MELHORIA DA QUALIDADE DA ÁGUA DA VÁRZEA DO PARELHEIROS ATRAVÉS
DOS SISTEMAS DE “WETLANDS” CONSTRUÍDOS
Enéas Salati Filho*
Instituto de Ecologia Aplicada Ltda
Rua Moraes Barros nº 843, salas 01 e 02 – Centro - Piracicaba – São Paulo – CEP 13400-356 – Brasil –
Tel.: 0055 (21) 19 3434 0800 – e-mail: [email protected].
Eneida Salati
Escola de Engenharia de São Carlos/USP e Koltec Engenharia Ambiental S/C Ltda.
João Marcelo Elias
Centro de Estudos Ambientais da UNESP/SP e Instituto de Ecologia Aplicada
José Antônio De Angelis *
Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo – SABESP.
Rosalice Mincherian
Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo – SABESP.
Maria do Rosário Mota Pereira
Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo – SABESP.
José Ventura de Medeiros Jr.
SEREC – Serviços de Engenharia Consultiva S/C Ltda.
Jorge de Almeida Sampaio Jr.
SEREC – Serviços de Engenharia Consultiva S/C Ltda.
RESUMO
O projeto de intervenção na várzea do Parelheiros inserida na Região Metropolitana de São Paulo (RMSP),
proposto pela Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo – SABESP, utilizando sistemas de
Wetlands Construídos, tem como principal objetivo a melhoria da qualidade da água afluente à várzea e
conseqüentemente a melhoria da qualidade da água afluente a Represa Guarapiranga. Serão utilizados sistemas
combinados de Wetlands Construídos, em uma área total de 42,183 hectares, conduzindo o fluxo de 4.500 L.s-1 (a
vazão exógena de 4.000 L.s-1 provenientes do bombeamento do sistema Taquacetuba e 500 L.s-1 de cursos d’água
afluentes à várzea) através de canais com plantas aquáticas flutuantes, sistemas D.H.S. (Despoluição Hídrica com
Solos) e canais de plantas aquáticas emergentes. Além da melhoria da qualidade da água, pretende-se também
buscar, através da educação ambiental, uma maior integração com a população urbana e rural adjacente à área,
visando proporcionar para a comunidade um maior entendimento ecológico e princípios do desenvolvimento
sustentável através de modelos de utilização de energias alternativas (i.e. eólica, solar, produção de biogás), bem
como o aproveitamento da biomassa a ser gerada no sistema, além da recomposição das áreas ciliar e o
enriquecimento em fragmentos florestais remanescentes proporcionando, entre outros benefícios, o aumento do
fluxo gênico da biodiversidade e a redução da poluição difusa originária das áreas adjacentes.
Palavras Chaves: Água, Tratamento, Plantas Aquáticas, Solos Filtrantes, Educação Ambiental.
INTRODUÇÃO
A Região Metropolitana de São Paulo vem enfrentando problemas de abastecimento de água potável, especialmente
devido à degradação dos recursos hídricos de superfície. Por outro lado, os recursos de águas subterrâneas são
escassos. Dois dos reservatórios que são utilizados para o abastecimento público, vem sofrendo alterações da
qualidade de água em decorrência do desenvolvimento urbano desordenado, das ocupações irregulares e da
degradação geral dos recursos hídricos, especialmente dos córregos que alimentam esses reservatórios.
Recentemente, para aliviar os problemas de abastecimento público, iniciou-se a transferência de água da Represa
Billings para a Represa de Guarapiranga, com uma vazão de até 4m3.s-1. A principal finalidade das intervenções na
Várzea do Parelheiros é a melhoria da qualidade da água através de um sistema de Wetlands Construídos,
recuperando assim as funções básicas da várzea em questão.
Este sistema de “Wetlands”, além de purificar as águas revertidas da Represa Billings para a de Guarapiranga,
especialmente no período de estiagem (de abril a novembro), tem ainda a função de purificar as águas provenientes
do Rio Parelheiros e do Córrego do Itaim, ambos alimentadores da Represa de Guarapiranga.
As principais propriedades que tornam as várzeas importantes para o controle de poluentes e contaminantes em
corpos d'água são: a alta produtividade de vegetação; a grande capacidade de absorção dos sedimentos; as altas taxas
de oxidação pela microflora associada à biomassa das plantas e à grande capacidade de reter nutrientes, poluentes e
contaminantes.
Podemos classificar as várzeas existentes como: Naturais, Degradadas, Induzidas e Construídas. A várzea do
Parelheiros é portanto uma várzea induzida, isto é, gerada a partir de modificações hidrológicas da bacia na qual está
inserida, e ao mesmo tempo degradada por impactos antropogênicos decorrentes da urbanização.
