LAGOAS DE AGUAPÉS NO TRATAMENTO TERCIÁRIO DE DEJETOS DE SUÍNOS

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1 LAGOAS DE AGUAPÉS NO TRATAMENTO TERCIÁRIO DE DEJETOS DE SUÍNOS Angelita Silveira do Livramento Bavaresco (1) Engenheira Sanitarista pela Universidade Federal de Santa Catarina. Mestre em Engenharia de Produção pela UFSC. Waldir Medri Professor Adjunto do Departamento de Matemática Aplicada da Universidade Estadual de Londrina - PR. Rejane Helena Ribeiro da Costa Professora Titular do Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental da Universidade Federal de Santa Catarina - Florianópolis - SC. Endereço (1) : Rua Emilia Knaben Silveira, 98 - Centro - Palhoça - SC - CEP: Brasil - Tel: (48) rejane@ens.ufsc.br RESUMO A atividade suinícola apresenta-se como um fator importante tanto social como econômico, gerando uma multiplicação de renda e emprego em vários setores da economia. Entretanto, a degradação ambiental causada por esta atividade é grande, devido principalmente, aos sistemas de criação de suínos em confinamento. O tratamento de dejetos de suínos através de lagoas de estabilização vem sendo considerado, entre outros métodos, o mais eficiente, mais fácil e econômico. Porém, como os dejetos de suínos são altamente concentrados em nutrientes, faz-se necessário uma etapa terciária de tratamento. O uso de lagoas de aguapés (Eichornia Crassipes), aparece como alternativa interessante para o tratamento terciário desses dejetos. O aguapé (Eichornia Crassipes) ou jacinto d água, é uma planta originária da região tropical da América Central, sendo hoje distribuída em mais de 5 países no mundo, possui raízes fibrosas, sem ramificações, podendo atingir até 1, m de altura, fica suspenso na água ou fixo no fundo das águas rasas. Este trabalho apresenta, estudos realizados com lagoas de aguapés em escala piloto e real, com o objetivo de buscar parâmetros operacionais e compreender os fenômenos envolvidos nesse processo de tratamento. PALAVRAS-CHAVE: Lagoas de Estabilização, Dejetos de Suínos, Aguapé, Remoção de Nutrientes. 2 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 817

2 INTRODUÇÃO O Estado de Santa Catarina possui aproximadamente 22. propriedades rurais, sendo que destas 6. propriedades possuem na suinocultura sua principal fonte de renda. A maioria dos produtores mantém seus animais confinados em pequenas áreas, trazendo como conseqüência grande produção em volume de dejetos no mesmo lugar. Baseado em estimativas, a produção de suínos do Brasil gera de 32 a 51 milhões de toneladas de dejetos/ano. Este volume de resíduos apresenta um elevado potencial em nutrientes fertilizantes e alimentares, ou ainda um expressivo risco de poluição quando inadequadamente manejado e utilizado (Bavaresco, 1998). O Oeste catarinense apresenta um quadro ambiental crítico quanto à poluição proveniente do manejo desses dejetos. As reservas de águas superficiais e subterrâneas estão comprometidas pelas contaminações bacteriológicas e químicas, geradas pelas atividades de criação dos suínos e lançamento dos dejetos no solo ou nos cursos d água sem tratamento (Costa et al., 1997). A utilização de lagoas facultativas no tratamento dos dejetos apresenta como uma das principais vantagens a remoção dos compostos de Nitrogênio (N) e Fósforo (P). Ou seja, o sistema pode ser operado de tal forma que regule as quantidades desses compostos que serão introduzidos nos corpos receptores do efluente já tratado. Sendo assim, problemas graves como: eutrofização das águas superficiais e elevados teores de Nitrato em águas de abastecimento doméstico, poderão ser evitados. O uso de lagoas de aguapés (Eichornia Crassipes), como etapa terciária de tratamento, em um sistema de lagoas, tem sido pesquisado (Wolverton & McDonald, 1979), apresentando-se como uma das alternativas possíveis para a remoção desses compostos dos efluentes. Este estudo tem como tema a análise da viabilidade do uso de lagoas de aguapés como polimento, em um sistema de lagoas em série para tratamento de dejetos de suínos. Teve apoio técnico e financeiro da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA) através do Centro Nacional de Pesquisa de Suínos e Aves (CNPSA) localizado em Concórdia, SC, conforme parceria firmada desde 1992 entre este Centro e a UFSC Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental, cujas pesquisas compreendem todas as etapas do tratamento e/ou aproveitamento dos dejetos de suínos e conta atualmente com 8 sub-projetos, envolvendo cerca de 3 pessoas, entre pesquisadores, técnicos, professores, alunos de pós-graduação e graduação. O apoio financeiro também foi obtido através do Conselho Nacional de Pesquisa (CNPq). O estudo se desenvolveu em duas etapas: inicialmente em escala piloto, com lagoas montadas na Universidade Federal de Santa Catarina (sistema em batelada) e depois em escala real, através de uma lagoa terciária funcionando em série no CNPSA/EMBRAPA. 2 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 818

