IX-001 - AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE FILTROS DE DISCO E MANTA SINTÉTICA NÃO TECIDA UTILIZADOS PARA IRRIGAÇÃO POR GOTEJAMENTO QUANDO SE UTILIZA FERTIRRIGAÇÃO Túlio Assunção Pires Ribeiro (1) Mestre na Área de Recursos Hídricos e Saneamento Faculdade de Engenharia Civil (FEC) UNICAMP. Atividade Atual: Doutorando na Área de Qualidade da Água para Irrigação na Faculdade de Engenharia Agrícola Departamento de Água e Solo - (FEAGRI) UNICAMP. Prof. Dr. José Euclides Stipp Paterniani Engenheiro Civil, Mestre em Hidráulica e Saneamento pela USP, 1986, Doutor em Hidráulica e Saneamento pela USP, 1991, Professor da Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira - UNESP, de 1982 a 1989, Professor Associado da Faculdade de Engenharia Agrícola - UNICAMP, desde 1989. Atua na Área de Qualidade da Água. e-mail:pater@agr.unicamp.br Rogério Pereira da Silva Airoldi Graduado na Faculdade de Engenharia Agrícola (FEAGRI) UNICAMP. Atividade Atual: Mestrando na Área de Qualidade da Água para Irrigação na Faculdade de Engenharia Agrícola (FEAGRI) UNICAMP. Bolsita FAPESP (Processo: 01/01719-1), e-mail: rairoldi@agr.unicamp.br Endereço (1) : Faculdade de Engenharia Agrícola FEAGRI UNICAMP Caixa Postal. 6011 CEP 13.083-970 Campinas/SP - Fone: (19) 3788-1029 FAX: (19) 3788 1010 e-mail: tulior@agr.unicamp.br RESUMO: Este trabalho teve como objetivo principal avaliar, através de ensaios de campo, o desempenho de um filtro de disco (120 mesh) e outro de manta sintética não tecida, na remoção de impurezas de origens físicas, químicas e biológicas presentes da água de irrigação, que promovem o entupimento nos emissores, quando se utiliza a fertirrigação. Os critérios para avaliação das impurezas presentes na água de irrigação foram baseados nos estudos realizados por Bucks & Nakayama (1986). Especificamente foram analisados os seguintes parâmetros físico-químicos e biológicos da água afluente e efluente dos filtros: ph, turbidez, sólidos suspensos totais, salinidade, ferro total, sulfetos, manganês, algas e bactérias. Os fatores químicos que apresentaram médio risco de obstrução aos emissores foram: ph, concentração de ferro total e sulfetos. Todos os demais parâmetros de qualidade de água analisados resultaram em valores que não apresentam risco de entupimento aos gotejadores. De forma geral pode-se afirmar que ambos elementos filtrantes obtiveram melhor desempenho na remoção dos parâmetros biológicos analisados. Com relação aos parâmetros físicos não houve uma eficiência significativa na remoção da turbidez e sólidos suspensos totais nem diferença significativa nos resultados obtidos por um ou outro elemento filtrante. PALAVRAS-CHAVES: irrigação localizada, filtros, qualidade de água, fertirrigação, manta sintética não tecida. INTRODUÇÃO A irrigação localizada, por se tratar de um método de irrigação tecnicamente eficiente e econômico, tem recebido especial atenção por parte de agricultores irrigantes e pesquisadores. Embora este método apresente diversas vantagens comparativas em relação a outros, como a economia de água, a facilidade e eficiência da injeção de fertilizantes, menor exigência de mão-de-obra e redução dos riscos de contaminação de alimentos por organismos patogênicos (Paterniani et al., 1994), uma vez que a água é aplicada diretamente no solo, os principais problemas para sua implantação estão relacionados à qualidade da água a ser utilizada. Para tanto são utilizados filtros, com a finalidade de remover partículas sólidas em suspensão presentes na água de irrigação, responsáveis pelo entupimento de emissores. As principais causas de entupimento de emissores foram reunidas por Gilbert & Ford (1986) em três principais grupos: entupimento de origem química, física e biológica. A determinação da causa exata de ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1
