II REUSO DE EFLUENTES DE LAGOA DE POLIMENTO EM CULTIVOS AGRÍCOLAS

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1 II REUSO DE EFLUENTES DE LAGOA DE POLIMENTO EM CULTIVOS AGRÍCOLAS Kamila Perin (1) Bióloga pela Universidade Federal do Espírito Santo (UFES) em 2003 Mestranda do Programa de Pósgraduação em Engenharia Ambiental da Universidade Federal do Espírito Santo (UFES) Pesquisadora LABSAN-DEA-CT-UFES. Marjorye Boldrini da Silva (2) Graduanda em Ciências Biológicas pela Universidade Federal do Espírito Santo. Pesquisadora voluntária do LABSAN-DEA-CT-UFES - Programa de Engenharia Ambiental da UFES. Ricardo Franci Gonçalves (3) Engenheiro Civil e Sanitarista UERJ (1984), Pós-graduado em Enga de Saúde Pública - ENSP/RJ (1985), DEA - Ciências do Meio Ambiente - Univ. Paris XII, ENGREF, ENPC, Paris (1990), Doutor em Engenharia do Tratamento e Depuração de Água INSA de Toulouse, França (1993), Prof. Adjunto do DHS e do PMEA - UFES. Sérvio Túlio Alves Cassini (4) Biólogo pela Universidade Federal de Minas Gerais (1975). PhD Microbiologia pela Universidade Estadual da Carolina do Norte (NCSU) EUA Pós-Doutorado em Microbiologia Ambiental na Universidade do Tennessee EUA Prof. Adjunto do DHS e do PMEA - UFES. Regina Keller (5) Bióloga pela Universidade Estadual do Rio de Janeiro (UERJ). Mestre em Bioquímica pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ). Doutora em Microbiologia com Especialização em Virologia pela Universidade Paris VII. França. Prof. Visitante do Programa de Mestrado em Engenharia Ambiental UFES ES. Endereço (1) : Av. Fernando Ferrari, s/n Goiabeiras Vitória ES Brasil - CEP.: Caixa Postal: Telefax.: (027) / Tel: (027) kamilaperin@yahoo.com.br RESUMO A aplicação controlada de efluente tratado na agricultura vem sendo realizada no Brasil e em várias regiões do mundo. A presença de macro e micronutrientes para a fertilização do solo e o baixo custo de implantação do sistema de lagoas - devido à disponibilidade de área e elevada temperatura existente no país - são fatores que favorecem o uso racional dos recursos hídricos, a diminuição da poluição dos mananciais e a não dependência de fertilizantes químicos, tornando a prática do reuso na agricultura exeqüível e importante para qualidade ambiental. O objetivo deste trabalho foi avaliar o uso de efluente tratado proveniente da lagoa de polimento da UFES na irrigação de plantas de feijão (Phaseolus vulgaris L.), a fim de testar a viabilidade deste efluente na fertirrigação. O experimento foi dividido em 2 blocos casualizados, sendo que cada bloco era composto por 4 tratamentos e 5 repetições. Os tratamentos utilizados foram: T1- adubação química + irrigação com água, T2- efluente diluído 1:10, T3 - efluente diluído 1:5, T4- efluente não diluído. A análise dos resultados permitiu concluir que o efluente da lagoa de polimento encontra-se dentro dos padrões esperados para esse sistema de tratamento de esgoto e que a irrigação com o efluente da lagoa de polimento sem diluição (T4) proporcionou melhores resultados em relação ao tamanho, massa fresca e massa seca dos feijoeiros. PALAVRAS-CHAVE: Reúso, lagoa de polimento, feijão. INTRODUÇÃO Com a diminuição das reservas de água em todo o mundo associada à poluição urbana e industrial de rios e cursos d água, torna-se imperativo o desenvolvimento de técnicas que permitam o reúso da água. Os esgotos domésticos tratados desempenham um papel fundamental no planejamento e na gestão sustentável dos recursos hídricos como um substituto para o uso de águas destinadas a fins agrícolas. No Brasil, a irrigação com águas residuárias, principalmente de leguminosas, hortaliças e culturas cerealíferas, vem aumentando significativamente devido ao avanço de várias tecnologias. Esta prática tem como principais objetivos e justificativas a reciclagem de nutrientes, a economia no uso de recursos hídricos e de fertilizantes ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1

