILTRO SUPERFICIAL 30cm de areia branca no fundo da lagoa e no topo do banco, MEIO sendo que nas covas das plantas é obrigatório terra vegetal FILTRANTE 10cm de areia branca no talude entre fundo e banco Tubulação de alimentação à 1,10m do fundo MALHA Tubulação de drenagem apoiada no fundo e no nível da HIDRÁULICA lâmina d’água (drenagem por transborde) Macrófitas emergentes (aprox. 5 mudas/m²) VEGETAÇÃO Macrófitas flutuantes fixas, enraizadas (aprox. 2 mudas/m²) MEIO Anaeróbio, permanece constantemente alagado

A lagoa plantada remove carga de matéria orgânica e de sólidos suspensos devido a eficiência hidráulica (baixa velocidade de fluxo e alto tempo de detenção) e as boas condições de sedimentação promovidas por sua estrutura. Além disso, é fundamental na desinfecção da água, já que os raios solares são capazes de interferir no metabolismo das bactérias e assim, destruir suas estruturas celulares.

Figura 13. Composição da lagoa plantada. Fonte: Phytorestore Brasil, 2016. PHYTORESTORE BRASIL contato@phytorestore.com.br | +55 (11) 2626-7339 Av. Brigadeiro Faria Lima, 3015, 14º Andar, CJ. 141, São Paulo/SP CEP 01452-000 BRASIL

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4.2.4. BIOVALETA COMPOSIÇÃO DA BIOVALETA Brita n°2 no fundo (altura variável de 0,25cm a 1m) MEIO FILTRANTE 20cm de turfa no topo Tubulação de drenagem no fundo MALHA HIDRÁULICA Tubulação de overflow (extravasor) acima da turfa VEGETAÇÃO Macrófitas emergentes (aprox. 5 mudas/m²) MEIO Aeróbio, não permanece constantemente alagado

As biovaletas são estruturas responsáveis pelo lento escoamento das águas pluviais com o objetivo de amortecimento dos picos de chuva e transporte ao filtro pluvial, durante esse escoamento subsuperficial, uma vez que a água contaminada com poluição difusa entra em contato com a rizosfera, o processo de fitorremediação promove a melhoria da qualidade da água, além disso por ser uma estrutura não impermeabilizada, ocorre a infiltração e recarga do lençol freático.

4.2.5. FILTRO PLUVIAL COMPOSIÇÃO DO FILTRO SUB-SUPERFICIAL DE FLUXO HORIZONTAL MEIO FILTRANTE Brita n°2, com altura de 1,00m (pode variar) Tubulação de alimentação apoiada no topo da brita MALHA Tubulação de drenagem apoiada no fundo HIDRÁULICA Tubulação de overflow (extravasor) acima da brita, no lado oposto a alimentação VEGETAÇÃO Macrófitas emergentes (aprox. 5 mudas/m²) MEIO Anaeróbio, permanece constantemente alagado

Diante dessa composição, assim como o filtro horizontal apresenta estabilidade hidráulica, pois a água fica permanentemente armazenada no substrato, promovendo um meio anaeróbico. Devido à sua limitada capacidade de transferência de oxigênio é mais eficiente na remoção de poluentes como Nitrato, Sulfato, Fosfato, DBO e DQO. Essa etapa é muito satisfatória na remoção de sólidos suspensos e bactérias.

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4.3. APLICAÇÕES PARA TRATAMENTO Investir em soluções ecologicamente sustentáveis materializa o discurso sobre o fim do ciclo do desenvolvimento irresponsável e incentiva a criação de um paradigma de inovação para a mudança de pensamento.

