GLOBAL SCIENCE AND TECHNOLOGY (ISSN )

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1 GLOBAL SCIENCE AND TECHNOLOGY (ISSN ) USO DA RADIAÇÃO ULTRAVIOLETA NO TRATAMENTO DE ESGOTO DOMÉSTICO PARA FERTIRRIGAÇÃO AGRÍCOLA POR GOTEJAMENTO Rafael Oliveira Batista 1*, Salma Luana Maia Gomes 1, Jean Berg Alves da Silva 1, Monalisa Soares Costa 1, Ana Kaline da Costa 1 RESUMO: A disposição inadequada dos esgotos domésticos no solo e nos corpos hídricos tem incentivado o desenvolvimento de tecnologias de baixo custo e alta eficiência na inativação de microorganismos patogênicos. O presente trabalho objetivou analisar o efeito da radiação ultravioleta artificial na inativação de microrganismos patogênicos, possibilitando o aproveitamento agrícola de esgoto doméstico sem riscos microbiológicos para o produto agrícola e equipamento de aplicação. Para tal, uma miniestação implantada no Parque Zoobotânico da UFERSA em Mossoró-RN. No reator ultravioleta da miniestação de tratamento de esgoto doméstico foram utilizadas duas lâmpadas germicidas, cada um com potência de 30W. O experimento foi montado em delineamento inteiramente casualizado com seis tratamentos (tempos de exposição à radiação ultravioleta) e três repetições. Foram coletadas amostras de efluentes para avaliação físico-química e microbiológica. Os resultados indicaram que houve redução significativa do nível populacional de coliformes totais e termotolerantes, devido à incidência de radiação ultravioleta artificial no esgoto doméstico primário; o tempo de exposição de 25 minutos foi o mais eficiente na inativação dos coliformes totais e fecais presentes no esgoto doméstico primário; a qualidade microbiológica do esgoto doméstico exposto à radiação ultravioleta permite o reuso da água para diversos fins agrícolas; e a exposição à radiação ultravioleta reduziu o risco microbiológico de entupimento de gotejadores de sistemas de irrigação localizada que operam com esgoto doméstico. Palavras-chave: saneamento ambiental, desinfecção, água residuária. USE OF ULTRAVIOLET RADIATION IN DOMESTIC SEWAGE TREATMENT FOR AGRICULTURAL FERTIRRIGATION DRIP ABSTRACT: The treatment of domestic sewage is one of the actions of the sanitation of great importance to the quality of living. The agricultural use of sewage treated is an alternative to semi-arid regions. This study aimed to analyze the effect of artificial ultraviolet radiation in the inactivation of pathogenic microorganisms, allowing the agricultural use of sewage without microbiological risks for the agricultural product and application equipment. A treatment system was implanted in the Park Zoobotânico UFERSA in Mossoró-RN. Throughout the trial period, samples of treated effluent were collected to physical-chemical and microbiological. The experiment was arranged in completely randomized design with three replications and six treatments. Analysis of variance was performed at 5% probability, and for evaluation of the qualitative variables was used the Tukey test at 5% probability. The results indicated that there was significant reduction in population levels of total and fecal coliforms for the different depths of primary sewage under exposure to ultraviolet germicidal; sewage depths of 5 and 10 cm were the most efficient in the inactivation of total and fecal coliforms present in the primary domestic sewage, the microbiological quality of domestic sewage exposed to ultraviolet germicidal allows the reuse of water for various agricultural purposes, and germicidal ultraviolet radiation exposure reduced the risk of microbial clogging of drip irrigation systems that operate with domestic sewage. Keywords: environmental sanitation, microbiology, disinfection, water reuse. 1 Universidade Federal Rural do Semi-Árido - Campus Mossoró. Av. Francisco Mota, n o 572, Bairro Presidente Costa e Silva. Caixa Postal: 137, Mossoró (RN). CEP: * rafaelbatista@ufersa.edu.br. Autor para correspondência. Recebido em: 26/01/2012. Aprovado em: 26/11/12.