entupimento de emissores, no entanto, pode ser complexa, uma vez que vários agentes na água podem interagir com outros, agravando o problema de entupimentos ( Ravina et al., 1992). Os contaminantes presentes na água de irrigação, tais como algas, areia, silte, entre outros, devem ser removidos com eficiência para não ocasionar queda na performance do sistema de irrigação. A filtração com baixa eficiência resulta em maior uso de mão-de-obra e manutenção de equipamentos, e diminuição da vida útil dos componentes do sistema, de forma a elevar os custos com reposição de materiais. A qualidade da água pode variar consideravelmente em função da estação do ano e portanto, o sistema de filtração deve ser dimensionado para situação mais crítica de operação. Os mecanismos de filtragem podem ser divididos em duas categorias: os filtros de tela e discos são classificados como elementos de filtragem mecânica ou de superfície e o processo de filtragem é baseado no princípio que os poros do meio filtrante são menores que o diâmetro das partículas a serem filtradas; os filtros granulares ou de areia, onde as partículas a serem retidas podem ser menores que os poros do elemento filtrante, sendo a retenção dessas partículas possível através de processos físico-químicos (Adin & Alon, 1986). A remoção de algas por filtros de superfície não é considerada eficiente. No entanto, poucos experimentos têm caracterizado a capacidade de remoção destes meios filtrantes. Por outro lado, recentes experimentos têm demonstrado a possibilidade do uso de mantas sintéticas não tecidas como elemento filtrante para a remoção de sólidos suspensos em filtros utilizados em irrigação localizada (Paterniani & Silva, 1996). O presente trabalho teve por objetivo realizar uma investigação experimental a fim de comparar o desempenho de dois elementos filtrantes diferentes, na remoção de impurezas da água de irrigação localizada, quando é utilizada a técnica da fertirrigação. Os elementos filtrantes ensaiados foram: disco (120 mesh), comercialmente difundido entre os agricultores, e manta sintética não tecida, a qual pode-se tornar uma tecnologia alternativa, mais acessível ao agricultor e tecnicamente viável. Especificamente foram analisados os parâmetros físico-químicos e biológicos da água afluente e efluente dos filtros que podem causar, direta ou indiretamente, obstrução nos gotejadores. São esses: ph, turbidez, sólidos suspensos totais, sólidos dissolvidos, condutividade elétrica, ferro total, sulfetos, manganês, algas e bactérias. MATERIAIS E MÉTODOS Local - O estudo de campo foi realizado no Campo Experimental da Faculdade de Engenharia Agrícola (FEAGRI), da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), em Campinas, Estado de São Paulo, no inverno de 2001. Neste período ocorrem pouca chuvas e há ocorrência de baixas temperatura do ar e humidade relativa. Equipamento - Na área experimental foi montado um sistema de irrigação composto de uma moto-bomba centrífuga, 1 controlador automático de irrigação, 2 válvulas elétricas com solenóide, gotejadores, 1 sistema de aquisição de dados (datalogger), 2 transdutores diferenciais de pressão, 2 reguladores de pressão, 3 hidrômetros digitais tipo turbina com faixa de vazão de 10 a 100 L/min, 2 manômetros de Bourdon, sistema de injeção de fertilizantes constituído de 1 bombas dosadoras tipo pistão, sistema de filtragem composto de 2 filtros, sendo um filtro de disco de 120 mesh, diâmetro de uma polegada da marca Amiad e outro de manta sintética. Fertilizante - Para a realização da fertirrigação, utilizou-se um fertilizante organo-mineral apropriado para aplicação via água de irrigação. O produto apresenta-se comercialmente na forma líquida é totalmente solúvel em água e sua composição segundo o fabricante é de 25% matéria orgânica, 3% de nitrogênio total e 9% de potássio na forma de K 2 O. Gotejadores - Os gotejadores utilizados eram da marca Netafim, modelo streamline 80, que são inseridos em uma tubulação de polietileno de espessura de parede de 0,20 mm e diâmetro interno de 16 mm, com um espaçamento de 30 cm entre si. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 2