As áreas alagadas possuem grande importância na manutenção dos processos biológicos e suporte a vida, elas atuam como "fígados da paisagem" devido as funções que exercem nos ciclos hidrológicos, com intensa capacidade de controle e retenção de cheias, armazenamento de água e aumento de sua qualidade através de propriedades depurativas. Os Jardins Filtrantes® apresentam uma série de funções e valores, segundo Davis (1994): → Melhoria da qualidade da água; → Armazenamento da inundação; → Dessincronizarão entre tempestade e escoamento superficial; → Ciclo de nutrientes (compostos orgânicos); → Habitat para vida aquática; → Áreas de recreação passiva como observação de aves e fotografia da paisagem; → Educação e pesquisa; → Estética e valorização paisagística.

4.3.1. TRATAMENTO DE EFLUENTES DOMÉSTICOS Os efluentes sanitários e domésticos são termos utilizados para caracterizar águas residuais, negras e/ou cinzas, provenientes de banheiros, cozinhas e demais lavagens. Sua composição inclui sólidos suspensos, sólidos dissolvidos, matéria orgânica, nutrientes (nitrogênio e fósforo) e organismos patogênicos (vírus, bactérias, protozoários e helmintos).

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Apostila Técnica: Jardins Filtrantes®, 2ª Edição Tabela 1. Características dos esgotos domésticos. Fonte: Metcalf & Eddy (1991) PARÂMETRO DBO5,20 (mg/L) DQO (mg/L) Carbono Org. Total (mg/L) Nitrogênio total – NTK (mg/L) Nitrogênio Orgânico (mg/L) Nitrogênio Amoniacal (mg/L) Fósforo Total (mg/L) Fósforo Orgânico (mg/L) Fósforo Inorgânico (mg/L) Cloreto (mg/L) Sulfato (mg/L) Óleos e Graxas (mg/L) Sólidos Dissolvidos (mg/L) Sólidos Sedimentáveis (mL/L) Sólidos Totais (mg/L) Bactérias Totais (/100 mL) Coliformes Totais (NMP/100 mL) Coliformes Fecais (NMP/100 mL) Vírus (/100 mL) Ovos de Helmintos (/100 mL)

FORTE

MÉDIO

FRACO

400 1000 290 85 35 50 15 05 10 100 50 150 850 20 1200

220 500 160 40 15 25 08 03 05 50 30 100 500 10 720 109 - 1010 107 – 108 106 – 107 103 – 104 101 – 103

110 250 80 20 08 12 04 01 03 30 20 50 250 05 350

Os Jardins Filtrantes® para o tratamento de efluentes domésticos são compostos por um sistema de filtros alagados emergentes de fluxo sub-superficial híbrido ― no qual o filtro de fluxo vertical antecede o filtro de fluxo horizontal ― combinado com um filtro de fluxo superficial. Ou seja, são três bacias sequenciadas denominadas de (a) Filtro Vertical, (b) Filtro Horizontal e (c) Lagoa Plantada. O tratamento acontece através de reações produzidas no substrato, estimuladas pela atividade das plantas e dos microrganismos simbiontes nas raízes, eliminando os poluentes sem contaminação das plantas ou do meio.

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26 Figura 14. Fluxograma para tratamento de efluentes domésticos. Fonte: Phytorestore Brasil

A eficiência do sistema é suficiente para atender os aspectos legais mais restritivos das principais regulamentações para resultados de tratamentos no Brasil, como o Decreto 8468 que regulamenta a lei 997 de 1976 (São Paulo), a legislação federal, Resolução nº 357, de 17 de março de 2005 e Resolução n°430, de 13 de maio de 2011, ambas do CONAMA (Conselho Nacional de Meio Ambiente). Cada projeto é analisado de forma específica e é desenvolvido para necessidade de cada cliente. Tabela 2. Padrão de qualidade pós tratamento PARÂMETRO

PADRÃO DE QUALIDADE

LEGISLAÇÃO

<60 (ou 80% de redução)

DECRETO N.º 8.468/76

Nitrogênio amoniacal (mg/L)

<20

CONAMA N.º 430/11

Nitrato - N (mg/L)

<20

NBR 13969:1997

Óleos e Graxas minerais (mg/L)