2 24 INTRODUÇÃO A inadequação dos sistemas de esgotamento sanitário é a principal causa de doenças (esquistossomose, cólera, doença de Chagas, febre tifóide, tracoma, malária, diarréias e verminoses) e de poluição ambiental nas áreas urbanas e rurais do Brasil. Estima-se que 44,8% dos municípios brasileiros não possuem rede coletora de esgoto e que apenas 28,5% desses dispõem de sistema de tratamento (IBGE, 2010). De acordo com Chernicharo et al. (2006), os principais tratamentos de esgotos domésticos nas companhias de saneamento são: 1. Tratamento preliminar que tem por finalidade remover as partículas sólidas grosseiras em suspensão nos esgotos domésticos, por meio de processos físicos. Dispositivos como grades, caixas de areia e caixas de gordura pertencem a essa classe; 2. Tratamento primário tem por objetivo a redução dos sólidos em suspensão por dispositivos com maior tempo de retenção hidráulica ou de equipamentos com precipitantes químicos. Sedimentadores, tanques sépticos, flotadores e filtros pertencem a essa classe; 3. Tratamento secundário tem por finalidade a redução de sólidos orgânicos dissolvidos. Os sistemas aeróbios (lagoas aeradas e facultativas) e anaeróbios (lagoa anaeróbia, biodigestores e câmaras anóxicas) pertencem a essa classe; e 4. Tratamento terciário que objetiva a redução de nutrientes e, ou do nível populacional de bactérias patogênicas. Pertencem a essa fase os filtros biológicos, lagoas de maturação, lagoas de aguapés e exposição à radiação ultravioleta. A cloração dos esgotos domésticos possibilita a formação de substâncias carcinogênicas (thialometanos), resultado da reação do cloro residual livre e com substâncias orgânicas. Neste sentido, a utilização da radiação ultravioleta artificial de 254 nm surge como alternativa eficiente na inativação de microrganismos patogênicos e sem risco de surgimento de substâncias carcinogênicas que comprometam a saúde dos seres humanos e a qualidade ambiental (GUO el al., 2009). A radiação ultravioleta artificial oscilando de 206 a 254 nm é amplamente utilizada no tratamento de águas residuárias atuando na degradação de compostos organometálicos (ZHAO et al., 2011); micro poluentes farmacêuticos, inibidores de corrosão e biocidas (DE LA CRUZ et al., 2012); e microrganismos patogênicos (HALLMICH; GEHR, 2010). A radiação ultravioleta artificial interfere na biossíntese e crescimento dos microrganismos patogênicos. A radiação é absorvida pelos nucleotídios (blocos de construção do DNA e RNA), promovendo a união entre nucleotídios adjacentes, criando moléculas duplas ou dímeros de timina e citosina. Tais moléculas impedem a duplicação normal do DNA, interrompendo o processo de reprodução celular. Assim, ocorre uma redução significativa na capacidade patogênica desses microrganismos (GUO el al., 2009; HALLMICH; GEHR, 2010). A utilização de esgotos doméstico na agricultura é uma alternativa para diminuição da captação de água e do lançamento de efluentes nos corpos hídricos. É também uma forma de se tentar amenizar o problema de escassez de recursos hídricos nas regiões semiáridas e o elevado custo na construção de novos sistemas de abastecimento de água (IBGE, 2010). As diretrizes para aproveitamento agrícola de esgoto doméstico no semiárido nordestino estão apresentadas na Portaria n. 154 do Estado do Ceará (CEARÁ, 2012) que dispõe sobre padrões e condições para lançamento de efluentes líquidos gerados por fontes poluidoras. 1. Para atividades Tipo 1 (Irrigação de vegetais ingeridos crus), conforme se segue: Coliformes fecais menor que 1000 microrganismo por 100 ml; ovos de helmintos menor que 1 ovo por litro de amostra; e condutividade elétrica menor que 3,0 ds m -1.