2 químicos, o aumento qualitativo e quantitativo da produção agrícola e o controle da poluição. No entanto, constitui-se em um procedimento não regulamentado e tem se desenvolvido com precário planejamento ou controle, impondo ao setor de saneamento básico uma necessidade de pesquisa de novas alternativas tecnológicas. A qualidade da água utilizada e o fim específico do reúso estabelecerão os níveis de tratamento recomendados, os critérios de segurança a serem adotados e os custos de capital e de operação associados. O sistema de lagoas de estabilização tem sido largamente empregado no tratamento de esgoto sanitário, constituindo-se em uma das tecnologias de tratamento de esgotos mais difundida no Brasil, principalmente, devido ao baixo custo, simplicidade operacional e boa eficiência de remoção de poluentes orgânicos e alguns patógenos. A fertirrigação com efluentes sanitários fornece ao solo, além da água necessária às culturas, nutrientes essenciais ao desenvolvimento das plantas como nitrogênio, fósforo, enxofre, cálcio e magnésio, proporcionando assim, uma economia significativa de adubo químico, além de aliviar a demanda e preservar a oferta de água. A cultura poderá absorver macro e micro nutrientes disponíveis nos esgotos, sendo comum um acréscimo de até 300% na produtividade (Hespanhol, 2001). O Brasil é um dos maiores produtores mundiais de feijão, disputando o primeiro lugar com o Japão (Ferreira, 2001). A produção nacional de feijão está em torno de 2,7 milhões de toneladas, com uma área colhida de 4,9 milhões de hectares e produtividade de 570 kg/há. A importância dessa produção deve-se a que o feijão, além de se constituir um dos alimentos básicos da população brasileira é um dos principais produtos fornecedores de proteína na dieta alimentar dos estratos sociais economicamente menos favorecidos. Seu valor energético e teor médio de proteína são relativamente elevados e em torno de 345 calorias/100g e 22%, respectivamente, (Vieira, 1967). Este estudo propõe-se a verificar a viabilidade da utilização de esgoto tratado em lagoa de polimento na fertirrigação de plantas de feijão (Phaseolus vulgaris L.). MATERIAIS E MÉTODOS Os experimentos foram realizados no Parque Experimental do Núcleo de Bioengenharia Aplicada ao Saneamento-Núcleo Água, e as análises físico-químicas e microbiológicas foram efetuadas no laboratório de Saneamento (LABSAN), localizados na Universidade Federal do Espírito Santo (UFES), município de Vitória-ES. Descrição da Lagoa de Polimento O sistema de tratamento é composto por uma associação em série de um Reator Anaeróbio Compartimentado (RAC) do tipo UASB construído em fibra de vidro com as seguintes especificações: seção circular com diâmetro D= 1,00m, H = 5,00 m e θ = 9,0 h seguido de uma lagoa de polimento com as dimensões: A= 32 m2, L= 8,00m, B= 4,00m e H= 1,20m (figura 1). Este sistema de tratamento é alimentado por esgoto sanitário proveniente de Jardim da Penha, bairro adjacente a UFES, opera a uma vazão média de 0,08 L/s e possui uma carga orgânica afluente média de 354 Kg DBO5 / (ha*d) e uma taxa de aplicação superficial de 0,5 (m3/m2*d). O reator anaeróbio inserido a montante da lagoa de polimento, tem por finalidade remover previamente parte da carga orgânica do afluente. Figura 1: Lagoa de Polimento. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 2