<20

CONAMA N.º 430/11

5a9

CONAMA N.º 430/11

<40°C

CONAMA N.º 430/11

<1000

NBR 13969:1997

DBO5,20 (mg/L)

Temperatura (°C) Materiais Sedimentáveis (mL/L) Coliformes Termotolerantes (NMP/100 mL)

Os Jardins Filtrantes® atendem, ainda, as exigências da nova RESOLUÇÃO CONJUNTA SES/SMA/SSRH Nº 01 DE 28 DE JUNHO DE 2017, que “disciplina o reuso direto não potável de água, para fins urbanos, proveniente de Estações de Tratamento de Esgoto Sanitário e dá providências correlatas”

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Apostila Técnica: Jardins Filtrantes®, 2ª Edição O reuso direto não potável de água configura-se como iniciativa importante para o aprimoramento da gestão dos recursos hídricos, incluindo o estabelecimento de padrões menos exigentes para usos não nobres da água. Em seu artigo 3°, a referida resolução determina exclusivamente as seguintes modalidades de reuso para fins urbanos: I.

irrigação paisagística;

II.

lavagem de logradouros e outros espaços públicos e privados;

III.

construção civil;

IV.

desobstrução de galerias de água pluvial e rede de esgotos;

lavagem de veículos;

VI.

combate a incêndio.

Tabela 3. Padrões de qualidade para água de reuso, segundo Resolução Conjunta SES/SMA/SSRH Nº 01/2017 PARÂMETRO

REUSO COM RESTRIÇÃO MODERADA2

REUSO COM RESTRIÇÃO SEVERA3

pH DBO5,20 (mg/L) Turbidez Sólidos suspensos totais (mg/L) Coliformes Termotolerantes (NMP/100 mL) Ovos Helmintos (Ovo/L) Cloro Residual Total (mg/L) Condutividade elétrica (dS/m) Sólidos dissolvidos totais (mg/L) Cloreto (mg/L) Boro (mg/L)

6a9 <10 <2 Não detectável <1 <1 <0,7 <450 <106 <0,7

6a9 <30 <30 <200 1 <1 <3 <2000 <350 <2

Uso com Restrição Moderada: atende aos padrões especificados na Tabela 3 e destina-se a todas modalidades previstas no Artigo 3º. 3 Uso com Restrição Severa: atende aos padrões especificados na Tabela 3 e destina-se exclusivamente às modalidades previstas nos incisos I a V no Artigo 3º. 2

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4.3.2. TRATAMENTO DE EFLUENTES INDUSTRIAIS Os Jardins Filtrantes® para tratamento de efluentes industriais segue a mesma composição do item anterior, no entanto esses efluentes são imprevisíveis, possuindo características próprias, inerentes aos processos industriais. Suas características químicas, físicas e biológicas variam de acordo com o ramo de atividade da indústria, operação, matérias-primas utilizadas. Dessa forma, os parâmetros de tratamento são avaliados a partir de uma amostra do resíduo líquido coletado e enviado para caracterização em um laboratório credenciado. A caracterização do efluente industrial é analisada caso a caso e é fundamental para o desenvolvimento do projeto.

4.3.3. TRATAMENTO DE LODO O segmento industrial é o principal gerador de resíduos independente da atividade desenvolvida. Grande parte desse tipo de resíduo é destinado para aterros sanitários, porém, com a pressão das diretrizes e metas estipuladas pela Política Nacional de Resíduos Sólidos, a busca por alternativas ambientalmente responsáveis para que esse resíduo seja processado de forma apropriada antes da destinação final aumentou. O lodo é composto basicamente por substâncias mineralizadas e matéria orgânica decomposta, porém, antes de qualquer tratamento é necessária análise físico-química do material para conhecer caracterização. O tratamento do lodo tem dois objetivos: a redução de volume e a estabilização de matéria orgânica. Nos Jardins Filtrantes®, a redução do volume ocorre através da secagem dos sólidos retidos mecanicamente através da filtragem no meio suporte. A parte líquida é absorvida pelo filtro plantado e tratada na rizosfera. Na zona de raízes ocorre a mineralização dos poluentes inorgânicos e a biodegradação da matéria orgânica, resultando em um líquido de melhor qualidade e finalizando a redução de massa e volume. Após a passagem pelo jardim vertical para lodo o líquido pode seguir para o tratamento como um efluente, passando pelos filtros vertical, horizontal e lagoa plantada. No final, o produto é uma água de excelente qualidade, adequada para reuso. Já a camada de sólidos sobre a brita pode ser Figura 15. Fluxograma para destinada a produção de fertilizantes orgânicos, tijolos tratamento de lodos industriais. cerâmicos, concretos, combustíveis, dentre outros. Fonte: Phytorestore Brasil