3 Uso da radiação ultravioleta Atividades Tipo 2 (Irrigação de vegetais não consumidos crus): Coliformes fecais menos que 5000 microrganismos por 100 ml; ovos de helmintos menor que 1 ovo por litro de amostra; e condutividade elétrica menor que 3,0 ds m -1. Nos sistemas de irrigação localizada, entretanto, os emissores apresentam alta suscetibilidade ao entupimento. A sensibilidade ao problema de entupimento varia com as características do gotejador e com a qualidade da água relacionada aos aspectos físicos, químicos e biológicos (BATISTA et al., 2010). A formação de biofilme resultante da interação entre mucilagens bacterianas e partículas orgânicas e inorgânicas tem sido a principal causa de entupimento de gotejadores que operam com águas residuárias (DAZHUANG et al., 2009). O entupimento de gotejadores prejudica o funcionamento geral do sistema de irrigação, afetando as suas características de operação e exigindo manutenções mais frequentes. Geralmente, a obstrução diminui a uniformidade de aplicação de efluente de sistemas de irrigação localizada (LIU; HUANG, 2009). O presente trabalho objetivou analisar os efeitos da radiação ultravioleta artificial na inativação de microrganismos de esgoto doméstico para aproveitamento agrícola, minimizando os riscos de contaminação do solo e da planta e de entupimento do equipamento de aplicação. MATERIAIS E MÉTODOS O presente trabalho foi realizado no Parque Zoobotânico da Universidade Federal Rural do Semi-Árido (UFERSA) que se encontra nas coordenadas geográficas 5º12 27 de latitude sul e 37º19 21 de longitude oeste. O município de Mossoró-RN possui altitude de 40,5 m e está localizado somente a 40 km do Atlântico Norte. O clima de Mossoró-RN, segundo a classificação climática de W. Koeppen, é do tipo BSwh, que significa clima seco, muito quente e com estação chuvosa no verão atrasando-se para o outono. Apresenta temperatura média anual de 27,6ºC, precipitação de 772,7 mm, pressão atmosférica média anual de 757,1 mmhg, com pequena amplitude anual devido a pequena variação anual da temperatura. A umidade relativa tem valor médio anual de 68,3%, os ventos predominantes são de nordeste e sudeste, com média anual de 3,9m s -1. Neste local existe uma residência com oito pessoas, para qual se estima produção de esgoto doméstico de 400 L por dia sem tratamento, podendo chegar a até 800 L nos finais de semana. Uma vista frontal da miniestação de tratamento dos esgotos domésticos implantada no Parque Zoobotânico da Universidade Federal Rural do Semi-Árido (UFERSA) é apresentadas na Figura 1

4 26 Figura 1 - Vista frontal da miniestação de tratamento dos esgotos domésticos implantada no Parque Zoobotânico da Universidade Federal Rural do Semi-Árido (UFERSA). A miniestação possui as seguintes etapas para tratamento do esgoto doméstico: 1. Tanque séptico: O tratamento preliminar e primário do esgoto doméstico ocorre no tanque séptico com duas câmaras (Figura 2). O tanque séptico tem como finalidade, efetuar a retenção de sólidos flutuantes e matérias graxas (escuma); decantação de sólidos sedimentáveis; alteração de características da fase líquida; deposição, acúmulo e adensamento do lodo decantado em regime de decomposição anaeróbio; digestão parcial da escuma; e redução sensível do número de bactérias patogênicas. No dimensionamento desse tanque, utilizou-se o dobro da quantidade de esgoto doméstico, ou seja, o valor de 800 L por dia. Considerou-se tempo de detenção hidráulico (TDH) é de 1 dia, taxa de acúmulo de lodo digerido de 177 dias, contribuição de lodo fresco de 1 L. hab. -1 dia -1, intervalo de limpeza do lodo de quatro anos e temperatura local acima de 20 o C. O tanque séptico foi construído em alvenaria de tijolos e impermeabilizante, possuindo as dimensões internas de 1,30 m de largura por 2,4 m de comprimento por 1,00 de profundidade útil. A divisória entre as câmaras do tanque séptico foi implantada a 2/3 do seu comprimento interno, ou seja, a 1,60 m do ponto de entrada do esgoto doméstico. Para a passagem do efluente de uma câmara para outra foram construídas quatro aberturas, cada uma com as dimensões de 0,05 m de largura por 0,10 m de altura. Figura 2 - Ilustração do tanque séptico com duas câmaras.

5 Uso da radiação ultravioleta Filtro anaeróbio: Este foi construído em alvenaria no formato prismático. O filtro apresenta um fundo falso à 0,40 m do fundo preenchido internamente com camada de brita 1 até 0,80 m. Sobre essa brita é mantida uma lâmina de esgoto doméstico de 0,20 m. Esse filtro possui lado de 1,40 m e 1,60 m profundidade (Figura 3). Figura 3 - Ilustração do filtro anaeróbio. 3. Reator com radiação ultravioleta: O reator foi construído em alvenaria de tijolos nas dimensões 1,08 m de largura por 1,18 m de comprimento e 0,40 m de profundidade, recebendo impermeabilização interna, conforme as recomendações de Sanches- Roman et al. (2007). No seu interior existe uma régua graduada de 40 cm, que auxiliará a manter uma lâmina de esgoto doméstico de 0,10 m para exposição à radiação ultravioleta artificial. Duas lâmpadas de radiação ultravioleta C de 30 watts, cada uma, foram instaladas no reator para proporcionar a desinfecção do efluente. No reator foram utilizadas duas lâmpadas UV com potência de 30 W cada uma e vida útil prevista para h do modelo G13/TUV30W da PHILIPS. As lâmpadas UV trabalham vapor de mercúrio de baixa pressão emitindo comprimentos de onda curtos com pico de radiação de 253,7 nm (UVC) para ação germicida e foram acionadas de forma manual (Figura 4). Figura 4 - Ilustração do reator com radiação ultravioleta artificial.

