Oxigênio dissolvido

Como já era esperado, quanto maior a taxa de recirculação aplicada, maior a concentração de microbolhas e, portanto, maior oxigenação do clarificado. Com a taxa de recirculação de 10% foi observado aumento médio de 1,69 ± 0,11 mg L-1 de OD, com 15% de recirculação foi verificado um aumento médio de 2,20 ± 0,00 mg L-1 de OD e recirculando 20% de água saturada houve um aumento médio de 2,43 ± 0,06 mg L-1 de OD nos clarificados. O flotador por ar dissolvido foi responsável pelo incremento de OD em todas as amostras de clarificado, variando entre 14,31% e 76,79% de adição de OD. Os clarificados de todos os tratamentos, T1 a T9, tiveram concentração média igual a 6,96 ± 0,63 mg L-1 de OD, atingindo valor mínimo de 5,82 mg L-1 e máximo de 8,41 mg L-1 de OD.

4. Discussão

As velocidades de flotação (VF) encontradas apresentaram variação de 2,99 a 11,74 cm min-1. Quanto maior a taxa de recirculação aplicada, maior a velocidade de flotação, tendo valores próximos de 4,24 cm min-1 quando a taxa de recirculação foi 10%, 6,99 cm min-1 com 15% de recirculação e 10,58 cm min-1 quando aplicada a taxa de recirculação de 20%. Os cálculos foram realizados utilizando tempos de flotação fixados durantes os primeiros testes em bancada, baseados somente na observação aparente da flotação, portanto os valores de velocidades obtidos são circunstanciais. Os valores de VF são importantes para determinação da frequência de remoção de lodo e velocidade do mecanismo responsável pela retirada do lodo acumulado na superfície do líquido (Ives, 1984; Di Bernardo, 1993).

As razões ar/sólidos encontradas em todos os tratamentos variaram de 0,005 a 0,016 mg ar mg sólidos-1, valores estes que estão dentro da variação típica, de 0,005 a 0,060, encontradas em tratamentos de esgoto doméstico com sistema de flotação (Metcalf e Eddy, 2003). Apesar de estarem dentro da faixa apresentada por Metcalf e Eddy (2003), cabe destacar que os mesmos foram mais baixos devido a baixa concentração de SST do afluente, em média 448,00 mg L-1, quando comparadas às concentrações médias de esgotos domésticos e industriais.

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A alcalinidade, o pH, a salinidade e a temperatura apresentaram médias semelhantes perante os tratamentos aplicados e se mantiveram estáveis. As salinidades médias encontradas nos clarificados de T1 a T9 sofreram, eventualmente, um decréscimo em suas concentrações em relação à água bruta que foi mantida em 35 ‰. Fato que se deu pela adição da água de recirculação, neste caso utilizando água doce. Porém, os valores de alcalinidade, pH e temperatura de todos os tratamentos acompanharam os valores médios encontrados em suas respectivas amostras brutas. Os valores dos clarificados de salinidade variaram entre 26,40 e 32,10‰, pH de 7,19 a 7,78, temperatura de 19,80 a 24,70 °C e alcalinidade de 104,00 a 196,00 mg CaCO3 L-1. Numa situação de recirculação dos clarificados ao tanque de cultivo, conservar essas características da água significa manter o ambiente em boas condições para o desempenho zootécnico dos camarões (Bray et al., 1994; Boyd e Tucker, 1998; Nunes et al., 2005; SLA, 2009).

De acordo com as taxas de remoção encontradas, foram observadas diferenças significativas entre os tratamentos em relação às concentrações de fosfato e COTd quanto ao fator pressão e taxa de recirculação, respectivamente. A eficiência de remoção chegou a valores elevados ao aplicar 5 bar de pressão quando referente ao fosfato (15,60 ± 5,31%) e ao aplicar 20% de taxa de recirculação em COTd (17,78 ± 3,91%). Porém, é preciso destacar que, ao utilizar água doce no processo de saturação com ar comprimido, as diferenças encontradas nas taxas de remoções podem exprimir a diluição dos nutrientes dissolvidos (N-NO2, N-NO3, P-PO43 e COTd). Isto pode ser percebido principalmente nos valores referentes às taxas de remoção encontradas no fator taxa de recirculação, proporcionais a 10, 15 e 20%. Numa outra situação, utilizando um flotador por ar dissolvido em escala real em sistema de recirculação, a água a ser saturada poderia ser o clarificado recirculado e provavelmente apresentaria outros resultados. Apesar de não terem sido removidos expressivamente, os valores dos parâmetros dissolvidos se mantiveram apropriados para o cultivo de L. vannamei em biofloco.