3 MATERIAIS E MÉTODOS SISTEMA EM ESCALA PILOTO Foram utilizados cinco tanques com capacidade de 25 litros cada, funcionando em sistema descontínuo. Em cada tanque foram colocados diferentes concentrações, obtidas através da diluição dos dejetos, com Nitrogênio total de aproximadamente 5, 1, 2 e 3 mg/l, e um tanque contendo água limpa proveniente do sistema de abastecimento da cidade, servindo como tanque testemunha ou branco. Os tanques foram denominados T 1, T 2, T 3, T 4 e T 5, correspondendo à água limpa, 5, 1, 2 e 3 mg Nt/l, respectivamente. Os ensaios tiveram duração de 3 dias e foram realizados em duas épocas diferentes, E 1 realizado no inverno (julho/agosto) e E 2 realizado no verão (novembro/dezembro). As lagoas foram monitoradas quanto à fração líquida, à biodeposição dos sólidos no fundo dos tanques e ao crescimento das plantas. Foram realizadas análises de: ph, Oxigênio Dissolvido (OD), temperatura do ar e do líquido, Nitrogênio Total (Nt), Fósforo total (Pt), Demanda Química de Oxigênio (DQO), Metais (Fe, Cu, Mn, Zn), Bacteriologia e sólidos. O crescimento das plantas foi observado através de medidas do seu peso seco no início e no final de cada ensaio. Todos os parâmetros foram determinados conforme Standard Methods (APHA AWWA WEF, 1992). SISTEMA EM ESCALA REAL O sistema em escala real é formado por uma etapa preliminar de tratamento que compreende um equalizador de vazão e um decantador de palhetas, e uma série de quatro lagoas: duas anaeróbias, uma facultativa e uma lagoa de aguapés. A lagoa de aguapés possui volume aproximado de 58 m³ e profundidade média de,8 m; funcionando com um tempo de detenção de 19,3 dias, para uma vazão afluente de 3 m³/dia. A lagoa de aguapés foi monitorada, após entrada em regime permanente, em duas etapas: a primeira de outubro/96 a fevereiro/97 (primavera/verão) e a segunda de maio a agosto/97 (outono/inverno). As amostras foram coletadas na entrada e na saída da lagoa e em três pontos ao longo do fluxo da mesma. Foram feitas análises semanais dos seguintes parâmetros: ph, sólidos, Nitrogênio total (Nt), Fósforo total (Pt), Coliformes Fecais (CF), temperatura, Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO5) e Demanda Química de Oxigênio (DQO), esta última foi medida duas vezes por semana. Todos os parâmetros foram determinados conforme Standard Methods (APHA AWWA WEF, 1992). Um ensaio de metabolismo com suínos foi realizado, utilizando o método de coleta total de fezes e urina, com 1 repetições para cada dieta, onde o feno de aguapé serviu de complemento nutricional em 155 da dieta a base de milho e farelo de soja, (Bertol, 1997). O feno de aguapé foi preparado após secagem deste em estufa para grãos. 2 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 819

4 RESULTADOS São apresentados e discutidos os resultados dos seguintes parâmetros : DQO, Nt, Pt. As eficiências obtidas na remoção de Nitrogênio total (Nt), da Demanda Química de Oxigênio (DQO) e do Fósforo total (Pt) em função das concentrações iniciais (Ci) colocadas nas lagoas piloto, são apresentadas nas figura 1a, 1b e 1c, respectivamente, para os ensaios E 1 (inverno) e E 2 (verão). Figura 1a: Eficiência de remoção de Nt. 1 Remoção (%) Ci, Nt Figura 1b: Eficiência de remoção de DQO. 1 Remoção (%) Ci, DQO Figura 1c: Eficiência de remoção de Pt. Remoção (%) Ci, PT Estas figuras mostram que a eficiência de remoção diminui com o aumento da concentração para os parâmetros Nt e DQO; quanto ao Pt sua remoção, medida apenas 2 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 82