6 28 4. Sumidouro: Essa parte foi constituída com tubo de PVC de 100 mm e brita 1. Para tal, foi escavada uma vala em formato prismático com 1,0 m de largura por 8,0 m de comprimento por 0,50 m de profundidade (Figura 5). Figura 5 - Ilustração do sumidouro. Durante o período experimental amostras de esgotos domésticos, foram coletas após passagem no tanque séptico e filtro anaeróbio denominado esgoto doméstico primário. Em seguida, as amostras foram preservadas em caixa de isotérmica com gelo à 4º C, até a entrada das mesmas em laboratórios específicos. No Laboratório de Inspeção de Produtos de Origem Animal da UFERSA, foram identificadas e quantificadas os coliformes totais e termotolerantes do esgoto doméstico. Enquanto, no Laboratório de Análise de Solo, Água e Planta da UFERSA foram obtidos os valores de ph, condutividade elétrica, turbidez, sódio, cálcio, magnésio, cloreto, potássio, bicarbonato e metais como ferro, manganês, cobre e zinco. Na Tabela 1, estão apresentados os valores de volume e vazão do esgoto doméstico primário obtido no período de 19 a 25 de setembro de Verifica-se na Tabela 4 que a vazão média semanal do esgoto doméstico primário foi de 10,15 L h -1, correspondente a um volume de 243,60 L. Tal valor foi inferior o obtido por Moura et al. (2011), provavelmente devido à redução do número de pessoas na residência durante o período experimental.

7 Uso da radiação ultravioleta Tabela 1 - Valores de volume e vazão do esgoto doméstico primário obtido no período de 19 a 25 de setembro de 2011 Data Dia Volume (L) Tempo (h) Vazão (L h -1 ) 19/09/2011 Segunda-feira 80,3 24 3,35 20/09/2011 Terça-feira 91,8 24 3,82 21/09/2011 Quarta-feira 274, ,42 22/09/2011 Quinta-feira 318, ,28 23/09/2011 Sexta-feira 322, ,43 24/09/2011 Sábado 299, ,48 25/09/2011 Domingo 318, ,27 Média 243,60 10,15 O experimento foi montado em delineamento inteiramente casualizado com seis tratamentos e três repetições. Esses tratamentos se caracterizaram por distintos tempos de exposição à radiação ultravioleta artificial, assim definidos: T 1 = 0 minutos; T 2 = 5 minutos; T 3 = 10 minutos; T 4 = 15 minutos; T 5 = 20 minutos; T 6 = 25 minutos. Os dados foram submetidos a análise de variância (ANOVA) empregando-se o teste F a 1% de probabilidade. As médias foram comparadas utilizando-se o teste de Tukey a 1% de probabilidade. Os modelos de regressão foram escolhidos com base na significância dos coeficientes das equações, empregando-se o teste t a 1% de probabilidade, no coeficiente de determinação (R²) e no processo em estudo, visto que se trata de variáveis quantitativas. Os cálculos estatísticos foram desenvolvidos com o auxílio do software SAEG 9.1 RESULTADOS E DISCUSSÃO Os problemas ambientais proporcionados pela inadequação dos sistemas de esgotamento sanitário tem estimulado o desenvolvimento de tecnologias que proporcionem o tratamento e aproveitamento agrícola dos esgotos domésticos. O uso de esgoto doméstico em algumas atividades agrícolas é uma prática importante para o semiárido nordestino, amenizando os problemas de escassez de água e melhorando a qualidade dos solos fertirrigados de forma adequada. No entanto, o elevado nível populacional de microrganismos nos esgoto domésticos pode proporcionar a formação de biofilme nos emissores de sistema de irrigação por gotejamento, reduzindo vazão e uniformidade de aplicação. Além disso, elevados níveis populacionais de microrganismos patogênicos nos esgotos domésticos destinados ao aproveitamento agrícola pode causar a contaminação do produto agrícola e, consequentemente, problemas a saúde humana. Na Tabela 2, estão apresentados os valores médios e desvio padrão das características físico-químicas e microbiológicas do esgoto doméstico primário, bem como o risco de entupimento de gotejadores. De acordo com Nakayama et al. (2006), as características ph, ferro total e manganês total representam risco moderado de entupimento de emissores de sistemas de irrigação por gotejamento, enquanto o nível populacional de coliformes totais representa risco severo, devido a possibilidade de formação de biofilme no equipamento de aplicação. Já para Capra e Scicolone (1998), os valores de cálcio e magnésio proporcionam baixo risco de obstrução de gotejadores em sistemas de irrigação por gotejamento.