3 Monitoramento da lagoa de estabilização No monitoramento da lagoa foram analisados, através de coletas simples diárias, DQO total, DQO filtrada, ph, SST, OD, temperatura, condutividade, turbidez; e através de coletas compostas semanais, Ptotal, P-PO 4-2, além de NTK, N-NH 4 +, N-NO 3-2, N-NO 2-1, realizados duas vezes por semana. As análises microbiológicos (coliformes totais, E. coli, salmonella sp, cistos de giárdia e oocistos de criptosporídeo), clorofila a, identificação e contagem de microalgas, e parasitológicos (ovos de helmintos) foram realizadas quinzenalmente. As análises laboratoriais foram realizadas conforme recomendações do Standard Methods For Water and Wastewater Examination, (19 a Edition). Além desses parâmetros foram avaliados também no efluente os metais K, Mg, Mn, Al, Ca, Zn, Cu, Fe, Na. As amostras foram digeridas previamente com HNO 3 em chapa elétrica. Ensaios agronômicos Nos ensaios agronômicos foram cultivadas plantas de feijão (Cultivares carioca) em casa de vegetação. O experimento foi dividido em 2 blocos casualizados, sendo que cada bloco era composto por 4 tratamentos e 5 repetições, totalizando 40 unidades experimentais. Em cada vaso de 3 litros contendo areia foram semeadas 15 grãos da planta previamente inoculados com bactérias do gênero Rhizobium. O ciclo de crescimento das plantas foi de aproximadamente 45 dias com irrigação diária. Os experimentos consistem dos seguintes tratamentos: T1- Controle positivo: adubação química + irrigação com água; T2- Plantas irrigadas com efluente diluído 1:10; T3- Plantas irrigadas com efluente diluído 1:5; T4- Plantas irrigadas com efluente não diluído. As plantas foram avaliadas sob os parâmetros: altura, cor das folhas, massa fresca e massa seca de folha. RESULTADOS Na tabela 1 encontram-se as concentrações dos parâmetros analisados no efluente da lagoa de polimento e seus níveis ideais para o cultivo da planta. Tabela 1: Comparação entre alguns parâmetros analisados no efluente da lagoa e os seus níveis requeridos pelo feijão Parâmetros Valores médios (mg/l) Nível ideal para planta (mg/l) P total 7,50 ± 1, K 13 ± Mg 7,4 ± 0,5 2,4 Mn < 0,1 2,5-20 Al 1,6 ± 0,3 - Ca 31 ± Zn < 0, Cu < 0,06 0,6 Fe 0,5 ± 0,1 2,13 ph* 7,5 ± 0,6 6,5 e 7,5 * Único parâmetro cuja unidade não é mg/l Conforme pode ser observado, o valor médio encontrado para ph é favorável ao crescimento do feijoeiro. Segundo Vieira (1967) este parâmetro deve estar entre 6,5 e 7,5 para um bom desenvolvimento da planta. O fósforo (P total ) é o nutriente mais limitante na produção do feijoeiro (Malavolta, 1972). O valor médio do P total demonstrados na tabela 1 indica que o efluente utilizado na irrigação das plantas possui uma quantidade de fósforo em torno de 7,5 mg/l. Esta quantidade é classificada, de acordo com Freitas & Pratt (1969), como nível médio do nutriente no solo, sugerindo assim, que o efluente da lagoa de polimento contém uma concentração média de fósforo adequada ao cultivo do feijoeiro. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 3

4 Comparando-se as concentrações de K, Mg, Mn, Ca, Zn, Cu e Fe encontradas no efluente da lagoa de polimento com as necessidades das plantas, verifica-se que os valores encontrados para esses nutrientes estão abaixo dos níveis ideais para o cultivo de plantas de feijão. Essa deficiência de macro e micronutrientes possivelmente influenciou negativamente o desenvolvimento dos feijoeiros. Na figura 2 pode-se observar a variação da amônia e do nitrato num período de 3 meses de monitoramento da lagoa. Figura 2: Variação de amônia e nitrato no período de monitoramento. Resultados (mg/l) 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 Amônia Nitrato 18/1/2005 1/2/ /2/2005 1/3/ /3/ /3/2005 Data das análises Os vegetais superiores são capazes de empregar a amônia ou nitrato solúveis como única fonte de nitrogênio. A concentração de amônia no efluente utilizado na irrigação variou de 21,5 a 42,1mg/L, enquanto que a concentração de nitrato encontrou-se entre zero e 1,24mg/L. Estes valores estão em concordância com os requeridos para o crescimento e desenvolvimento das plantas de feijão de acordo com a literatura. Na tabela 2 são apresentados os resultados das alturas médias dos feijoeiros, submetidos aos 4 diferentes tratamentos, após 15, 30 e 45 dias do cultivo. Tabela 2: Alturas médias dos feijoeiros de cada tratamento (cm). Tratamentos 15 dias 30 dias 45 dias T1 (adubação química + 9,33 9,90 10,15 água) T2 (efluente diluído 1:10) 10,06 11,23 12,08 T3 (efluente diluído 1:5) 10,74 11,71 12,89 T4 (efluente não diluído) 10,79 13,00 15,53 Aos 15 dias de cultivo observou-se um desenvolvimento semelhante das plantas submetidas aos tratamentos 2, 3 e 4. Houve uma pequena diferença aos 30 e aos 45 dias em relação ao tamanho dos feijoeiros cultivados com o tratamento 4, indicando que a maior concentração de nutrientes neste tratamento atuou de forma positiva no crescimento da leguminosa. Com relação às plantas submetidas ao tratamento 1 observou-se uma redução na taxa de crescimento, quando comparadas àquelas irrigadas com o efluente e um visível amarelecimento a partir das folhas mais velhas, indicando falta de nitrogênio (VIEIRA, 1983). Os valores médios da massa fresca (MF) e da massa seca (MS) das plantas de feijão cultivadas com diferentes tipos de tratamentos são apresentados nas figuras 3 e 4, na qual se observa que as plantas submetidas à irrigação com efluente bruto da lagoa de polimento (T4) apresentaram MF e MS maior que os demais tratamentos. A massa fresca e seca média das plantas do tratamento 4 foram de respectivamente 5,9g e 1,26g. A MF e a MS dos tratamentos 1, 2, e 3 foram, respectivamente, 5,33g e 0,9g; 4,39g e 1,04g; 3,25g e 0,88g. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 4

5 Figura 3: Massa fresca das plantas aos 45 dias. Peso (g) Tratamentos Figura 4: Massa seca das plantas aos 45 dias. 1,5 Peso (g) 1 0, Tratamentos CONCLUSÕES Com base no trabalho realizado, concluiu-se que: Dentro do período avaliado (45 dias) foi possível cultivar plantas de feijão com o efluente da lagoa de polimento não diluído (T4) e diluído nas proporções 1:10 (T2) e 1:5 (T3). A irrigação com T4 proporcionou melhores resultados em relação ao tamanho e massa fresca e seca dos feijoeiros quando comparados com as plantas de feijão cultivadas com os demais tratamentos, provavelmente devido ao maior aporte de nutrientes contido nesse tratamento. As plantas cultivadas com T2 e T3 não apresentaram diferença significativa entre si quanto ao tamanho após 45 dias de cultivo. Possivelmente a diferença no desenvolvimento das plantas irrigadas com esses tratamentos em relação às plantas irrigadas com T4 ocorreu devido à diluição do efluente da lagoa de polimento que já possuía uma quantidade adequada de P e uma quantidade insuficiente de K, Mg, Mn, Ca, Zn, Cu e Fe necessária ao desenvolvimento do feijoeiro. O T1 (adubação química), quando comparado aos tratamentos 2, 3 e 4, proporcionou um crescimento menos expressivo das plantas, provavelmente porque a solução nutritiva utilizada neste estudo não estava totalmente adequada ao cultivo das plantas de feijão. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. APHA. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 19th Edition. American Public Health Association, New York VON SPERLING, M. Princípios do tratamento biológicos de águas residuárias, vol. 3 Lagoas de Estabilização, Belo Horizonte ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 5

6 3. CLIBAS, V. O feijoeiro-comum: cultura, doenças e melhoramento. Imprensa Universitária.Viçosa-MG FERREIRA, C.M. Comercialização de feijão no Brasil Piracicaba-SP, p. 5. FREITAS, L. M. M., PRATT, P. F. Resposta de três leguminosas a calcário em diversos solos ácidos de São Paulo. Pesquisa Agropecuária Brasileira. Brasília, HESPANHOL, I. Reuso de Água: Uma alternativa Viável. Revista Brasileira de Saneamento e Meio Ambiente. Volume 11, nº 18, Rio de Janeiro, JACKSON, M.L. Soil chemical analysis. New Jersey: Prentice Hall, p. 8. MALAVOLTA, E. Nutrição e adubação. In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE FEIJÃO, 1., Campinas. Anais. Viçosa: UFV, p VIEIRA, C. O feijoeiro comum: cultura, doenças e melhoramento. Viçosa, MG: UFV, p. 10. Doenças e pragas do feijoeiro. Viçosa, U.F.V, Imprensa Universitária ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 6