Resumen de Nature-based solutions for managing the urban surface runoff: an application of a constructed floating wetland

Jucimara Andreza Rigotti, Joana Postal Pasqualini, Lúcia Ribeiro Rodrigues

• English

  Urban surface runoff strongly contributes to the degradation of river ecosystems. Innovative and nature-based solutions have been applied to face such environmental problems. In this regard, constructed wetlands – a low-cost green treatment technology – represent a successful example of a solution that results in social and environmental benefits. Constructed floating wetlands (CFW) is a relatively new water treatment technique that consists of emergent macrophytes planted on floating structures. The CFW has been tested for the treatment of wastewater and stormwater runoff. However, few studies assess the system’s capability over short periods of retention time and its performance under hydraulic shock-loading. This research reports the performance of CFW applied to treatment of simulated urban surface runoff. The removal efficiency of total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) was investigated for two macrophyte species: Typha domingensis and Schoenoplectus californicus. Total organic carbon, wet biomass, chlorophyll-a, dissolved oxygen (DO), pH, oxygen reduction potential (ORP), conductivity, temperature and turbidity were also measured. A commercial floating structure without growth medium was employed. The experiment utilized batch mesocosms, first with a seven-day retention time and second, under hydraulic shock-loading with 24, 2, and 4 h retention times. Differences between treatments and controls were analysed by PERMANOVA and ANOSIM tests.

  The results for a seven-day batch indicated that T. domingensis was more efficient than S. californicus (removal efficiency of TP = 47 %, TN = 78 % and TP = 11 %, TN = 30 %, respectively). There was a significant difference in nutrient removal for retention times of 24 h and 4 h for T. domingensis. No significant nutrient removal was noticed for S. californicus when the retention time was less than seven days.

• português

  O escoamento superficial urbano contribui de maneira significativa para a degradação dos ecossistemas fluviais. As soluções inovadoras e inspiradas na natureza vêm sendo aplicadas para enfrentar esses problemas ambientais. Nesse sentido, os wetlands construídos – uma tecnologia de tratamento verde e de baixo custo – representam um exemplo bem-sucedido de uma solução com benefícios sociais e ambientais. O sistema Flutuante de Wetlands Construídos é uma técnica de tratamento de água relativamente recente que consiste em macrófitas emergentes plantadas em estruturas flutuantes. O sistema tem sido testado para o tratamento de águas residuárias e de escoamento superficial urbano. Contudo, poucos estudos avaliam a capacidade dos sistemas durante curtos períodos de tempo de retenção e seu desempenho sob cargas de choque. Essa pesquisa relata o desempenho de um sistema flutuante de wetlands construídos aplicado ao tratamento de escoamento superficial urbano sintético. A eficiência de remoção de nitrogênio total (NT) e fósforo total (PT) foi investigada para duas espécies de macrófitas: Typha domingensis e Schoenoplectus californicus. Carbono orgânico total, biomassa úmida, clorofila-a, oxigênio dissolvido (OD), pH, potencial redox (ORP), condutividade, temperatura e turbidez também foram analisados. No trabalho foi empregada uma estrutura flutuante comercial, sem meio de crescimento. O experimento se deu através de bateladas, em mesocosmos, inicialmente com 7 dias de tempo de retenção e em seguida sob cargas hidráulicas de choque com 24, 2 e 4 h de tempo de retenção. As diferenças entre os tratamentos e os controles foram analisadas pelo teste estatístico PERMANOVA e ANOSIM. Os resultados para a batelada de sete dias indicaram que a T. domingensis obteve melhor eficiência de remoção em relação ao S. californicus (eficiência de PT = 47 % e NT = 78 %; PT = 11 % e NT = 30 %, respectivamente). Houve diferença significativa para a remoção de nutrientes para os tempos de retenção de 24 h e 4 h para a T. domingensis. Não houve remoção significativa para o S. californicus nos tempos de retenção inferiores a sete dias.