8 30 Tabela 2 - Valores médios e desvio-padrão das características físico-químicas e microbiológicas do esgoto doméstico primário (EDP), bem como o risco de entupimento de gotejadores Risco de entupimento de gotejadores Características EDP Nakayama et al. (2006) Capra e Scicolone (1998) ph* 7,29 ± 0,08 Moderado CE * 1,26 ± 0,02 TB* (UNT) 42,33±3,67 Na + * (mmol c L -1 ) 14,45±0,73 Ca 2+ *(mmol c L -1 ) 2,43±0,05 Baixo Mg 2+ *(mmol c L -1 ) 0,61±0,12 Baixo RAS* (mmol c L -1 ) 0,5 11,73±0,81 Cl - * (mmol c L -1 ) 0,13±0,004 K* (mg L -1 ) 23,75±0,70 HCO - 3 * (mg L -1 ) 0,09±0,03 Fe* (mg L -1 ) 0,33±0,04 Moderado Mn* (mg L -1 ) 0,13±0,02 Moderado Cu* (mg L -1 ) 0,04±0,00 Zn* (mg L -1 ) 0,20 ± 0,01 CT** (NMP ml -1 ) 1,6 x10 5 ±1,15 Severo Nota: ph = potencial hidrogeniônico; CE -= condutividade elétrica; TB = turbidez; UNT = unidade nefelométrica de turbidez; Na = sódio; Ca 2+ = cálcio; Mg 2+ = magnésio; RAS = razão de adsorção de sódio; Cl - = cloreto; K = potássio; HCO 3 - = bicarbonatos; Fe = ferro total; Mn = manganês total; Cu = cobre; Zn = zinco; CT = coliformes totais; e NMP = número mais provável por mililitro. * Média aritmética e desvio-padrão das características. ** Média geométrica e desvio-padrão da característica. Os esgotos domésticos primários podem apresentar características que comprometam o reuso da água ou que o restrinja a um grupo específico de cultivos agrícola. Além disso, algumas características dos esgotos domésticos podem alterar a infiltração da água no solo, bem como a produção e desenvolvimento das plantas. No que se refere ao aproveitamento agrícola do esgoto doméstico primário, o valor médio de ph de 7,29 não proporciona alterações no solo em relação ao surgimento de acidez ou alcalinização. Em termos comparativos, tal valor médio do ph foi inferior 8,60 obtido por Liu e Huang (2009) em esgoto doméstico secundário. A condutividade elétrica média do esgoto doméstico primário foi de 1,26 ds m -1, sendo inferior ao limite de 3,0 ds m -1 estabelecido na Portaria n. 154 do Estado do Ceará (CEARÁ, 2012) para fertirrigação de cultivos agrícolas com esgotos domésticos tratados. O valor médio da condutividade elétrica foi inferior 1,5 ds m -1 obtidos por Liu e Huang (2009) no tratamento de esgoto doméstico secundário. Os valores de razão de adsorção de sódio (RAS), sódio e cálcio do esgoto doméstico primário foram de 11,73 (mmol c L -1 ) 0,5, 14,45 mmol c L -1 e 2,43 mmol c L -1, sendo superiores a 2,54 (mmol c L -1 ) 0,5, 1,93 mmol c L -1 e 0,37 mmol c L -1 obtidos por Batista et al. (2006) com esgoto doméstico terciário. Enquanto, o valor médio do magnésio do esgoto doméstico primário de 0,61 mmol c L -1 foi inferior a 0,87 mmol c L -1 obtido pelo referido autor. Analisando de forma conjunta a condutividade elétrica, razão de adsorção de sódio e as concentrações de sódio, cálcio e magnésio o esgoto doméstico primário pode proporcionar de pequena a moderada redução da infiltração de água no solo, em função da dispersão das argilas, conforme relatado por Ayers e Westcot (1999). A turbidez média do esgoto doméstico primário foi de 42,33 UNT inferior ao valor de 57,07 UNT obtido por Moura et al. (2011), provavelmente devido a formação de maior quantidade de biofilme no filtro anaeróbio, o que contribui para melhor clareamento do esgoto doméstico. Deve-se ressaltar que a desinfecção com radiação ultravioleta é afetada principalmente pela presença de partículas em suspensão e por substâncias químicas dissolvidas (compostos orgânicos e

