SISTEMAS DE ARMAZENAMENTO PARA GESTÃO DOS DEJETOS DE SUÍNOS

Transcrição

1 VI o CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL SISTEMAS DE ARMAZENAMENTO PARA GESTÃO DOS DEJETOS DE SUÍNOS Paulo Belli Filho (1) Professor do Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental da Universidade Federal de Santa Catarina. Engenheiro Sanitarista formado pela UFSC. Mestre em Hidráulica e Saneamento formado pela EESC / USP. Doutor em Engenharia Ambiental pela Université de Rennes I. Hugo Adolfo Gosmann Engenheiro Agrônomo da Empresa de Pesquisa e Extensão Rural de Santa Catarina - EPAGRI. Mestre em Engenharia Ambiental pela Universidade Federal de Santa Catarina. Rejane Helena Ribeiro da Costa Professora do Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental da Universidade Federal de Santa Catarina. Mestre em Hidráulica e Saneamento formado pela EESC / USP. Doutora em Engenharia de Processos pela Université de Toulouse. Carlos Cláudio Perdomo Engenheiro Agrônomo e pesquisador do Centro Nacional de Pesquisas em Suínos e Aves da EMBRAPA. Mestre e Doutor em produção animal pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Endereço (1) : Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental. - Universidade Federal de Santa Catarina. - Florianópolis - SC - CEP: Brasil - Tel: (48) Fax: (48) belli@ens.ufsc.br RESUMO Avaliou-se o comportamento das duas formas mais utilizadas para o armazenamento dos de suínos na Região do Oeste de Santa Catarina, no Sul do Brasil, local que possui a maior densidade destes animais na América Latina. Estas unidades são conhecidas como s e s, devendo armazenar os até o momento de sua aplicação no solo para fins de valorização e tratamento final. Monitorou-se uma com volume 3 m 3 e uma com volume de 5 m 3, com tempo de armazenamento de 12 dias para ambos os processos, realizando-se duas repetições. Os resultados mostraram para os dois processos as mesmas eficiências de redução da matéria orgânica e de preservação do potencial fertilizante. Porém, as s apresentam custos de investimentos menores da ordem de 2 % em comparação com as s. PALAVRAS CHAVES: Dejetos de Suínos, Esterqueira, Bio, Armazenamento dos Dejetos. 2 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 2789

2 VI o CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL INTRODUÇÃO A suinocultura é a segunda principal atividade na formação do valor bruto da produção agrícola do Estado de Santa catarina. Este Estado possui um efetivo de 3,8 milhões de cabeças, dos quais 8% são criados em pequenas propriedades rurais, normalmente associado ao cultivo de milho, em que se utiliza fertilizante químico ou orgânico. Nestas propriedades existe a predominância da criação animal com confinamento e manejo dos através de armazenamento até o momento de lançá-los no solo para fertilização. Apenas 15% dos 32. m 3 corretamente. de produzidos diariamente são manejados As unidades de armazenamento mais recomendadas são as s e as s, que devem atender a um período mínimo de armazenamento de 12 dias. Porém, até este momento não foi realizada uma comparação entre vantagens e desvantagens de cada proposta, no âmbito ambiental e econômico. O armazenamento é a maneira mais simples de manejar-se os, porém tem-se observado que é realizado incorretamente na maioria das propriedades. Foi realizado um trabalho experimental comparativo entre estes dois sistemas, no qual avaliou-se parâmetros relativos a eficiência na redução da matéria orgânica e parâmetros relativos a preservação do poder fertilizante para agricultura. Este estudo contou com a colaboração da Empresa de Pesquisa e Extensão Rural de Santa Catarina - EPAGRI, Companhia de Desenvolvimento Agrícola da Santa Catarina - CIDASC e SADIA Concórdia S/A. A pesquisa integra-se aos trabalhos que se desenvolvem sobre a gestão ambiental da suinocultura, no Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental da Universidade Federal de Santa Catarina, tendo como principal parceiro o Centro Nacional de Pesquisas de Suínos e Aves da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária - CNPSA/EMBRAPA. BIOESTERQUEIRA E ESTERQUEIRA PARA O ARMAZENAMENTO DOS DEJETOS DE SUÍNOS As duas formas mais empregados para o armazenamento dos de suínos em Santa Catarina são as s e as s. Possuem a função de manter os depositados até o momento de lançá-los ao solo para a valorização como fertilizante na agricultura. Ambas as propostas devem ser construídas com tempo de estocagem da ordem de 12 à 18 dias, em função das culturas e capacidade suporte e autodepuracão no solo. A adoção correta desta prática deve conciliar a adubação com a capacidade suporte do solo sem apresentar impacto neste ecossistema. Desta forma, o armazemanento deve ser desenvolvido de forma a integrar-se às épocas apropriadas de lançamento no solo. A figura 1 ilustra as duas formas de armazenamento. A é um reator para armazenamento, na qual ocorrem ações físico-químicobiológicas no seu interior, constituído com um compartimento, recebendo os de suínos pela parte superior. A biosterqueira foi adaptada pelo serviço de Extensão Rural de Santa Catarina, cuja base é um biodigestor Indiano, Christmann (1989). É constituída por uma câmara de fermentação compartimentada por uma parede divisória de 7% de sua 2 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 279