De acordo com (Bastian e Hammer, 1993), os sistemas de Wetlands Construídos é uma reprodução de sistemas
naturais manejáveis para tratamento de efluentes líquidos domésticos e industriais que tem despertado acentuado
interesse mundial, e isto se deve em parte, ao movimento preservacionistas das áreas alagadas naturais. Segundo
Wetzel (1993), as áreas alagadas naturais nem sempre mostram-se eficientes no acúmulo e descarga de nutrientes. O
seu uso indevido tem provocado profundas alterações no meio, descaracterizando muitas dessas áreas.
A várzea do Parelheiros, localizada na região sul da região metropolitana de São Paulo/SP/Brasil, possui uma área
de aproximadamente 93 ha e vem sofrendo várias interferências antrópicas, com ocupações urbanas e rurais,
modificando o seu equilíbrio natural e conseqüentemente os processos que determinam sua capacidade natural de
tamponamento. Além disso, a área de drenagem da bacia que alimenta esta várzea também sofreu alterações,
resultando na alteração da qualidade de água em relação às condições prístinas. Outro fator que influencia
fortemente as alterações que vêm ocorrendo na várzea é que em agosto de 2000 a SABESP (Companhia de
Saneamento Básico do Estado de São Paulo) iniciou a transferência de água da Represa Billings (braço do
Taquacetuba) para a Represa Guarapiranga objetivando-se incrementar a captação de água para abastecimento
público, sendo que a água revertida é descarregada na várzea do Parelheiros. É importante salientar que ambas as
represas são consideradas como mananciais eutrofizados.
OBJETIVOS
A intervenção na várzea do Parelheiros, utilizando sistemas de Wetlands Construídos, tem como principal objetivo a
melhoria da qualidade da água afluente à várzea e conseqüentemente a melhoria da qualidade da água afluente a
Represa Guarapiranga.
Pretende-se também buscar, através da educação ambiental, uma maior integração com a população urbana e rural
adjacente à área, visando proporcionar para a comunidade um maior entendimento ecológico e princípios do
desenvolvimento sustentável através de modelos de utilização de energias alternativas (i.e. eólica, solar, produção de
biogás), bem como o aproveitamento da biomassa a ser gerada no sistema e a recomposição das áreas ciliar e o
enriquecimento em fragmentos florestais remanescentes.
METODOLOGIA
Para atingir o objetivo do projeto será realizada uma intervenção que permita o direcionamento e o controle dos
fluxos de água dos diversos compartimentos da região considerada. Esta intervenção deverá ser feita de tal forma
que possibilite um manejo tanto da água como dos ecossistemas que serão formados, procurando-se sempre
maximizar a eficiência dos processos naturais que promovem a melhoria da qualidade dos recursos hídricos com o
objetivo de não descaracterizar a qualidade da água do reservatório Guarapiranga antes do início do bombeamento
da água da Represa Billings para este reservatório. Por outro lado, pelo tratamento das águas dos atuais afluentes da
várzea do rio nos sistemas de Wetlands Construídos espera-se uma melhoria das águas daquele reservatório. Para a
elaboração do projeto, foram utilizadas diferentes tecnologias de sistemas de Wetlands Construídos, as quais
poderão ser implantadas em várias etapas de acordo com a eficiência final desejada. Dentre as tecnologias de
tratamento, incluem-se canais de plantas aquáticas flutuantes, canais com plantas aquáticas emergentes e solos
filtrantes. Estes sistemas integrados tem se mostrado bastante eficiente em condições de clima do Estado de São
Paulo, bem como em outras regiões do Brasil (Salati et al., 1982; Salati, 1984; Salati, 1987; Manfrinato, 1989; Salati
et al., 1996; Elias, et al. 2000; Salati, et al. 2000).
DESCRIÇÃO do SISTEMA de TRATAMENTO
A área total de implantação dos sistemas de Wetlands Construídos (Figura 1) será de 42,183 hectares a qual será
dividida em três áreas, sendo: uma área de 2,782 ha com plantas aquáticas emergentes e flutuantes, para tratamento
de 500 L.s-1 captados do rio Parelheiros e do córrego do Itaim, 283 L.s-1 e 217 L.s-1, respectivamente; e duas áreas
para tratamento de 4000 L.s-1 (vazão do bombeamento da reversão do braço Taquacetuba), sendo: 25,963 ha
ocupados com 28 módulos (módulos 1 a 28) localizados à esquerda do rio Parelheiros e 13,438 ha ocupados com 14
módulos (módulos 29 a 42) à margem direita do rio. O fluxo total de 4,0 m3.s-1 será distribuído da seguinte forma:
2.636 L s-1 nos módulos de wetlands situados à margem esquerda e 1364 L.s-1 nos módulos de wetlands situados à
margem direita. Os módulos projetados serão subdivididos, sendo que em cada módulo serão implantadas três
diferentes técnicas de wetlands construídos: i) canais cultivados com macrófitas aquáticas flutuantes; ii) Sistema
DHS (Despoluição Hídrica com Solos – Patente PI-850.3030) e iii) canais cultivados com macrófitas aquáticas
emergentes.
