Caracterização do esgoto tratado na ETE Mangueira e a viabilidade de seu uso em mudas de eucalipto

Texto

(1)UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO CENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCIÊNCIAS PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL TECNOLOGIA AMBIENTAL E RECURSOS HÍDRICOS. CARACTERIZAÇÃO DO ESGOTO TRATADO NA ETE MANGUEIRA E A VIABILIDADE DE SEU USO EM MUDAS DE EUCALIPTO. ROBSON JOSÉ SILVA. Recife – PE Fevereiro de 2011.

(2) ROBSON JOSÉ SILVA. CARACTERIZAÇÃO DO ESGOTO TRATADO NA ETE MANGUEIRA E A VIABILIDADE DE SEU USO EM MUDAS DE EUCALIPTO. Dissertação de Mestrado apresentada como requisito à obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil, na Área de Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos, pela Universidade Federal de Pernambuco.. Orientador: Prof. Ph.D Mário Takayuki Kato, UFPE Co-orientador: Prof. Dr. Clístenes Williams Araújo do Nascimento, UFRPE. Recife – PE FEVEREIRO, 2011. -ii-.

(3) Catalogação na fonte Bibliotecária Margareth Malta, CRB-4 / 1198. S486c. Silva, Robson José. Caracterização do esgoto tratado na ETE Mangueira e a viabilidade de seu uso em mudas de eucalipto / Robson José Silva. – Recife: O Autor, 2011. viii, 61 folhas, il., gráfs., tabs. Orientador: Prof. Ph.D. Mário Takayuki Kato. Co-Orientador: Prof. Dr. Clístenes Williams Araújo do Nascimento. Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal de Pernambuco. CTG. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, 2011. Inclui Referências Bibliográficas e anexo. 1. Engenharia Civil. 2. Estação de Tratamento de Esgotos. 3. Efluente. 4. Irrigação. 5. Mudas de Eucalipto. I. Título. UFPE 624 CDD (22. ed.). BCTG/2011-093.

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(5) Silva, R. J. Caracterização do Esgoto Tratado na ETE Mangueira e a Viabilidade de seu Uso em Mudas de Eucalipto.. DEDICATÓRIA Esta dissertação é dedicada à minha família, a qual tem me ensinado, por meio dos desafios e dificuldades, que a vitória é só uma questão de tempo, desde que perseveremos passo a passo, calmamente, nunca desistindo de caminhar até o fim.. -iv-.

(6) Silva, R. J. Caracterização do Esgoto Tratado na ETE Mangueira e a Viabilidade de seu Uso em Mudas de Eucalipto.. AGRADECIMENTOS. Agradeço a Deus pela graça concedida. Aos meus familiares, com apreço à minha esposa, que participou desta construção junto comigo; aos meus pais, que sempre me apoiaram e incentivaram. Ao meu orientador Mário Takayuki Kato, pela paciência, ensino e contribuição científica. Ao meu co-orientador Clístenes Williams Araújo do Nascimento, pelo apoio, dedicação e sugestões. Aos órgãos que financiaram e/ou tornaram possível este trabalho: o Laboratório. de. Saneamento. Ambiental. (LSA/UFPE),. a. Secretaria. de. Desenvolvimento Urbano e Meio Ambiente do Moreno (SEDEMA), o Centro de Tecnologias Estratégicas do Nordeste (CETENE), o Laboratório de Solos da Estação Experimental de Carpina (UFRPE), o Laboratório de Fertilidade do Solo (UFRPE) e aos programas FACEPE/PRONEX.. -v-.

(7) Silva, R. J. Caracterização do Esgoto Tratado na ETE Mangueira e a Viabilidade de seu Uso em Mudas de Eucalipto.. “Não sabendo que era impossível, ele foi lá e fez.” Jean Cocteau. -vi-.