3 VI o CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL altura. Esta câmara de fermentação é seguida por um depósito para o seu efluente, permanecendo até a sua aplicação no solo. A alimentação dos ocorre pelo fundo da primeira câmara e direcionado para a segunda câmara e em seguida para o depósito. Figura 1 - Modelo de e. A degradação biológica dos de suínos em sistemas de armazenamento ocorre por processo anaeróbio, ocorrendo inicialmente a hidrólise, seguido de uma fase ácida e finalmente a fase metanogênica, Belli F o (1995). A principal função é a degradação da matéria orgânica. Os de suínos possuem elevada concentração de DQO e DBO, sólidos e nutrientes, tornando o processo de armazenamento uma metodologia com limitação ambiental, não fornecendo um resíduo aceitável para o lançamento em corpos receptores. Como unidade isolada para o manejo do, não são eficientes na eliminação de microrganismos entéricos na redução da matéria orgânica e de nutrientes. MATERIAIS E MÉTODOS A metodologia aplicada para a realização dos estudos está descrita no trabalho de Gosmann (1997). O experimento foi conduzido em duas etapas, sendo a primeira no período de inverno-primavera (julho a novembro de 1996) e a segunda de primaveraverão (novembro de 1996 a março de 1997 ), em Florianópolis, Estado de Santa catarina. Para a pesquisa, foi construída uma unidade experimental contendo: a) uma composta de câmara de fermentação com dois compartimentos, cada um tendo um volume útil de,9 m 3 e um depósito para efluente da câmara de fermentação de 3,2 m 3, totalizando 5, m 3 ; b) uma com volume útil da ordem de 3m 3. Os foram provenientes de um sistema de criação de animais confinados do Centro de Treinamento da EPAGRI. A partida nas unidades foi realizada através da inoculação com digeridos de uma fossa de armazenamento (1% do volume total dos sistemas). A e a bioesterquira foram alimentadas 3 vezes por semana na primeira etapa e diariamente na segunda etapa. Cada etapa compreendeu um período de observação de 12 dias de armazenamento. 2 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 2791