Concepção do filtro de manta não tecida - Utilizou se a mesma estrutura do filtro de disco para a concepção do filtro de manta, onde apenas o meio filtrante era substituído. Com esse procedimento pode se garantir a semelhança geométrica entre os filtros permitindo uma comparação entre eles mais confiável. A escolha do tipo de manta sintética não tecida foi feita a partir de estudos já realizados por Scatolini (2001) em irrigação localizada, em estufas, para produção de flores, situadas no município de Holambra-SP. As características da manta sintética não tecida utilizada como meio filtrante estão apresentadas na Tabela 1. Tabela 1 Dados técnicos da manta sintética não tecida. Permeabilidade normal (cm/s) 0.5 Permissividade (s -1 ) 1.6 Abertura dos poros (mm) 0.150 Gramatura (g/m 2 ) 380 Espessura (mm) 3.8 Parâmetros Avaliados nas Análises da Água - Foram feitas análises das amostras de água coletadas no reservatório, bem como, antes e depois dos dois filtros. A partir dessas análises foram determinados os fatores mais importantes com relação a qualidade de água para irrigação localizada para serem analisados. Além dos parâmetros propostos por Bucks & Nakayama (1986), foram analisadas a turbidez da água e a concentração de algas. Avaliação dos Resultados - A avaliação da eficiência dos filtros foi feita através da determinação das concentrações dos parâmetros físicos, químicos e biológicos presentes na água do reservatório e depois dos filtros. RESULTADOS E DISCUSSÕES 1) Características da Água do Reservatório - Os resultados das análises físicas, químicas e bacteriológicas da água do reservatório estão apresentadas na Tabela 2, onde são mostrados os fatores mais importantes na água de irrigação que podem, de alguma forma, causar problemas de entupimento em sistemas de irrigação localizada. Os parâmetros químicos analisados foram: ph; concentrações de ferro total, manganês e sulfetos; condutividade elétrica da água. Os fatores biológicos analisados foram: concentração de algas e bactérias. Já os fatores físicos foram: sólidos suspensos totais, turbidez e sólidos dissolvidos. Estes parâmetros foram analisados a partir de amostras de água do reservatório que efetivamente abastecia o sistema, já que o ponto de coleta destas era localizado na linha principal de irrigação depois do sistema de bombeamento e antes do sistema injetor de fertilizantes. Para a análise dos resultados foi adotada a classificação proposta por Bucks & Nakayama (1986), menos nos itens turbidez e algas. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 3
Tabela 2 : Resultados das análises da água do reservatório. Ferro Total (ppm) Sulfetos (ppm) Mn* (ppm) Cond. Elétrica (ms/cm) Algas (algas/ml) Bactérias (u.f.c/ml) Sólidos Suspensos Turbidez (mg/l) (NTU) Solidos dissolvidos (ppm) Ph Ensaio 1 1,00 1,0 0,0 7,1 0,056 165,0 600,0 5,0 3,88 35,84 Ensaio 2 0,50 1,0 0,0 7,3 0,076 255,0 1000,0 0,0 2,69 48,64 Ensaio 3 0,50 1,0 0,0 7,7 0,056 1295,0 6500,0 0,0 3,51 35,84 Ensaio 4 0,50 1,0 0,0 7,2 0,067 480,0 6500,0 0,0 2,20 42,88 Ensaio 5 0,50 1,0 0,0 7,1 0,045 770,0 6500,0 0,0 3,39 28,80 Ensaio 6 0,40 1,0 0,0 7,2 0,050 705,0 680,0 3,0 1,82 30 Ensaio 7 0,50 1,0 0,0 7,7 0,067 315,0 270,0 1,0 2,31 42,88 Ensaio 8 0,40 0,0 7,2 0,062 460,0 900,0 3,0 2,29 39,68 Ensaio 9 0,40 1,0 0,0 7,3 0,047 310,0 440,0 3,0 3,41 30,08 Ensaio 10 0,50 1,0 0,0 7,5 0,063 215,0 990,0 1,0 2,80 40,32 Média 0,52 1,10 0,00 7,3 0,06 497,0 2438,0 1,6 2,83 37,70 DesvPad 0,18 0,32 0,00 0,2 0,01 345,2 2812,5 1,8 0,68 6,33 * - A concentração de Manganês presente na água esteve sempre abaixo do nível de detecção do método de análise. 1a) Fatôres Biológicos - Os valores encontrados na contagem bacteriológica durante o período do ensaio, apresentam valores considerados de baixo risco de entupimento com relação a concentração de bactérias, que está na faixa de 270 a 6500 ufc/ml. O valor médio de bactérias medido no período foi de 2438 ufc/ml, com desvio padrão de 2812 ufc/ml. Nota-se um elevado desvio padrão da média. Esta mudança dinâmica da população de bactérias pode representar um risco ao sistema se não houver um tratamento eficiente da água de irrigação e indica uma grande sensibilidade destes microrganismos com relação a variação da qualidade da água. Segundo Bucks & Nakayama (1986), o valor médio obtido deste parâmetro representa um risco baixo de obstrução dos emissores por estar abaixo de 10.000 ufc/ml. Com relação a concentração de algas a variação foi menor que a de bactérias durante o mesmo período, que