9 Uso da radiação ultravioleta inorgânicos) que interferem na transmissão da luz ultravioleta. O valor médio do cloreto do esgoto doméstico primário de 0,13 mmol c L -1 foi menor que 3,0 mmol c L -1, não representando risco de toxicidade aos cultivos agrícolas, conforme sugerido por Ayers e Westcot (1999). Os referidos autores relatam que a toxicidade do cloreto aos cultivos agrícola está associada a não retenção e adsorção pelas partículas do solo, facilitando o seu deslocamento com água do solo, porém é absorvido pelas raízes e translocando às folhas, onde se acumula pela transpiração; e se sua concentração excede a tolerância da planta, produzem-se danos como necroses e queimaduras nas folhas. Segundo Ayers e Westcot (1999), a concentração média de bicarbonato do esgoto doméstico primário de 0,09 mmol c L -1 foi inferior ao limite de 1,5 mmol c L -1, não representando risco para cultivos agrícola fertirrigados por microaspersão. Os referidos autores afirmam que águas residuárias contendo elevadas concentrações de bicarbonatos e aplicadas via microaspersão podem causar problemas de incrustações em forma de depósitos brancos sobre as folhas, frutos e flores, depreciando o produto agrícola. O valor médio do potássio do esgoto doméstico primário de 23,75 mg L -1 foi superior a 12,20 mg L -1 obtido por Santos et al. (2006) em estudos com esgoto doméstico terciário. Esse aporte de potássio pode ser utilizado para reduzir parcialmente os custos com adubação química, quanto da utilização agrícola de esgotos domésticos. De acordo com Ayers e Westcot (1999), a concentração média de ferro total, manganês total, cobre e zinca encontram-se abaixo da concentração máxima de metais pesados recomendados para a fertirrigação. A concentração média de ferro total foi inferior a 5,0 mg L -1, não representando risco de inibir a absorção do fósforo e molibdênio pelas plantas. O valor médio do manganês total foi inferior à 0,20 mg L -1, não contribuindo para toxicidade de cultivos agrícolas explorados em solos ácidos. A concentração média do cobre foi inferior à 0,20 mg L -1, não sendo tóxico para plantas em soluções nutritivas. O valor médio do zinco foi menor que 2,0 mg L -1, não representando toxicidade para plantas em solos com ph superior a 6,0 e com textura fina. A inativação de microrganismos patogênicos com radiação ultravioleta artificial é uma alternativa mais eficiente do que a exposição à radiação solar, além ainda de não utilizar produtos químicos no processo de desinfecção e nem gerar substâncias carcinogênicas tais como os thialometanos. Para o reuso de água, a exposição de esgoto doméstico à radiação ultravioleta artificial minimiza os riscos de contaminação microbiológica tanto do solo quanto do produto agrícola, além de minimizar os riscos de entupimento dos emissores do sistema de aplicação. Está apresentado na Tabela 3, o resumo da análise de variância dos níveis populacionais de coliformes totais (CT) e fecais (CF) submetidos a distintos tempos de exposição à radiação ultravioleta artificial. Verificou-se para as variáveis coliformes totais (CT) e coliformes fecais (CF) que houve diferença estatística entre os tempos de exposição à radiação ultravioleta artificial pelo teste F à 1% de probabilidade. Os valores dos coeficientes de variação oscilaram de 3,1 a 5,5%, indicando alta precisão dos dados obtidos durante o período experimental (PIMENTEL GOMES, 2000).