Figura 1: Representação esquemática do sistema de Wetlands Construídos – implantação do projeto para
melhoria da qualidade da água na várzea do Parelheiros - SABESP.
Inicialmente serão construídos três módulos em caráter experimental, ocupando um total de 1,613 ha (Figura 2),
sendo o módulo 01 (5.258,40 m2) configurado com 75% da área ocupada com canais de plantas flutuantes e 25%
com canais de plantas emergentes; o módulo 02 (5.402,45 m2) deverá ser composto de 25% da área total ocupada
com canais de plantas flutuantes, 50% ocupada com solos filtrantes e 25% ocupada com canais de plantas
emergentes; e o módulo 03 (5.468,62 m2) configurado com 25% da área ocupada com canais de plantas flutuantes e
75% da área ocupada com canais de plantas flutuantes. O fluxo de entrada de cada um dos módulos experimentais
será de: 53,4 L.s-1, 54,9 L.s-1 e 55,5 L.s-1, respectivamente. O funcionamento desses módulos-pilotos servirão para a
determinação das taxas de eficiência, a fim de determinar a configuração final os outros módulos.
Figura 02: Representação esquemática dos módulos-pilotos de sistema de Wetlands Construídos para
melhoria da qualidade da água na várzea do Parelheiros – SABESP.
EFICIÊNCIA ESPERADA
Tendo em vista que a construção do sistema poderá ser realizada em etapas, a eficiência global do sistema irá variar
dependendo da fase implantada.
Desta forma, foram estimadas as eficiências de cada técnica de wetlands a serem utilizadas e para cada fase de
implantação do projeto. Os valores das eficiências médias de remoção para os diversos parâmetros de qualidade de
água analisados foram obtidos em trabalhos científicos, bem como resultados de inúmeras estações de tratamento de
efluentes já implantadas tanto no Brasil como na Europa e nos Estados Unidos.
Para se verificar se haverá uma melhoria da qualidade da água de saída da várzea após a implantação do sistema de
wetlands, em comparação com a qualidade atual, os valores estimados foram comparados com: a) os valores
máximos permissíveis para rios de Classe 2 e Classe 3, conforme CONAMA 20; b) os valores médios obtidos no
Ponto 30 A (localizado no reservatório Guarapiranga, próximo a foz do rio Parelheiros) através do monitoramento
realizado pelo Aditamento da CETESB 020, no período de maio de 1998 a março de 1999 (antes do início reversão)
(Tabela 1); c) os valores médios mensais da água no - Ponto GU-107 (localizado no reservatório Guarapiranga,
próximo a foz do rio Parelheiros) após o início da reversão do Braço Taquacetuba.
Tabela 1: Estimativa dos valores médios de qualidade da água obtidos através da simulação após passagem
pelo sistema de Wetlands Construídos (25% canais de plantas aquáticas flutuantes, 50% sistema D.H.S. e
25% canais de plantas aquáticas emergentes) e comparação com os padrões e limites estabelecidos para rio
Classe 2, Classe 3 e Ponto 30 A – SABESP.
Parâmetros
Cor
Turbidez
Condutividade
STD
Fósforo Total
Fósforo Reativo
Solúvel
Nitrogênio Total
Nitrogênio
Amoniacal
Nitrogênio Nitrato
Nitrogênio Nitrito
Ferro Total
Manganês Total
DQO
COT
Coli Total
Coli Fecal
Unidades
U.C.