ficou na faixa de 165 a 1295 algas/ml. O valor médio da concentração de algas obtido foi de 497,0 algas/ml, com desvio padrão de 345,2 algas/ml. O alto valor do desvio padrão indica que houve grande variação da quantidade de algas presentes na água, sendo que o mesmo fenômeno ocorre também com relação às bactérias. As algas foram quantificadas em função de quantidade por volume, no caso por mililitro. Os resultados mostram que durante um período de aproximadamente uma semana houve um aumento significativo na população de bactéria e algas na água do reservatório, com um aumento de 255 algas/ml para 1295 algas/ml na concentração de algas e de 1000 ufc/ml para 6500 ufc/ml para as bactérias. Para Nakayama & Bucks (1981), quando ocorrem mudanças bruscas de valores com relação aos parâmetros biológicos, que geralmente estão relacionados aos fatores ambientais, pode haver comprometimento da eficiência de filtragem dos sistemas de irrigação localizada e conseqüetemente ocorrer problemas de obstrução dos emissores. Nestes casos eles sugerem que deve-se desligar temporariamente o equipamento até que o nível de sólidos suspensos na água de irrigação diminua até um valor controlável. 1b) Fatôres Físicos - Os resultados das análises dos parâmetros físicos, mostram que os sólidos suspensos variaram na faixa de 1 a 5 mg/l, com média de 1,6 mg/l e desvio padrão de 1,8 mg/l. Este valor é extremamente baixo e decorrente do fato do reservatório utilizado como fonte de abastecimento ter água parada. Certamente há sedimentação do material em suspensão na água. Sempre que eram feitas as análises para determinação e sólidos suspensos se fazia também a leitura de turbidez. A turbidez da água do reservatório apresentou uma variação de 1,82 a 3,88 NTU, com média de 2,83 NTU e desvio padrão de 0,68 NTU. Para Pitts et al (1990), a turbidez é um indicador de sólidos suspensos, mas somente a turbidez não é um fator preciso para poder determinar o risco de entupimento de emissores para fontes de água superficial. Gilbert & Ford (1986) afirmam que a turbidez deveria ser um parâmetro analisado conjuntamente em teste de filtração em laboratório para poder mensurar o potencial de entupimento de emissores. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 4
1c) Fatôres Químicos - Os resultados das análises dos parâmetros químicos da água do reservatório, mostram que o potencial hidrogeniônico (ph) variou na faixa de 7,1 a 7,7, apresentando uma média de 7,3 com desvio padrão de 0,2. Segundo classificação proposta por Nakayama & Bucks (1986), estes valores apresentam um risco moderado de entupimento. Potenciais hidrogeniônicos elevados (acima de 8,0) podem promover a precipitação de sais, principalmente do carbonato de cálcio. O ideal é que o ph da água de irrigação por gotejamento esteja próximo de 6,5. A condutividade elétrica (EC) variou entre 0,045 a 0,076 ms/cm, com média de 0,06 ms/cm e desvio padrão de 0,01 ms/cm. Este valor indica que a água utilizada para a irrigação tem salinidade muito baixa. A concentração média de sólidos dissolvidos na água obtida foi de 37,70 mg/l, com desvio padrão de 6,33 mg/l e variação entre 48,64 mg/l e 28,80 mg/l. Os valores da concentração de sólidos suspensos obtidos neste período são muito baixos. Segundo a classificação proposta por Bucks & Nakayama (1986), a concentração de sólidos dissolvidos até 500 mg/l é considerada de baixo risco aos sistemas de irrigação por gotejamento. A concentração de ferro total presente na água de irrigação esteve entre 0,40 mg/l e 1,0 mg/l durante o período de ensaios, apresentando valor médio de 0,52 mg/l com desvio padrão de 0,18 mg/l. Segundo a classificação proposta por Bucks & Nakayama (1986), este valor representa um risco médio de entupimento de gotejadores já que está num intervalo entre 0,2 e 1,5 mg/l. O ferro presente na água representa um perigo pois pode ser precipitado, tanto na forma de óxido, quanto na forma de hidróxido (transformação pelas bactérias). Este elemento contribui também para a formação de mucilagens produzidas por ferro-bactérias. Assim como o ferro presente na água do reservatório, a concentração elevada de sulfetos também representa