As baixas taxas de remoção de parâmetros dissolvidos (N-NO2, N-NO3, P-PO43 e COTd) eram esperadas já que o processo de flotação é considerado um processo físico de separação de fases (sólido-líquido ou líquido-líquido) e não tem como premissa a remoção de nutrientes e partículas dissolvidas, a não ser quando há aplicação de produtos químicos como coagulantes e floculantes. A utilização destes produtos químicos no processo de flotação por ar dissolvido poderia aumentar as eficiências de remoção de todos os parâmetros analisados. Pesquisas

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com flotação por ar dissolvido utilizando coagulantes e floculantes (orgânicos ou inorgânicos) mostram grande capacidade de remoção de substâncias dissolvidas, incluindo fósforo e nitrogênio (Jokela et al., 2001; Schoenhals et al., 2006; Cecchet et al., 2010). Contudo, a decisão tomada nesta pesquisa em não utilizar tais produtos foi evitar a presença de resíduos químicos no ambiente de cultivo e no lodo gerado, além de poupar possível aumento de custos ao produtor.

Por outro lado, a turbidez, os SST e a DBO5, parâmetros estes que não avaliam diretamente nutrientes dissolvidos, tiveram um comportamento diferente. Em relação às concentrações de DBO5 e SST, foram observados valores altos de eficiência de remoção médias, 49,78 % e 40,53 %, respectivamente. A análise de variância por fatores (pressão e taxa de recirculação) mostrou que a DBO5, SST e turbidez tiveram bons resultados, com máximas eficiências de 53,20 %, 44,87 % e 84,28 %, respectivamente.

Contudo, somente a variável turbidez teve diferença significativa nos fatores pressão e taxa de recirculação. Altas taxas de remoção de turbidez foram encontradas em todos os tratamentos, alcançando níveis de remoção satisfatórios acima de 82% com pressão de saturação igual a 4,5 e 5 bar, e taxa de recirculação igual a 15 e 20%. Como a turbidez está diretamente relacionada à concentração de sólidos suspensos (Schveitzer et al., 2013), era esperado um comportamento semelhante nas taxas de remoção de SST, tanto nos altos valores de remoção como na diferença estatística entre os tratamentos aplicados. Porém, não houve diferença significância entre as eficiências de remoção de SST, que apresentou resultados de 40% de eficiência em média. A relação entre a turbidez e SST é difícil de determinar (Pavanelli e Bigi, 2005), devido a turbidez se caracterizar pela presença de materiais em suspensão que interferem a passagem de luz no fluído (Boyd e Tucker, 1998; Di Bernardo et al., 2002), desde partículas macroscópicas até partículas coloidais (1nm - 1µm). Esta divergência entre as taxas de remoção de turbidez e SST pode ser explicada pelo fato de que, ao adotar a porosidade de 0,6 µm nos filtros para as análises de SST, houve perda de parte importante da composição dos sólidos suspensos, os quais foram expressos nos valores de turbidez, consequentemente nos valores de taxas de remoção.

Os valores percentuais de remoção de SST e turbidez foram ligeiramente menores quando comparados a outros processos de tratamento (Jackson et al., 2003; Lin et al., 2005; Shi et al., 2011). O processo de sedimentação, realizado por decantadores, é o mais difundido entre os produtores aquícolas de acordo com seu baixo custo

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de implantação e fácil manutenção. Maigual et al., (2013), conseguiram remover 64.45% de SST e 65,51% de turbidez de um cultivo de tilápias (Oreochromis niloticus) utilizando decantadores. Apesar de estes autores terem obtido eficiência de remoção de SST pouco acima da encontrada neste experimento com o uso do flotador por ar dissolvido (máxima eficiência de 60,08%), sua eficiência de remoção de turbidez ficou consideravelmente abaixo da atingida no presente estudo (em média de 80,19 %). Em outro estudo, Ray et al. (2010) atingiram 59% de remoção de sólidos suspensos e 57% de turbidez, utilizando sedimentadores na manutenção da concentração de sólidos em cultivo de Litopenaeus vannamei. Valores estes também menores em relação aos resultados obtidos no presente estudo, citados anteriormente.

Considerando pesquisas realizadas em outras áreas, como no tratamento de água, o processo de flotação por ar dissolvido pode também remover matéria orgânica e partículas com maior eficiência do que o processo de sedimentação, como turbidez, carbono orgânico total, trihalometanos e bactérias (Shan-pei et al., 2007).