NTU
mmho/cm
mg / L
mg P / L
mg P / L
mg N / L
mg N / L
mg N / L
mg N / L
mg Fe / L
mg Mn / L
mg O2 / L
mg C / L
NMP / 100
mL
NMP / 100
mL
Efluente de Saída
(Simulação dos valores obtidos após passagem pelo
sistema de tratamento)
Abr-01 Mai-01 Jun-01 Jul-01 Ago-01 Set-01
20
13
15
12
14
11
3
2
2
3
4
3
75
73
67
71
69
69
2
2
2
1,5
1,5
1,90
0,015
0,020
0,02
0,019
0,020
0,018
0,001
0,001
0,001
0,001
0,001
0,001
0,286
0,039
0,353
0,090
0,384
0,042
0,439
0,024
0,377
0,030
0,288
0,017
Média
Classe
02
Classe
03
P 30A
14
3
71
1,9
0,018
0,001
100
0,025
100
0,025
30
5,9
102
8
0,058
0,010
0,354
0,040
0,5
0,5
0,520
0,054
0,153
0,217
0,370
0,258
0,201
0,209
10
10
0,002
0,010
0,007
0,006
0,004
0,006
0,006
1,0
1,0
0,105
0,091
0,119
0,159
0,130
0,145
0,125
0,022
0,018
0,025
0,025
0,025
0,027
0,024
0,1
0,5
10
9,6
12
11
13
11,9
11,2
5,4
5,0
4,6
5,1
6,1
5,8
5,3
1,2E+03 8,7E+02 8,3E+01 9,2E+02 3,3E+03 6,9E+02 1,2E+03 5,0E+03 2,0E+04
0,370
0,043
30
-
6,3E+01 4,5E+01 4,9E+00 8,7E+01 1,2E+02 2,3E+01 5,7E+01 1,0E+03 4,0E+03 2,2E+03
MANEJO da BIOMASSA
Devido às grandes taxas de crescimento apresentadas pela maioria das macrófitas aquáticas, torna-se eminente a
preocupação de se quantificar a biomassa presente nos sistemas de Wetlands Construídos. A eficiência de remoção
de poluentes orgânicos e inorgânicos nos sistemas de wetlands construídos está estritamente relacionada com o
monitoramento hidráulico e o manejo da biomassa no sistema.
Os cálculos realizados da estimativa de biomassa a ser gerada no sistema indicam que:
a) Nos canais de fluxo livre, recomenda-se a cobertura superficial de 80% da área do canal com plantas aquáticas
flutuantes, realizando-se a retirada do excedente de biomassa formada e mantendo-se rotineiramente 80% da
área superficial coberta. Considerando-se a ocupação de 25% da área do projeto por canais de plantas flutuantes
e os respectivos processos de manejo, a biomassa produzida será de aproximadamente 2,3 toneladas de matéria
seca por dia.
b) No sistema D.H.S. (Despoluição Hídrica com Solos) cultivado com arroz irrigado, o manejo da biomassa é
simplificado, pois esta macrófita possui um ciclo vegetativo de aproximadamente 180 dias (06 meses), e ainda
pode-se optar pela prática da “ressoca” (utilizando-se a rebrota da mesma planta após a colheita do primeiro
ciclo) mantendo-se a cobertura vegetal por aproximadamente 01 ano. Considerando-se a ocupação de 50% da
área do projeto pelo sistema DHS, a produção de grãos será de aproximadamente 63 toneladas a cada ciclo (180
dias).
c) Com relação a biomassa das plantas emergentes, especialmente a taboa, a colheita desta macrófita pode ser
efetuada em longos intervalos de tempo (01 a 02 anos), não havendo assim, a necessidade de remoção rotineira
desta macrófita. Considerando-se a ocupação de 25% da área do projeto por canais de plantas emergentes, a
biomassa produzida anualmente será de aproximadamente 250 toneladas de matéria seca.
d) O grande problema em grandes sistemas de Wetlands Construídos é o destino da biomassa, especialmente nas
regiões tropicais, uma vez que as águas a serem despoluidas possuem alta concentração de fósforo e nitrogênio,
proporcionando altas taxas de crescimento praticamente durante o ano todo. A principal utilização desta
biomassa é, quando possível, para alimentação de animais bovinos e suínos e a produção de composto orgânico.
Uma outra utilização que vem ganhando maior interesse é a incineração quando existir especialmente
contaminação com metais pesados ou então quando o volume é tão grande que uma parte poderá ser reciclada
na agricultura e outra parte é incinerada. Foram realizadas através de análises a determinação calorífica das
plantas aquáticas que deverão ser utilizadas neste trabalho, sendo obtidos os seguintes valores: 13.010 kJ / kg de
matéria seca para o aguapé (Eichhornia crassipes) e 17.210 kJ / kg de matéria seca para a taboa (Typha
angustifolia). A estimativa da energia térmica diária, ocupando-se 100% da área total do sistema com canais de
plantas aquáticas flutuantes, corresponde a uma potência firme de aproximadamente 1,4 MW (este valor
depende do sistema final a ser implantado, bem como das técnicas de manejo). O interesse atual seria uma coincineração desta biomassa com o lodo gerado nas ETE’s da RMSP já instaladas e com a biomassa proveniente
de outras Wetlands que estão sendo planejadas para a mesma região. O valor estimado é de aproximadamente
20 MW, sendo 14 MW do lodo das ETE’s e 6 MW da biomassa produzida nos sistemas de Wetlands
Construídos e ou manejados. (Salati, 2002).