um risco médio de obstrução dos emissores. Esta variou entre 1,0 e mg/l, com valor médio de 1,10 mg/l e desvio padrão de 0,32 mg/l. Segundo Bucks & Nakayama (1986), valores entre 0,2 e mg/l de sulfetos representam um risco médio de obstrução dos gotejadores. Em águas que contenham sulfetos, especialmente o sulfeto de hidrogênio, pode ocorrer a formação de lodo de enxofre. Ayres (1991) cita em seu livro que uma concentração de Fe de 0,5 mg/l, deve ser considerada como a máxima permissível, porém quando se incluem os custos dos filtros, o valor máximo prático é de 2 mg/l. Engilsh (1985) relata que problemas com interações bactéria-ferro têm ocorrido com concentrações de ferro tão baixa quanto 0,1 mg/l. Teores deste íon superiores a 0,2 mg/l, são considerados como de risco de entupimento. O ferro precipitado forma uma incrustação vermelha, a qual pode aderir ao PVC da tubulação e também entupir emissores. Algumas bactérias filamentosas, como Gallionella e Leptotrhix, oxidam o Fe +2, transformando-o em Fe +3 que pode precipitar-se (Pizarro, 1996). Ford & Tucker (1986) relatou que águas utilizadas para sistemas de irrigação localizada com concentração de ferro maior que 0,4 mg/l contribuem para o crescimento de bactérias férricas filamentosas que causam problemas de obstrução nos emissores. Com relação a concentração de manganês na água do reservatório em todas as amostras sempre foram encontrados valores abaixo do limite de detecção dos equipamentos de medição. 2) Efeito do Sistema de Filtragem na remoção dos fatôres físicos e biológicos - A finalidade da filtragem é reduzir a concentração de sólidos suspensos e remover partículas orgânicas e inorgânicas que estejam presentes na água de irrigação, que porventura possam causar problemas de obstrução dos emissores. As eficiência de remoção de cada parâmetro analisado, para ambos os filtros, puderam ser calculadas a partir dos resultados das análises realizadas nas amostras de água coletadas nos pontos anteriores e posteriores aos filtros. 2a) Parâmetros Físicos - Não foram detectadas diferenças significativas nos valores médios das amostras coletadas a partir das duas parcelas dos filtros de irrigação para a determinação da concentração de sólidos suspensos, de 1,9 mg/l e desvio padrão de mg/l. O valor elevado no desvio padrão está relacionado a desuniformidade dos dados em função das análises que resultaram em valor nulo. Não foi calculada a eficiência de remoção de sólidos suspensos já que os resultados não foram satisfatórios. O gráfico da Figura 2 contém os dados de sólidos suspensos medidos antes e após os elementos filtrantes. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 5
Sólidos Suspensos Totais medidos antes a após os elementos filtrantes 6,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 Sólidos Suspensos [mg/l] 4,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 1,0 1,0 1,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 29/6/01 2/7/01 5/7/01 8/7/01 11/7/01 14/7/01 Data 17/7/01 20/7/01 23/7/01 26/7/01 29/7/01 Reservatório Manta Disco Figura 2 - Gráfico da análise da concentração de sólidos suspensos totais da água medida antes e após os elementos filtrantes. Mesmo com alguns valores nulos, obtidos por problemas técnicos, os resultados encontrados na presente pesquisa não diferiram daqueles encontrados por Scatolini (2001), em seus estudos de avaliação de três mantas sintéticas não tecidas com filtros de tela e disco de 120 mesh, em água de irrigação. Em ambas as pesquisas, os resultados apontaram baixo risco potencial de entupimentos com relação a carga de sólidos suspensos, segundo classificação proposta por Nakayama & Bucks (1986). Scatolini (2001) concluiu que os filtros de mantas não tecidas não apresentaram diferenças significativas em relação aos filtros de disco. CRUZ (1996), realizou diversos ensaios experimentais operando filtros de tela e disco de 120 mesh, e de manta, com vazões que variaram de 6, 9 a 12 m 3 /h, obteve resultados que mostraram uma eficiência média de remoção de partículas de areia da ordem de 15 a 25 % pelo filtro de manta contra uma percentagem média de remoção de 2 a 10 % nos filtros de tela e de disco. A areia apresentava uma granulometria variando de 53 a 152µm e sua concentração na água de irrigação variou entre 70 a 300 mg/l. O gráfico da Figura 3 mostra os resultados da análise da turbidez das amostras de água nas datas de ensaio para ambos os elementos filtrantes e o reservatório. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 6