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4.3.4. MANEJO E MELHORIA DA QUALIDADE DE ÁGUAS PLUVIAIS As biovaletas e jardins de chuva (ou sistemas de biorretenção de águas pluviais) são estruturas escavadas no solo, geralmente implementadas nas calçadas ou canteiros centrais, que tem como objetivo diminuir a velocidade da água pluvial drenada da bacia, aumentando o tempo de escoamento e amortizando as cheias; o que resulta na menor incidência de enchentes e alagamentos. Além disso, devido a capacidade depuradora das plantas e microrganismos associados, a água limpa infiltra no solo para recarga de aquífero ou é encaminhada até rios, mares e outros corpos d’água com uma qualidade melhor, uma vez que os poluentes são removidos por adsorção, filtração, volatização, troca de íons e decomposição. Em eventos de chuva que excedam a capacidade de armazenamento das biovaletas, o fluxo de água é desviado diretamente para o sistema tradicional de drenagem pública. Em projetos de propriedades privadas, é possível projetar jardins de chuva impermeabilizados, para retenção da água “in loco” e posterior reuso em atividades que não tenham contato humano, como: irrigação de paisagismo, inclusive das próprias biovaletas em épocas de seca, descargas de bacias sanitárias, lavagens de pisos e pátios, armazenamento de água para combate ao incêndio, entre outros (ver item 4.3.1.).

Figura 16. Fluxograma para melhoria da qualidade das águas pluviais. Fonte: Phytorestore Brasil

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4.3.5. RECUPERAÇÃO DA QUALIDADE DE CORPOS HÍDRICOS Outra aplicação muito eficaz da fitorremediação para gestão de águas urbanas, é a melhoria da qualidade das águas fluviais e lacustres. Alguns rios/lagos urbanos são diariamente poluídos devido ao lançamento de esgotos sem tratamento, resíduos sólidos e demais substâncias carregadas pelas chuvas (poluição difusa). O excesso de carga orgânica na água diminui a taxa de oxigênio dissolvido, o que eleva o mau odor e provoca a mortalidade de peixes e demais seres aquáticos. Nesse tipo de intervenção é possível adotar estruturas flutuantes sob o próprio rio ou jardins adjacentes que recebem água desviada; em ambos os casos a manutenção da qualidade da água ocorre através da capacidade autodepurativa na integração entre plantas, microrganismos e água. Esses projetos devem ser implementados juntamente com a revegetação das margens (mata ciliar), promovendo (1) a estabilização do solo com a trama radicular das plantas e controle da umidade, (2) a função de barragem ou um filtro no controle do escoamento superficial e (3) a resistência no carregamento de sedimentos para o rio.