10 32 Tabela 3 - Resumo da análise de variância dos níveis populacionais de coliformes totais (CT) e fecais (CF) submetidos a distintos tempos de exposição à radiação ultravioleta artificial Fontes de variação Grau de liberdade Quadrado médio CT CF Tempos de exposição 5 14,991** 9,752** Resíduo 12 0,058 0,014 CV (%) 3,1 5,5 ** Significativo à 1% de probabilidade pelo teste F. CV = coeficiente de variação. Na Tabela 4, constam as médias dos níveis populacionais de coliformes totais (CT) e fecais (CF) presentes em esgoto doméstico submetido à distintos tempos de exposição à radiação ultravioleta artificial. De acordo com a Portaria n. 154 do Estado do Ceará (CEARÁ, 2012), o nível populacional de coliformes fecais do esgoto doméstico submetido a 25 minutos de exposição à radiação ultravioleta artificial permite a fertirrigação de cultivos agrícolas não consumidos crus. Verifica-se também que após 25 minutos de exposição à radiação ultravioleta artificial que a população de coliformes totais passou de 1,6x10 5 para 0,6 NMP ml -1, ou seja, o risco de entupimento passou de severo para baixo conforme a classificação proposta por Nakayama et al. (2006). Deve-se ressaltar que a desinfecção de radiação ultravioleta não utiliza produtos químicos, ao contrário da cloração com derivados inorgânicos que pode acarretar a formação de substâncias cancerígenas tais com os trialometanos. O nível de tratamento obtido com o tempo de 25 minutos de exposição à radiação ultravioleta artificial foi suficiente para atender aos critérios para aproveitamento agrícola do esgoto doméstico, tendo em vista a alta eficiência de inativação dos microrganismos patogênicos e o baixo custo operação com energia elétrica. Constatou-se que as médias tanto de coliformes totais (CT) quanto de coliformes fecais (CF) diferem estatisticamente em todos tempos de exposição à radiação ultravioletas ensaiados, pelo teste de tukey à 5% de probabilidade. Houve redução de seis unidades logarítmicas no nível populacional de coliformes totais com 25 minutos de exposição à radiação ultravioleta artificial. Enquanto, para o nível populacional de coliformes fecais houve redução de cinco casas logarítmicas para o mesmo tempo de exposição. Tais resultados foram similares aos obtidos por Naddeoa et al. (2009) que conseguiram redução de cinco unidades logarítmicas nos níveis populacionais de coliformes totais e fecais presentes no esgoto doméstico de lodo ativado com um reator dotado de duas lâmpadas ultravioletas com potência de 150 W cada uma e tempo de exposição de 30 minutos. Tabela 4 Médias dos níveis populacionais de coliformes totais (CT) e fecais (CF) presentes em esgoto doméstico submetidos a distintos tempos de exposição à radiação ultravioleta artificial Exposição à radiação ultravioleta artificial Log 10 CT Log 10 CF 0 minutos 7,198a 6,236a 5 minutos 6,448b 5,141b 10 minutos 5,505c 4,576c 15 minutos 2,993d 2,854d 20 minutos 2,739d 2,476d 25 minutos 1,752e 1,504e *Médias seguidas da mesma letra entre as linhas não diferem estatisticamente entre si pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade.

11 Uso da radiação ultravioleta Na Figura 6, estão apresentadas as relações da redução no nível populacional de coliformes totais (CT) e fecais (CF) em função do tempo de exposição à radiação ultravioleta artificial (T) e respectivo modelo de regressão. Houve efeito linear do tempo de exposição à radiação ultravioleta artificial na redução do nível populacional de coliformes totais (CT) e fecais (CF). As equações de regressão ajustadas para coliformes totais (CT) e fecais (CF) apresentaram coeficientes de determinação (R 2 ) de 0,96 e 0,99, respectivamente. ** Significativo a 1% de probabilidade pelo teste t. Figura 6 - Relação da redução no nível populacional de coliformes totais (CT) termotolerantes (CF) em função do tempo de exposição à radiação ultravioleta artificial (T) e respectivo modelo de regressão. CF = expresso em Número Mais Provável por 100 ml. CONCLUSÃO A radiação ultravioleta artificial foi eficiente na inativação de coliformes totais e termotolerantes de esgoto doméstico primário, alcançando nível de segurança que permite a produção de cultivos agrícolas não consumidos crus e o tempo de exposição de 25 minutos foi o mais eficiente dentre os ensaiados na inativação dos coliformes totais e termotolerantes no esgoto doméstico primário visando o aproveitamento agrícola.