Turbidez da água antes a após os elementos filtrantes 6,00 5,37 5,00 Turbidez (NTU) 4,00 3,88 2,9 3,18 3,00 2,69 0 3,13 2,77 3,51 3,71 2,8 2,2 3,28 3,39 3,26 2,86 2,31 1,65 1,79 1,84 1,99 1,82 2,983,48 3,41 2,18 2,29 2,36 2,8 2,44 2,42 1,00 0,00 29/6/01 2/7/01 5/7/01 8/7/01 11/7/01 14/7/01 17/7/01 20/7/01 23/7/01 26/7/01 29/7/01 Data Reservatório Manta Disco Figura 3 - Gráfico da análise da turbidez da água medida antes e após os elementos filtrantes. Pode-se verificar através do gráfico da Figura 3 que os valores obtidos da turbidez no reservatório e após os elementos filtrantes são bastante próximos. Nota-se ainda que na metade do período de ensaios houve uma ligeira diminuição da turbidez da água. A média dos valores medidos na parcela com filtro de manta foi de 2,81 NTU, com desvio padrão de 1,04 NTU, contra um valor médio de 2,83 NTU e desvio padrão de 0,64 NTU medidos na parcela com filtro de disco. No mesmo período a turbidez média do reservatório foi de 2,83 NTU com desvio padrão de 0,68 NTU. Nota-se que em 80% das análises deste item a manta apresentou eficiência de remoção de turbidez ligeiramente melhor do que o disco. Não foram observadas diferenças significativas entre as amostras coletadas de ambos os filtros no que diz respeito a turbidez da água. Nota-se no gráfico da Figura 3 que em diversas amostras, as parcelas contendo os elementos filtrantes apresentaram turbidez superior a medida no reservatório de irrigação. Como a média foi praticamente a mesma entre as amostras de água coletadas antes a após ambos elementos filtrantes, pode-se afirmar que os dois filtros não foram eficientes na remoção da turbidez. O resultados de algumas análises de sólidos suspensos e turbidez mostraram valores menores na água do reservatório do que depois do sistema de filtragem. Estes resultados foram também observados por Adin & Sacks (1991), que trabalhando com fatores de entupimento em gotejadores quando de utiliza água residuária, encontraram algumas vezes valores tanto de sólidos suspensos quando turbidez maiores depois dos sistemas de filtragem, isto pode ser explicado pelo ocasional desmembramento de sólidos depositados no filtros que estavam presentes na água de irrigação (Adin and Elimelech 1989; Adin and Alon 1986). Resende et al. (2001) estudando a ocorrência de entupimento de origem biológica em sistema de irrigação por gotejamento constatou em seus resultados que a concentração de sólidos suspensos da fonte de água analisada era menor do que após o sistema de filtragem com a utilização de um filtro de tela de 150 mesh. 2b) Parâmetros Biológicos - Pode-se verificar no gráfico da Figura 4 que a concentração de algas sempre foi superior no reservatório em relação às concentrações medidas nos efluentes filtrados. A concentração média na linha com filtro de manta foi de 245 algas/ml com desvio padrão de 102 algas/ml contra um valor médio de 263 algas/ml e desvio padrão de 101 algas/ml obtido na parcela com filtro de disco. A média da concentração no reservatório foi de 497 algas/ml com desvio padrão de 345 algas/ml. Nota-se desta forma, que ambos elementos filtrantes foram eficientes na remoção de algas. O desempenho do filtro de manta se mostrou ligeiramente superior ao filtro de disco com relação a retenção de algas. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 7