Figura 17. Fluxograma para melhoria da qualidade dos corpos hídricos urbanos. Fonte: Phytorestore Brasil

4.4. VANTAGENS E DIFERENCIAIS Por se tratar de um sistema natural, não há aplicação no processo de nenhum tipo de agente químico artificial ou microrganismo exógeno ao processo radicular. Após realizada a construção e plantadas as espécies vegetais, naturalmente os microrganismos responsáveis pelo tratamento se proliferam na zona de raízes (por se tratar de um habitat perfeito para seu desenvolvimento). Para que o sistema de fitorremediação dos Jardins Filtrantes® permaneça em plenas condições de funcionamento, é necessário apenas manter a saúde das plantas através da manutenção verde e PHYTORESTORE BRASIL contato@phytorestore.com.br | +55 (11) 2626-7339 Av. Brigadeiro Faria Lima, 3015, 14º Andar, CJ. 141, São Paulo/SP CEP 01452-000 BRASIL

Apostila Técnica: Jardins Filtrantes®, 2ª Edição o bom fluxo hidráulico dentro dos filtros, através da operação de válvulas e poucos equipamentos elétricos. O tratamento através de Jardins Filtrantes®: NÃO GERA MAUS ODORES no entorno do Jardim Filtrante, uma vez que o efluente é aerado em tanque não permitindo a anaerobiose e geração de mau odor. NÃO GERA LODO, uma vez que toda a matéria é biodegradada pela zona de raízes ou consumida pelos vegetais. Não é necessário haver um plano de remoção ou gerenciamento de resíduos uma vez que o Jardim Filtrante é concebido para gerar apenas água de reúso. Nesse caso específico para a DSM haverá geração de Lodo apenas no pré-tratamento dos metais pesados. VALORIZA O AMBIENTE, através de um projeto paisagístico único e completo que pode ser vivenciado por qualquer usuário e não necessariamente apenas por operadores técnicos. As poucas áreas de equipamentos técnicos são bem sinalizadas e protegidas. O jardim é um ambiente seguro e convidativo para transitar. MANUTENÇÃO FACILITADA, relacionada às atividades normais de cuidado de um jardim paisagístico comum associados com a operação técnica simples de válvulas e checagem de equipamentos. BALANÇO DE CARBONO COM EFEITO POSITIVO, por ser um tratamento baseado no potencial depurador das espécies vegetais o dióxido de carbono gerado pela quebra da matéria orgânica é consumido pelas plantas. Além de consumir ainda mais carbono do que o gerado.

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CASES

5.1. INDÚSTRIA FARMACÊUTICA

Figura 18. Jardins Filtrantes® para tratamento de efluente sanitário. Fonte: Acervo privado

Localizada no distrito de Sousas, pertencente ao município de Campinas/SP, a indústria farmacêutica implementou um sistema de tratamento de efluente sanitário através de fitorremediação, adotando o modelo de Jardins Filtrantes®. Desde 2013, o sistema trata o esgoto dos 650 funcionários da

fábrica e ocupa uma área de 1.600m² (superfície de tratamento). O resultado das análises feitas após a saída dos jardins é satisfatório, atendendo ao CONAMA 430/11 com uma média geral de remoção dos principais contaminantes em torno de 80%.

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Figura 19. Amostras do efluente coletado antes da entrada n o sistema e depois do tratamento. Fonte: Acervo privado Tabela 4. Resultado de análises feitas nos Jardins Filtrantes ®. Fonte: Acervo privado ELEMENTOS

---------------12/08/2013----------Entrada Saída Remoção

---------------11/09/2013-----------Entrada Saída Remoção

CONAMA 430

Ptotal (mg/l)

6,68

0,49

92,66%

5,78

0,43

92,56%

ATENDE

DBO (mg/l)

233

20,8

91,07%

141

12,6

91,06%

ATENDE

DQO (mg/l)

700

100

85,71%

521

108

79,27%

ATENDE

O&G (mg/l)

16,6

3,47

79,10%

10,8

3,24

70,00%

ATENDE

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Apostila Técnica: Jardins Filtrantes®, 2ª Edição

5.2. ECOPARQUE INDUSTRIAL

Figura 20. Jardins Filtrantes® para tratamento de efluente sanitário e industrial. Fonte: Acervo privado

Localizado no município de Benevides/PA, o ecoparque industrial implementou um sistema de tratamento de efluente sanitário e industrial através de fitorremediação, adotando o modelo de Jardins Filtrantes®. Desde 2014, o sistema trata o esgoto dos 720 funcionários das fábricas, além de parte do efluente industrial, totalizando 120m³/dia.