CONCLUSÃO
A necessidade de garantia do abastecimento público da Zona Sul da Região Metropolitana de São Paulo levou a
Sabesp à obtenção do Licenciamento Ambiental para se transferir água do Braço Taquacetuba para a Represa
Guarapiranga, numa vazão que atinge, atualmente, 4m³/s.
Entre as exigências da Secretaria do Meio Ambiente do Estado de São Paulo para obtenção da Licença de Operação,
constava a necessidade de estudos que contemplassem as medidas necessárias à minimização dos impactos
decorrentes do aumento de vazão na várzea.
Para tanto, foi desenvolvido o projeto “Melhoria da Qualidade da Água da Várzea do Parelheiros através de
Sistemas de Wetlands”, contratado pela Sabesp, e desenvolvido pelas consultorias, em parceria com o Instituto de
Ecologia Aplicada, que, sob Auditoria Ambiental do Instituto Internacional de Ecologia, estudou a possibilidade da
utilização da área alagada como sistema de tratamento preliminar após o bombeamento e antes da entrada da água
na Represa do Guarapiranga.
Essa intervenção é um importante marco para a SABESP, uma ação pioneira e inovadora, com dimensões inéditas
no país e até na América Latina, aliando o atendimento à população e o desenvolvimento de importantes melhorias
ambientais.
Assim sendo, de acordo com os cálculos das eficiências obtidas, a intervenção na várzea do Parelheiros através da
implantação de sistemas de Wetlands Construídos, irá melhorar as condições atuais da qualidade da água que passa
pelo sistema, bem como a água afluente a Represa Guarapiranga.
A implantação deste sistema irá recuperar uma área degradada, favorecendo o aumento e a manutenção da
biodiversidade da várzea, propiciando também, através da educação ambiental, uma maior integração com a
população urbana e rural adjacente a área. Além da recomposição e enriquecimento florestal de aproximadamente
45 ha, proporcionando o aumento do fluxo gênico da biodiversidade e a redução da poluição difusa proveniente das
áreas urbanas e rurais do entorno da várzea.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Bastian, RK. and Hammer, D.A. The use of constructed wetlands for wastewater treatment and recycling. In: Moshiri,
G.A. – Constructed wetlands for water quality improvement. Pensacola, Florida. 3-8, 632p. 1993.
Elias, J.M., Salati Filho, E. e Salati, Eneida. Performance of Constructed Wetland System for Public Water Supply. In:
International Conference on Wetland Systems for Water Pollution Control, 7th, Florida, 2000. Proceedings. Florida: University
of Florida (IFAS), 2000. p 1359 –1544.
Manfrinato, E. S. “Avaliação do Método Edafo-fitopedológico para o Tratamento Preliminar de Águas”. Piracicaba-SP, 98
p. Dissertação (Mestrado). Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”. Universidade de São Paulo. Tese defendida em 04
de maio de 1989.
Salati, E. e Rodrigues, N.S. De poluente a nutriente, a descoberta do aguapé. Revista Brasileira da Tecnologia, 13 (3): 3742, 1982.
Salati, E. Método fitopedológico de despoluição de águas. Fundação Salim Farah Maluf, 1984.
Salati, E. “Edaphic-Phytodepuration: A New Approach to Wastewater Treatment. In: Aquatic Plants for Water Treatment
and Resource Recovery. Editedy by K.R. Reddy and W.H. Smith. Magnolia Publishing Inc. Orlando, Flórida, 1987.
Salati, E. Filho; Manfrinato, E. S.; Salati, E. “Secondary and Tertiary Treatment of Urban Sewage Utilizing the HDS
System With Upflow Transport”. In: International Conference on Wetland Systems for Water Pollution Control, 5. Vienna,
Austria. Proceeding. Vienna, Austria, IAWO, 1996. Volume I, p. VI/3-1-VI/3-6.
Salati Filho, E., Marcondes, D.A.S., Salati, Eneida, Elias, J.M., Nogueira, S.F. Assessment of the efficiency of constructed
wetland system pilot plant – for tertiary treatment. In: International Conference on Wetland Systems for Water Pollution
Control, 7th, Florida, 2000. Proceedings. Florida: University of Florida (IFAS), 2000. p 971 –978.
Salati, E. Levantamento de Dados Sobre Utilização dos Lodos nas EFRF’s na RMSP – Junho de 2002 para a
SABESP.