12 34 REFERÊNCIAS AYERS, R. S.; WESTCOT, D. W. A qualidade da água na agricultura. Traduzida por H.R. Gheyi, J.F. de Medeiros, F.A.V. Damaceno. Campina Grande: UFPB, (Estudos FAO 29, 1999). BATISTA, R. O.; SOUZA, J. A. R.; FERREIRA, D. C. Influência da aplicação de esgoto doméstico tratado no desempenho de um sistema de irrigação. Revista Ceres, v. 57, p , BATISTA, R. O.; SOARES, A. A.; SANTOS, D. B. Riscos da fertirrigação com esgoto sanitário e as relações entre os íons Ca 2+ e Mg 2+ e a salinidade total. Revista Ceres, v. 53, p CAPRA, A.; SCICOLONE, B. Water quality and distribution uniformity in drip/trickle irrigation systems. Journal of Agricultural Engineering Research, v. 70, p , CEARÁ. Portaria n 154, de 22 de Julho de Diário de Justiça do Estado do Ceará, Poder Executivo, Fortaleza, 16 set Seção 1, p 47. Disponível em: < semace.ce.gov.br/integracao/biblioteca/legisl acao/conteudo_legislacao.asp?cd=95>. Acesso em: 18 jan CHERNICHARO, C. A. L.; FLORENCIO, L.; BASTOS, R. K. X.; PIVELI, R. P.; VON SPERLING, M; MONTEGGIA, L. O. Tratamento de esgotos e produção de efluentes adequados a diversas modalidades de reúso da água. In: FLORENCIO, L.; BASTOS, R. K. X.; AISSE, M. M. (Coord.). Tratamento e utilização de esgotos sanitários. Rio de Janeiro: ABEAS, 2006, cap. 3, p (Projeto PROSAB). DAZHUANG, Y.; ZHIHUI, B.; ROWAN, M.; LIKUN, G.; SHUMEI, R.; PEILING, Y. Biofilm structure and its influence on clogging in drip irrigation emitters distributing reclaimed wastewater. Journal of Environmental Sciences, v. 21, p , DE LA CRUZ, N.; GIMÉNEZ, J.; ESPLUGAS, S..; GRANDJEAN, D.; ALENCASTRO, L. F.; PULGARÍN, C. Degradation of 32 emergent contaminants by UV and neutral photo-fenton in domestic wastewater effluent previously treated by activated sludge. Water Research, v. 46, p , GUO, M.; HU, H.; LIU, W. Preliminary investigation on safety of post-uv disinfection of wastewater: bio-stability in laboratory-scale simulated reuse water pipelines. Desalination, v. 239, p , HALLMICH, C.; GEHR, R. Effect of preand post-uv disinfection conditions on photoreactivation of fecal coliforms in wastewater effluents. Water Research, v. 44, p , INTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍCTICA - IBGE. Pesquisa nacional de saneamento básico Rio de Janeiro: MPOG, MC, p. LIU, H.; HUANG, G. Laboratory experiment on drip emitter clogging with fresh water and treated sewage effluent. Agricultural Water Management, v. 96, p , MOURA, F. N. BATISTA, R. O.; SILVA, J. B. A.; FEITOSA, A. P.; COSTA, M. S. Desempenho de sistema para tratamento e aproveitamento de esgoto doméstico em áreas rurais do semiárido brasileiro. Engenharia Ambiental, v. 8, p , NADDEOA, V.; LANDIA, M.; BELGIORNOA, V.; NAPOLIB, R. M. A. Wastewater disinfection by combination of ultrasound and ultraviolet irradiation. Journal of Hazardous Materials, v. 168, p , NAKAYAMA, F. S.; BOMAN, B. J.; PITTS, D. Maintenance. In: LAMM, F. R.; AYARS, J. E.; NAKAYAMA, F. S. (Eds.). Microirrigation for crop production: Design, Operation, and Management. Amsterdam: Elsevier, 2006, cap. 11, p PIMENTEL GOMES, F. Curso de estatística experimental. 14 ed. Piracicaba: Degaspari, SANCHES-ROMAN, R.; SOARES, A. A.; MATOS, A.T; SEDIYAMA, G. C.; SOUZA, O.; MOUNTEER, H. A. Domestic wastewater disinfection using solar radiation for agricultural reuse. Transactions of the ASABE, v. 50, p , 2007.

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