O sistema ocupa uma área de 2.500m² (superfície de tratamento) e o resultado das análises feitas após a saída dos jardins é satisfatório, atendendo ao CONAMA 430. Os jardins ficam localizados na entrada do ecoparque industrial, agregando valor paisagístico e social à área, inclusive atuando como cartão postal e marketing ecológico.

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Apostila Técnica: Jardins Filtrantes®, 2ª Edição Tabela 5. Resultado de análises feitas nos Jardins Filtrantes® 2014. Fonte: Acervo privado ELEMENTOS

UNIDADE

EFLUENTE TRATADO 6,95

REMOÇÃO

CONAMA 430

upH

EFLUENTE BRUTO 6,4

ATENDE

°C

30,9

31,2

ATENDE

O&G

mg/l

99,99%

ATENDE

DBO

mg/l

358

96,37%

ATENDE

Namon.

mg/l

2,9

2,81

3,10%

ATENDE

Figura 21. Filtro vertical de sistema de tratamento de efluentes sanitários e industriais. Fonte: Acervo privado

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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS DAVIS, Luise. A Handbook of Constructed Wetlands. 1994. Disponível em: <http://water.epa.gov/type/wetlands/restore/upload/constructed-wetlands-handbook.pdf>. Acesso em: 22 jul. 2015. MENDES, Maria Estela Ribeiro; PINA, Silvia Mikami G. Phytoremediation: An Urban Landscape Strategy for Sustainable and Healthy Cities. In: SBDS + ISSD 2017. Belo Horizonte, Brazil: Editora Blucher, 2017, v. 3, p. 184–190. Disponível em: <http://www.proceedings.blucher.com.br/article-details/26514>. Acesso em: 10 nov. 2017. METCALF AND EDDY. Wastewater Engineering: Treatment, Disposal and Reuse. New York: McGraw-Hill Education, 1991. MIHELCIC, James R.; FRY, Lauren M.; MYRE, Elizabeth A.; et al. Field Guide to Environmental Engineering for Development Workers: Water, Sanitation, and Indoor Air. Reston, Va: American Society of Civil Engineers Press, 2009. SILVA, Selma Cristina da. “Wetlands Construídos” de Fluxo Vertical com Meio Suporte de Solo Natural Modificado no Tratamento de Esgotos Domésticos. TESE DE DOUTORADO EM TECNOLOGIA AMBIENTAL E RECURSOS HÍDRICOS, Universidade de Brasília, Brasília, 2007. Disponível em: <http://www.bibliotecaflorestal.ufv.br/handle/123456789/8705>. Acesso em: 22 jul. 2015. VYMAZAL, Jan. Types of constructed wetlands for wastewater treatment. In: 6th International Conference on Wetlands Systems for Water Pollution Control. [s.l.: s.n.], 1998, p. 150–166.