A partir dos resultados obtidos na determinação da concentração de algas calculou-se a eficiência média de cada elemento filtrante na remoção destes organismos da água de irrigação. A média de remoção da manta foi de 28,9 % contra 23,7 % de remoção média pelo filtro de disco. Scatolini (2001), em seus trabalhos, concluíu que as mantas sintéticas quando comparadas com outros dois tipos de elementos filtrantes (disco e tela de 120 mesh), foram significativamente mais eficientes, na remoção as espécies de algas presentes na água de irrigação. Estudando o efeito de diâmetros de orifício de descarga sobre a taxa de entupimento de microaspersores, Boman (1995), constatou que 46% dos casos de entupimento foram devidos a algas; 34% à obstrução por formigas e aranhas; 16% à obstrução por lesmas e 4% devido à obstrução física por partículas de areia e pedaços de PVC. Isto mostra a importância de uma maior eficiência na remoção de algas para se obter uma boa eficiência nos sistemas de irrigação localizada. Concentração de Algas medida antes e após os elementos filtrantes 1400 1300 1200 1100 Concentração de Algas (algas/ml) 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 29/06/01 02/07/01 05/07/01 08/07/01 11/07/01 14/07/01 17/07/01 20/07/01 23/07/01 26/07/01 29/07/01 Figura 4 - Análise da concentração de algas. Data Reservatório Manta Disco Das análises de concentração de bactérias observou-se que em 70% das amostras coletadas depois dos filtros, a remoção de bactérias foi maior no filtro de manta. Nota-se no gráfico da Figura 5 que houve um grande crescimento do número de bactérias no reservatório entre o terceiro e quinto ensaios. Nos demais houve uma certa regularidade dos resultados. A média da população de bactérias na parcela com filtro de manta foi de 1291 ufc/ml com desvio padrão de 1873 ufc/ml. Já na parcela com filtro de disco a média foi de 1668 ufc/ml e desvio padrão de 1799 ufc/ml. O reservatório apresentou valor médio de 2438 ufc/ml e desvio padrão de 2813 ufc/ml. Novamente o desempenho do filtro de manta foi ligeiramente superior ao filtro de disco na remoção de colônias de bactérias. A partir destes resultados calculou-se a eficiência média de remoção das bactérias da água do reservatório. A remoção média pelo filtro de manta foi de 47,0 % e do disco 31,6%, mostrando assim que a manta foi superior ao elemento filtrante de disco em cerca de aproximadamente 15.5% no que diz respeito à remoção de bactérias. Observou-se durante o período de ensaios, que em certos momentos houve uma maior concentração de bactérias depois do sistema de filtragem. Estes resultados se assemelham com aqueles obtidos por Resende et ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 8
al (2001), Gilbert et al (1979) e pode ser explicado pelo fato de ocorrer a formação de um bolo orgânico no filtro durante o processo de filtragem que com o tempo acaba de desmembrando e passando através do filtro (Adin and Alon,1986). Concentração de bactérias medida antes e após os elementos filtrantes 7000 6000 Concentração de Bactérias (ufc/ml) 5000 4000 3000 2000 1000 0 01/01/00 02/01/00 03/01/00 04/01/00 05/01/00 06/01/00 07/01/00 08/01/00 09/01/00 10/01/00 Data Reservatório Manta Disco Figura 5 - Análise da concentração de bactérias. CONCLUSÕES De uma forma geral, neste estudo pode-se concluir que: 1.Os fatores químicos apresentaram médio risco de obstrução aos emissores, entre eles, o ph, concentração de ferro total e sulfetos. Todos os demais parâmetros de qualidade de água analisados resultaram em valores que não apresentam risco de entupimento aos gotejadores. 2. Com relação aos parâmetros físicos, ambos elementos filtrantes não foram eficientes na remoção da turbidez e sólidos suspensos totais e tampouco mostraram diferença significativa nos resultados obtidos entre eles. 3. Em 80% das amostragens do item turbidez a manta apresentou uma eficiência de remoção ligeiramente superior ao disco. 4. Com relação aos parâmetros biológicos os elementos filtrantes apresentaram um melhor desempenho na remoção de bactérias do que algas. 5. A média de remoção de algas no filtro de manta foi de 28,9% contra 23,7% no filtro de disco. 6. Com relação à remoção de bactérias observou-se que em 70% das amostras analisadas o filtro de manta apresentou melhores resultados. 7. A remoção média de bactérias pelo filtro de manta foi de 47,0 % e do disco 31,6%, mostrando assim que a manta foi superior ao elemento filtrante de disco em aproximadamente 15.5%. 8. Observou-se que em diversas análises de água realizadas, que a concentração medida depois dos elementos filtrantes superava a concentração medida antes da passagem da água pelo filtro tanto para sólidos suspensos, ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 9