Outra vantagem da flotação na remoção de sólidos que se pôde comprovar é o favorecimento de uma condição aeróbia. O flotador por ar dissolvido tem uma característica muito positiva para o cultivo de animais aquáticos, pois realiza a oxigenação da água dentro do processo de redução dos valores de parâmetros físicos e químicos. Isto só é possível pela formação de microbolhas durante o processo de saturação da água e posterior dissociação do ar contido nas mesmas no líquido. Em caso de recirculação do clarificado em sistemas de cultivo intensivos, como é o caso do L. vannamei em biofloco, um dos grandes desafios é manter a concentração de OD ideal para os animais (Páez- Osuna, 2001; Jiang et al., 2005). Os clarificados de todos os tratamentos, T1 a T9, tiveram concentração média igual a 6,96 ± 0,63 mg L-1 de OD, valores estes que se encontram dentro do padrão para o cultivo, maiores do que 5,0 mg L-1, de acordo com Alves e Mello (2007). Essa condição de oxigenação do clarificado não acontece quando se utiliza um sedimentador. O efluente de sedimentadores habitualmente acompanha reduções nas concentrações de OD, dependendo da concentração de sólidos, do tempo de retenção hidráulico e da taxa de aplicação, entre outros fatores, podendo favorecer o incremento de amônia e DBO5 por processos de remineralização (Jones, Dennison e Preston, 2001).

Como dito anteriormente, uma das possibilidades de utilização dos clarificados é sua recirculação para os tanques de cultivo. Suas características possibilitam a manutenção da qualidade de água,

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mantendo os parâmetros em níveis ótimos de cultivo. Entretanto, o controle da concentração de SST deverá ser feito rigorosamente para mantê-la dentro dos padrões indicados para o cultivo em biofloco (Ray et al., 2010; Schveitzer et al., 2013), considerando a eficiência de remoção máxima de 60% do flotador obtida neste experimento.

As características apresentadas dos clarificados revelam que essa água pode ser explorada de diversas maneiras. Nota-se que cada vez mais se realizam estudos com a reutilização do efluente da carcinicultura na agricultura e na recirculação em cultivos integrados. Mesmo tendo como efluente águas salgadas, Mariscal-Lagarda et al. (2012) reutilizaram com sucesso águas provenientes da carcinicultura na irrigação de cultivos de tomate e Miranda et al. (2008) reutilizaram no cultivo de melão sem que houvessem diferenças significativas no crescimento e na qualidade do fruto. Gengmao, Mehta e Zhaopu (2010) também mostraram a viabilidade da cultura do tupinampo e do girassol no reuso de efluente da aquicultura. Já McIntosh e Fitzsimmons (2003) verificaram que efluentes gerados na carcinicultura, por serem ricos em nutrientes, forneceram entre 20 e 31% da quantidade necessária de compostos nitrogenados nas culturas de trigo. A reutilização de efluentes da carcinicultura em cultivos integrados com ostras e/ou macroalgas também se provou viável, além de contribuir para a remoção de nitrogênio e fósforo (Jones et al., 2001; Marinho- Soriano et al., 2009). Empregando a tecnologia de cultivos integrados os produtores podem diversificar a economia do empreendimento gerando subprodutos com valor comercial e ao mesmo tempo protegendo o meio ambiente.

Ainda sim, para promover o aperfeiçoamento do processo de flotação por ar dissolvido na remoção de SST, se recomenda a realização de outros estudos que possam identificar melhores condições, mesmo até na remoção de partículas dissolvidas, melhorando ainda mais a qualidade de água, diminuindo o acúmulo de matéria orgânica dentro das unidades de cultivo e consequentemente, melhorando a qualidade do efluente gerado na atividade.

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5. Conclusão

Com os resultados produzidos nesta pesquisa conclui-se que é possível a utilização da flotação por ar dissolvido (FAD) na remoção de SST do cultivo superintensivo de camarões marinhos Litopenaeus vannamei com biofloco.

Agradecimentos

Os autores agradecem ao Programa de Pós-Graduação em Aquicultura da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) e à Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) pelo apoio financeiro na execução deste trabalho. Nossos mais sinceros agradecimentos a toda equipe do Laboratório de Camarões Marinhos (LCM) e do Laboratório Integrado do Meio Ambiente (LIMA) pelo apoio e contribuições durante todo o desenvolvimento deste trabalho, em especial ao Professor Dr. Flávio Rubens Lapolli por ceder o uso do equipamento Floteste e a Dra. Lucila Adriani Coral.

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Considerações finais

Depois de observado nos resultados deste trabalho o potencial do flotador por ar dissolvido na remoção de SST, turbidez e DBO, é aconselhável a realização de testes em recirculação, utilizando também água salgada do clarificado na câmara de pressurização para a saturação de ar, evitando possíveis diluições, e comparando os resultados com este experimento.

Recomenda-se também a realização de testes em bancada utilizando produtos coagulantes e floculantes, a fim de avaliar o desempenho do flotador por ar dissolvido na remoção de material orgânico dissolvido e de nutrientes. Contudo, também é importante verificar a concentração de produto residual, tanto no clarificado, quanto no lodo, pois estes podem se acumular nas unidades de cultivo causando toxicidade aos animais.

Posteriormente, com maiores informações sobre o funcionamento do flotador na manutenção da água de cultivo no sistema de biofloco e suas diretrizes de projeto, será possível a comprovação dos resultados desta pesquisa, aplicando as mesmas condições escala piloto e real para ajustes e validação dos resultados.

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