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BIBLIOGRAFIA INDICADA ARTHUR, Ellen L.; RICE, Pamela J.; RICE, Patricia J.; et al. Phytoremediation—An Overview. Critical Reviews in Plant Sciences, v. 24, n. 2, p. 109–122, 2005. ASHRAF, M.; OZTURK, M.; AHMAD, M. S. A. (Orgs.). Plant Adaptation and Phytoremediation. Dordrecht: Springer Netherlands, 2010. Disponível em: <http://link.springer.com/10.1007/97890-481-9370-7>. Acesso em: 14 abr. 2015. BRIX, Hans. Do macrophytes play a role in constructed treatment wetlands? Water Science and Technology, v. 35, n. 5, p. 11–17, 1997. CORMIER, Nathaniel S.; PELLEGRINO, Paulo Renato Mesquita. Infra-estrutura verde: uma estratégia paisagística para a água urbana. Paisagem e Ambiente, n. 25, p. 127–142, 2008. COSTA, Sylvia Maria Souza Pereira da. Avaliação do potencial de plantas nativas do Brasil no tratamento de esgoto doméstico e efluentes industriais em “Wetlands” construídos. Tese de Doutourado, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, SP, 2004. COUTINHO, Henrique Douglas; BARBOSA, Alyne Rats. Fitorremediação: Considerações gerais e características de utilização. Silva Lusitana, v. 15, n. 1, p. 103–117, 2007. DORNELAS, Filipe Lima. Avaliação do desempenho de wetlands horizontais subsuperficiais como pós-tratamento de efluentes de reatores UASB. Dissertação de Mestrado, Universidade Federal de Minas Gerais, Escola de Engenharia da UFMG, Belo Horizonte, 2008. HERZOG, Cecília Polacow; ROSA, Lourdes Zunino. Infraestrutura verde: sustentabilidade e resiliência para a paisagem urbana. Revista Labverde, n. 1, p. 92–115, 2010. KADLEC, Robert H.; KNIGHT, Robert L. Treatment wetlands. Boca Raton: Lewis Publishers, 1996. MAHLER, Julio Cesar da Matta e Andrade, Sílvio Roberto de Lucena Tavares, Cláudio Fernando. Fitorremediação: O uso de plantas na melhoria da qualidade ambiental. São Paulo: Oficina de Textos, 2007. OLIVEIRA, Débora Monteiro de; CARA, Diego Valentim Crescente; XAVIER, Priscila Gonçalves; et al. Fitorremediação, o estado da arte. Rio de Janeiro: CETEM/MCT, 2007. (Técnologia Ambiental). Disponível em: <http://www.cetem.gov.br/publicacao/series_sta/sta-39.pdf>. PELLERINO, Paulo; MOURA, Newton Becker. Estratégias Para Uma Infraestrutura Verde. Edição: 1a. São Paulo: Manole, 2017.

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Apostila Técnica: Jardins Filtrantes®, 2ª Edição POÇAS, Cristiane Dias; SILVA, Danilo Castro; MENDES, Maria Estela Ribeiro; et al. Panorama das macrófitas e substratos aplicados nos jardins filtrantes no Brasil. In: 3° Simpósio Brasileiro sobre Wetlands Construídos. Campo Grande, MS, Brasil: Wetlands Brasil, 2017, p. 312–323. SCHOLZ, Miklas. Wetland Systems: storm water management control. London: Springer London, 2011. (Green Energy and Technology). Disponível em: <http://link.springer.com/10.1007/9781-84996-459-3>. Acesso em: 14 abr. 2015. TODD, Leila Fazel. Phytoremediation: An Interim Landscape Architecture Strategy For Canadian Municipalities. Dissertação de Mestrado, University of Guelph, Guelph, Ontario, Canada, 2013. VYMAZAL, Jan (Org.). Wastewater treatment, plant dynamics and management in constructed and natural wetlands. Dordrecht ; London: Springer, 2008. VYMAZAL, Jan. Wastewater treatment in constructed wetlands with horizontal sub-surface flow. New York: Springer, 2008. DBO (Demanda Bioquímica de Oxigênio): representa a quantidade de oxigênio necessária para oxidar a matéria orgânica presente na água através da decomposição microbiana aeróbia (que consome oxigênio). Valores altos de DBO num corpo d'água são provocados geralmente pelo lançamento de cargas orgânicas, principalmente esgotos domésticos. A ocorrência de altos valores deste parâmetro causa uma diminuição dos valores de oxigênio dissolvido na água, o que pode provocar mortandades de peixes e outros componentes da fauna aquática. Com a degradação da matéria orgânica através dos processos anteriormente descritos (envolvendo bactérias e plantas), a DBO vai automaticamente sendo corrigida no efluente à medida que os desequilíbrios entre os processos naturais vão sendo sanados. i