turbidez e bactérias. Este fenômeno foi esclarecido por estudos feitos Adin and Elimelech (1989) e Adin and Alon (1986) em que ocorre ocasionalmente o desmembramento de depósitos ( sólidos suspensos, algas filamentosas e bactérias) a partir do filtro. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem a FAPESP pelo auxílio financeiro para a realização deste projeto (Processo: 00/01292-5) e pelas bolsas de estudo concedidas (Processos: 01/02058-9 e 01/01719-1). Como também à Coordenadoria de Pós Graduação da Faculdade de Engenharia Agrícola (UNICAMP), pela ajuda de recursos financeiros para apresentação deste trabalho neste simpósio. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. ADIN, A.; ALON, G. Mechanisms and process parameters of filter screens. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 112 (4), 293-304, 1986. 2. ADIN, A.; and Elimelech, M.. Particle filtration for wastewater irrigation Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 115 (3), 474-487, 1989. 3. ADIN, A., SACKS, M. Dripper-Clogging Factors in Wastewater Irrigation, Journal of Irrigation and Drainage Engineering, v. 117, n. 6, p. 813-826, 1991. 4. AYRES, R.S. & WESTCOT, D.W. 1991. A qualidade da água na agricultura. Campina Grande, UFPB, 1991. 218p. 5. BOMAM, B.J. Effects of orifice size on microsprinkler clogging rates. Transactions of the ASAE, v. 11, n. 6, p. 839-843, 1995. 6. BUCKS, D.A.; NAKAYAMA, F.S. Trickle Irrigation for Crop Production: Design, Operation and Management. Elsevier, Amsterdam, 1986. 7. CRUZ, L.B.S. Avaliação de um filtro de manta sintética não tecida para a irrigação localizada. Tese de Mestrado, FEAGRI, UNICAMP, Campinas, 1996. 8. ENGLISH, S.D. (1985). Filtration and water treatment for micro-irrigation. In. 3. INTERNACIONAL DRIP/TRICKLE IRRIGATION CONGRESS, Fresno, Proceedings. St Joseph: ASAE, p. 50-57. 9. GILBERT, R.G.; FORD, H.W. Operational principles/emiter clogging. In: NAKAYAMA, F.S.; BULKS, D.A. Trickle irrigation for crop production. Amsterdam: Elsevier, cap. 3, p. 142-163. 1986. 10. GILBERT, R.G.; NAKAYAMA, F.S.; BUCKS, D.A. 1979. Trickle irrigation: prevention of clogging. Transactions of the ASAE, v. 22, p. 514-519. 11. FORD, H. A. & TUCKER, D. P. H. Clogging of drip systems from metabolic products of iron and sulfur bacteria. Second Int. Drip Irrig. Congr. Proc., San Diego, Calif. pp 212-14 1986. 12. NAKAYAMA, F.S.; BULKS, D.A. Emitter clogging effects on trickle irrigation uniformity. Transaction of the ASAE, St Joseph, v. 24, p. 77-80. 1981. 13. PATERNIANI, J.E.S.; MATSURA, E.E.; ROSTON, D.M.; PAULA JR., D.R.; TESTEZLAF, R.; RIBEIRO, T.A.P. Diagnóstico da qualidade da água de irrigação em propriedades produtoras de hortaliças da região de Campinas. CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA AGRÍCOLA, 23. SBEA. Campinas, 1994. 20p. 14. PATERNIANI, J.E.S.; SILVA, L.B. Comparação entre diferentes meios filtrantes de filtros para irrigação localizada. In: CONGRESSO ARGENTINO, 4, e CONGRESSO INTERNACIONAL DE INGENIERIA RURAL, 2. Neuquen, Argentina. p. 397-401. 1996. 15. PITTS, D.J., HAMAN, D.Z., SMAJSTLA, A.G., Causes and Prevention of Emitter Plugging im Microirrigation Systems, Bulletin 258, Florida Cooperative Extension Service, University of Florida, April 1990. 16. PIZARRO, F. Riegos localizados de alta frequencia. 3 ed. Madrid : Ed. Mundi Prensa, 1996. 513p. 17. RAVINA, E.P.; SOFER, Z.; MARCU, A.; SHISHA, A.; SAGI, G. Control of emitter clogging in drip irrigation with wastewater. Irrigation Science, 13:129-139, 1992. 18. RESENDE, R.S., CASARINI, E., FOLEGATTI, M.V., COELHO, R.D., Ocorrência de Entupimento de Origem Biológica em Sistema de Irrigação por Gotejamento, Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, Campina Grande, PB, v. 5, p. 156-160, 2001. 19. SCATOLINI, M.E. "Utilização de mantas não tecidas como elemento filtrante em sistemas de irrigação localizada", Feagri/UNICAMP, Campinas, SP, março, 2001. (Tese de Doutorado) ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 10
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