4 VI o CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL No local do experimento foram avaliados as temperaturas ambiente e no interior dos tanques de armazenamento, ph, potencial redox (Eh), densidade dos e produção de biogás. No laboratório foram determinados os parâmetros NTK, NH 4 +, Sólidos (totais, voláteis e fixos), DQO total e solúvel, DBO 5 solúvel, P 2 O 5 total e extraível, K 2 O total e extraível. RESULTADOS Temperatura: A temperatura média dos no interior dos reatores foi influenciada pela temperatura ambiente, não apresentando diferença entre e. A temperatura ambiente e portanto, a do interior dos reatores, lida entre 8: e 9: horas do experimento, apresentou uma média de 18,2 o C na primeira etapa ( variando de 1,7 o C a 24,6 o C) e de 25,2 o C na segunda etapa (variando de 2,8 o C a 28,7 o C). As condições deste estudo mostram que ao final de 12 dias de armazenamento as características dos são diferentes, para cada etapa, tendo-se um dos motivos a influência da temperatura. Na segunda etapa o aumento da atividade biológica foi mais significativo em função desta condição ambiental, que para as bactérias metanogênicas o valor ótimo está à 35 o C. ph: Na, nas duas etapas, o ph foi mais estável e sempre superior a 7, com média geral de 7,5. Na foi registrado um ph médio de 6,9 na primeira e de 7,6 na segunda etapa no depósito, enquanto o ph mais baixo foi observado nas câmaras 1 e 2 ( média de ph 6,7 e 7,1, respectivamente na primeira e na segunda etapa ) o que sugere a ocorrência da hidrólise e da acidogênese nestes compartimentos (BELLI F o, 1995). Quanto aos parâmetros de sólidos, Demanda Química da Oxigênio (DQO) e nutrientes (nitrogênio, fósforo e potássio) apresentam-se a seguir, organizados na tabela 1 e nas figuras 2,3 e 4. A tabela 1 apresenta os após 12 dias de armazenamento para as duas épocas diferentes do ano, enquanto que as figuras ilustram a evolução em função do tempo. Os dados sobre referem-se ao compartimento de depósito dos. Tabela 1 - Resultados dos armazenados após 12 dias. 1 a etapa (julho à novembro) 2 a etapa (novembro à março) Parâmetros bruto depósito bruto depósito (g/kg) % red % red % red % red ST 32,9 29,9 9 22,9 3 32,6 15, ,5 56 SV 25,4 21,5 15,5 14, ,4 9, 66 8, 7 DQO total 4,1 36, , ,7 13,4 7 13,5 7 NTK 3,2 3,3-2,9-3, 2,3-2,4 - NH 4 1,9 2,5-2,3-1,7 1,9-1,8 - P 2 O 5total 2,2 2,5-2,4-2,2 1,1-1,6 - K 2 O total 2, 2,3-2,5-1,5 1,8-1,7 - red = redução Sólidos Totais (ST) e Sólidos Voláteis Totais (SV): A evolução dos sólidos totais (ST), que está apresentada na figura 2, foi semelhante a apresentada pelos sólidos voláteis (SV). Esta figura mostra as variações de ST durante o enchimento nos compartimento de 2 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 2792

5 VI o CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL armazenamento dos. Observa-se que na primeira etapa os dois sistemas funcionaram de forma desequilibrada e obtendo a estabilidade na segunda etapa. Ao final do tempo de armazenamento obteve-se eficiência de eliminação de ST para a e respectivamente da ordem de 56% e 52% (tabela 1). Esta eficiência é justificada pela mineralização e liquefação dos, conforme pode ser analisado pela redução dos sólidos voláteis. Figura 2: Evolução dos sólidos totais durante o armazenamento dos. Sólidos Totais (g/kg) As eficiências de reduções dos sólidos voláteis para a e, foram respectivamente de 7% e 66%. Outro fator que colaborou para o atingir-se o equilíbrio na segunda etapa do estudo e a eficiência significativa foi a elevação da temperatura ambiente. Considera-se que o comportamento dos dois tipos de reatores para o armazenamento dos de suínos foram semelhantes e com a mesma resposta para eficiência da redução de sólidos. Demanda Química de Oxigênio - DQO: A evolução da Demanda Química de Oxigênio foi proporcional a apresentada pelos Sólidos Totais, conforme mostra a figura 3. Figura 3: Demanda Química de Oxigênio durante o armazenamento dos. DQO (g/kg) Na primeira etapa os sistemas de armazenamento ficaram desequilibrados, porque este período compreendeu a partida e a aclimatação das unidades. Porém a mostrou-se com capacidade de adaptação mais rápida. Ao final da primeira etapa apresentou eficiência de redução de DQO de 46% enquanto que a teve valor de 16%. Para a segunda etapa, durante o período de armazenamento, observa-se eficiências de eliminação da DQO equivalentes, ao longo do tempo, para as duas 2 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 2793