DQO (Demanda química de Oxigênio): representa a quantidade de oxigênio necessária para oxidar por meios químicos a matéria orgânica presente na água. O valor obtido é sempre superior à demanda biológica de oxigênio, já que se oxidam por este método também as substâncias não biodegradáveis. A relação entre os dois parâmetros é indicativo da qualidade da água. ii

N (Nitrogênio total): Nos corpos d’água o nitrogênio pode ocorrer nas formas de nitrogênio orgânico, amoniacal, nitrito e nitrato (que é tóxico aos seres humanos). Pelo fato dos compostos de nitrogênio serem nutrientes nos processos biológicos, seu lançamento em grandes quantidades nos corpos d’água causa um crescimento excessivo das algas, processo conhecido como eutrofização. Isso pode prejudicar o abastecimento público, a recreação e a preservação da vida aquática. As fontes de nitrogênio para os corpos d’água são variadas, sendo uma das principais o lançamento de esgotos sanitários e efluentes industriais. iii

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Em áreas agrícolas, o escoamento da água das chuvas em solos que receberam fertilizantes também é uma fonte de nitrogênio, assim como a drenagem de águas pluviais em áreas urbanas também, em menor concentração. Dentro dos Jardins Filtrantes®, o nitrogênio e seus compostos sofrem diversos processos que, ao final, vão reestabelecer o equilíbrio químico a um padrão mais próximo ao que seria encontrado na natureza. De maneira geral, a mineralização do nitrogênio orgânico em amônia, torna-se possível a assimilação pelos microrganismos, que por sua vez liberam amônio como resultado do processo de amonificação. As bactérias nitrificantes do solo são capazes de oxidar tanto a amônia quanto o amônio, resultando em nitritos, que é novamente oxidado por bactérias “Nitrobacter” resultando em nitratos, a principal forma de absorção do nitrogênio pelas raízes. Em um segundo momento, as bactérias anaeróbicas reduzem o nitrato excedente a gás nitrogênio (desnitrificação), que se volatiza e elimina a carga de nitrogênio poluente do meio. P (Fósforo total): Do mesmo modo que o nitrogênio, o fósforo é um importante nutriente para os processos biológicos e seu excesso pode causar a eutrofização das águas. Entre as fontes de fósforo e seus compostos destacam-se os esgotos domésticos, pela presença dos detergentes superfosfatados e da própria matéria fecal. A drenagem pluvial de áreas agrícolas e urbanas também é uma fonte significativa de fósforo para os corpos d’água. Entre os efluentes industriais destacamse os das indústrias de fertilizantes, alimentícias, laticínios, frigoríficos e abatedouros como fontes de fósforo para o meio ambiente. Por se tratar de um elemento mais essencial ao desenvolvimento das plantas dos jardins, estas estão bastante aptas a incorporá-lo a sua massa de maneira a regularizar sua quantidade no efluente em tratamento. A presença de uma grande quantidade de matéria orgânica nos efluentes estimula a proliferação dos microrganismos solubilizadores de fosfatos. Após a solubilização, uma fração do fosfato é absorvida pelas plantas e outra incorporada na biomassa microbiana. iv

OD (Oxigênio Dissolvido): As águas poluídas por efluentes apresentam baixa concentração de oxigênio dissolvido pois o mesmo é consumido no processo de decomposição da matéria orgânica. O oxigênio dissolvido é vital para a preservação da vida aquática e, portanto, é um indicador de boa qualidade. Os Jardins Filtrantes® podem reintroduzir oxigênio no líquido em questão de algumas formas. A primeira é através da aeração mecânica gerada pela movimentação do efluente. Esse processo pode ser potencializado quando há um local de armazenamento do efluente e é possível instalar um aerador. A segunda forma é através dos processos naturais que acontecem internos aos filtros. As raízes das plantas são capazes de injetar oxigênio no líquido em que estão em contato. Caso haja a presença de algas (comum, em alguns casos), a fotossíntese realizada por elas também recupera o oxigênio, porém, é necessário atentar para que não haja um alastramento das mesmas e produzir o efeito contrário. v

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