5 para o ensaio E 1, apresenta-se em média de 4 ± 1%. A remoção de Nt é pouco variável em relação aos dois ensaios E 1 e E 2. Para a DQO, a eficiência de remoção foi maior no ensaio E 2 realizado no verão, quando houve um aumento de temperatura de cerca de 12 C em relação ao ensaio E 1. As figuras 2a, 2b e 2c apresentam as taxas de remoção diária de Nt, DQO e Pt efetuadas pelas plantas, respectivamente, em função de suas quantidades iniciais colocadas nos tanques, para os ensaios E 1 e E 2. Figura 2a: Taxa diária de remoção de Nitrogênio Total. 2,5 mg/(dia. g aguapé) 2 1,5 1, NT (g) Figura 2b: Taxa diária de remoção de DQO. mg/(dia. g aguapé) 2,5 2 1,5 1, DQO (g) Figura 2c: Taxa diária de remoção de Fósforo total. mg/(dia. g aguapé),14,12,1,8,6,4, PT (g) Pode-se observar nestas figuras que uma mesma massa de aguapés remove DQO, Nt e Pt em taxas que aumentam com a quantidade inicial desses parâmetros. Essas taxas diárias de remoção apresentam-se mais elevadas no inverno que no verão, possivelmente devido às condições de temperatura menores que reduzem as taxas de reações químicas e inibem o metabolismo bacteriano do meio líquido, fazendo com que os aguapés sejam os 2 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 821

6 principais removedores da poluição nas condições de inverno, trabalhando mais que no verão. Os resultado obtidos com a lagoa de aguapés em escala real são mostrados nas Tabelas 1 e 2, a seguir. Tabela 1: Valores médios obtidos com a lagoa de aguapés em escala real. ph ST SV DQO DBO 5 Nt Pt Afluente lagoa Efluente lagoa 7,8 7, Eficiência remoção da lagoa de aguapé (%) As taxas médias de remoção diária, em relação a massa de aguapés presente na lagoa (15 kg) foram de,61 mg DQO/(dia. g aguapé) e de,25 mg Nt/(dia. g aguape). Os aguapés retirados da lagoa podem servir como complemento nutricional de animais. O teste de metabolismo dos aguapés pelos suínos, que foi efetuado durante esse estudo (Bertol, 1997), apresentaram os seguintes resultados caracterizando o feno de aguapé (tabela 2). Tabela 2: Valores obtidos para o feno de aguapé (Eichornia Crassipes). Matéria seca 89,51% Cinza 16,41% Proteína bruta 16,6% Fósforo,61% Extrato etéreo,78% Energia digestível 1122 kcal/kg Fibra bruta 19,88% Energia metabolizável 167 kcal/kg A utilização dos aguapés na dieta animal deve ser estudada para outros animais, pois o valor nutricional do feno de aguapé para suínos é bastante limitado. CONCLUSÕES Os resultados das lagoas piloto de aguapés permitem concluir, para as condições do estudo com dejetos de suínos: - um tempo de detenção hidráulica de 2 dias como o ideal para lagoas de aguapés; - os aguapés são capazes de tratar dejetos de suínos, como etapa terciária, adequando-se aos padrões da Legislação Ambiental nas remoções de DQO, NT, PT. - as taxas de remoção dos poluentes são melhores no inverno que no verão, porém as plantas são sensíveis às baixas temperaturas, diminuindo sua produtividade. Os resultados da lagoa de aguapés em escala real, com funcionamento em contínuo, permitem concluir: 2 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 822

7 - para elevadas cargas superficiais aplicadas de DQO, NT e PT em torno de 3, 16 e 2 kg/ha.dia, respectivamente, a lagoa de aguapés consegue remoções superiores a 5%, para cada parâmetro, com tempo de detenção de 19,3 dias; - o abatimento dos Coliformes Fecais, pelos aguapés, deixa a lagoa dentro dos padrões ambientais; - a lagoa de aguapés foi monitorada em duas épocas climáticas distintas: primavera/verão (Tm = 24,7 o C) e outono/inverno (Tm = 17,5 o C), apresentou melhor desempenho na época fria, devido a competitividade por alimento; - o desempenho dessa lagoa, é, porém, função do manejo das plantas dentro da lagoa e das concentrações afluentes de poluentes, principalmente os compostos de Nitrogênio; - esse processo de tratamento com aguapés é adequado para médios e grandes produtores, porém, pequenos produtores, associando-se em forma de consórcio, podem utilizá-lo REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. APHA-AWWA-WEF. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 18 th ed. Washington, D.C.: American Public Health Association, BAVARESCO, A.S.L.Lagoas de aguapés no tratamento terciário de dejetos de suínos. Dissertação de Mestrado. UFSC SC, 92 p., BERTOL, T. M. Uso do feno de aguapé na alimentação de suínos. Artigo em preparação COSTA, R. H. R.; BAVARESCO, A. S. L.; MEDRI, W. Lagoas de aguapés para dejetos de suínos. SIDISA SIMPOSIO INTERNAZIONALE DE INGEGNERIA SANITARIA AMBIENTALE. (1997a Ravello, Italia). Ravello: ANDIS/ABES/AIDIS, p , WOLVERTON, B. C. and McDONALD, R. The water hyacinth from prolific pest to potencial provider. Ambio, v. 8, n. 1, p. 2-9, o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 823