6 VI o CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL concepções de manejo dos. Ao final do armazenamento as reduções de DQO foram semelhantes para a e a, com valor de 7% (tabela 1). Nutrientes - NTK, NH 4 +, P 2 O 5 e K 2 O: A figura 4 apresenta a evolução de NTK, NH 4 + e de P 2 O 5 total durante o tempo de enchimento dos compartimento de armazenamento dos, para os dois sistemas. A tabela 1 mostra os valores das características dos nutrientes que serão lançados no solo, equivalente ao último dia de armazenamento. Figura 4: Evolução dos nutrientes durante o armazenamento dos de suínos. NTK (g/kg) 5 NH4 (g/kg) bioesterqueir P2O5 (g/kg) De uma forma geral, as concentrações de NTK, P 2 O 5 e K 2 O (relativos ao poder fertilizante dos de suínos), registradas no interior dos compartimentos dos reatores se mantiveram estáveis com relação aos frescos. Quanto ao nitrogênio amoniacal (NH 4 + ), o seu gráfico indica que ao longo do tempo existiu uma nítida conversão do nitrogênio orgânico para esta forma, explicando a elevação da concentração durante o armazenamento do. Ao final do armazenamento a relação NH 4 + /NTK foi da ordem de,78 para os dois sistemas de armazenamento. Os resultados confirmam a manutenção do poder fertilizante dos para a agricultura, ao final da armazenagem tanto na quanto na. Aspectos econômicos: dado a semelhança dos dois sistemas em eficiência na redução da matéria orgânica e na manutenção do poder fertilizante, o custo da para um mesmo tempo de armazenamento, é 2% inferior ao da. 2 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 2794

7 VI o CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL Dimensionamento: para o volume total da deve-se prever 1% a mais do seu volume útil, para o inóculo ou biomassa remanescente, objetivando a repartida de etapa posterior de armazenamento dos. Desta maneira, o dimensionamento da deve ser realizado por: V total = V t,dias + V 1% de t, dias, onde V t volume de produzidos num tempo t maior ou igual à 12 dias. CONCLUSÕES Os resultados caracterizam a e a como tecnologias de armazenamentos e não de tratamento de dejeto de suínos. Desta forma, comprova-se a afirmação da hipótese proposta no estudo. Observou-se que a eliminação da fração orgânica (DQO e SV) para a e são semelhantes, preservando-se o valor fertilizante para agricultura. Assim, a condição experimental mostrou que é mais interessante ao produtor o uso de porque apresenta um custo de implantação 2 % menor e com operação mais simples em comparação a. O armazenamento dos de suínos é viável ambientalmente quando não existe excedente de. A valorização deste produto no solo deve respeitar a sua capacidade suporte. Quanto ao funcionamento das unidades de armazenamento, observou-se que entram em equilíbrio após a segunda etapa de armazenamento. O primeiro período de armazenamento correspondeu ao tempo necessário para os dois sistemas se aclimatarem. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. BELLI F O, P. Stockage et odeurs des dejetions animales -cas du lisier de porc. Tese de doutorado. Université de Rennes I, France p. 2. CHRISTMANN, A. Manejo dos de suínos em em Santa Catarina. EPAGRI p 3. GOSMANN, H. A. Estudos comparativos com e para armazenagem e valorização dos de suínos. Dissertação de Mestrado. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Universidade Federal de Santa Catarina, Brasil, p. 2 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 2795