(8) Silva, R.J. Caracterização do Esgoto Tratado na ETE Mangueira e a Viabilidade de seu Uso em Mudas de Eucalipto.. RESUMO. Este trabalho avaliou a viabilidade do uso de efluente de esgoto doméstico tratado na irrigação de mudas de eucalipto da espécie eucaliptus urograndis. O experimento foi realizado na Estação de Tratamento de Esgotos da Mangueira, cujo sistema de tratamento é definido pela combinação de reatores anaeróbios (UASB) e lagoa de polimento. Dessa forma, cada muda foi plantada em vaso contendo 10 kg de solo e as lâminas de irrigação foram definidas com base no Índice CP, ou Capacidade de Pote para o solo, estabelecendo 6 tratamentos com 4 repetições cada. Dos 6 tratamentos, T1, T2, T3 e T4 consistiram na irrigação com efluente, respectivamente a 100%, 80%, 60% e 40% do Índice CP; enquanto T5 e T6 consistiram na irrigação com água a 80% do Índice CP, tendo adição de NPK apenas em T5. O sistema de tratamento da ETE mostrou uma eficiência de 84% e 70% na remoção de DBO e DQO, respectivamente. Em relação à planta, o tratamento estatístico mostrou que as mudas irrigadas com efluente (tratamento T2 e T3) apresentaram melhor desempenho quanto aos parâmetros de altura, número de folhas e matéria seca. Além disso, a fertirrigação com efluente (tratamento T2) foi capaz de acumular nutrientes como N nas folhas e caule das plantas. Esses resultados comprovaram que o uso de efluente para irrigação de mudas de eucalipto é viável quanto aos aspectos sanitários e agronômicos. Palavras chaves: estação de tratamento de esgotos, efluente, irrigação, mudas de eucalipto.. -vii-.

(9) Silva, R.J. Caracterização do Esgoto Tratado na ETE Mangueira e a Viabilidade de seu Uso em Mudas de Eucalipto.. ABSTRACT. In this study the feasibility of use of treated domestic sewage treated effluent for irrigation of eucalyptus species urograndis, was evaluated. The experiment was conducted at the Mangueira Sewage Treatment Plant, which treatment system is a combination of a UASB reactor and polishing pond. Thus, the seedlings were planted in pots containing 10 kg of soil and irrigation levels were set based on the same CP, pots capacity of soil, resulting in 6 treatments with 4 replicates each. Four treatments, T1, T2, T3 and T4 consisted of irrigation with effluent, respectively 100%, 80%, 60% and 40% of CP index; while T5 and T6 consisted of irrigation with water at 80% of the CP index, being added NPK only in T5. The treatment system showed an efficiency of ETE, preliminarily, of 84% and 70% in the removal of DBO (Biochemical Oxygen Demand) and DQO (Chemical Oxygen Demand), respectively. In relation to the plant, the statistical treatment showed that the seedlings irrigated with wastewater in T2 and T3 posed best performance on the parameters of height, diameter and number of leaves. In addition, the irrigation with effluent in T2 was able to accumulate nutrients like N in leaves and stems of plants. These results showed that the use of such effluent in the culture of seedlings of Eucalyptus is effective either within the sanitary or the agronomical aspects.. Keywords: sewage treatment plant, effluent, irrigation, eucalyptus seedlings.. -viii-.

(10) Silva, R.J. Caracterização do Esgoto Tratado na ETE Mangueira e a Viabilidade de seu Uso em Mudas de Eucalipto.. SUMÁRIO. 1.0 – Introdução.. 01. 2.0 - Objetivos. 2.1 Geral. 2.2 Específicos.. 03 03 03. 3.0 – Revisão Bibliográfica. 3.1 Sistema de Tratamento de Esgotos. 3.1.1 Reatores Anaeróbios. 3.1.2 Lagoas de Estabilização. 3.2 Reúso de Efluentes. 3.3 Cultura do Eucalipto.. 03 03 03 07 12 17. 4.0 – Material e Métodos. 4.1 Estação de Tratamento de Esgoto ETE Mangueira. 4.2 Eficiência de Tratamento da ETE e Qualidade do efluente. 4.3 Experimento. 4.3.1 Produção das mudas. 4.3.2 Construção do viveiro. 4.3.3 Tratamentos. 4.3.4 Coleta e Preparação do solo. 4.4 Montagem do experimento e Controle.. 22 22 28 30 30 31 32 34 36. 5.0 – Resultados e Discussões. 5.1 Resultado das Análises Laboratoriais. 5.1.1 Pontos de coleta na ETE 5.1.2 Solo 5.2 Determinação da Eficiência de Tratamento da ETE Mangueira. 5.3 Resultado para os Parâmetros de crescimento das mudas de eucalipto. 5.4. Resultado para os Conteúdos de nutrientes nas plantas de eucalipto. 5.5 Resultado para os Parâmetros de nutrientes no solo.. 38 38 38 43 43 44. 50. 5.0 – Conclusões.. 52. Referências Bibliográficas.. 53. Anexo – Quadro de controle da irrigação.. 47.

(11) Silva, R.J. Caracterização do Esgoto Tratado na ETE Mangueira e a Viabilidade de seu Uso em Mudas de Eucalipto.. LISTA DE FIGURAS. Fig. 01 – Grade de barras. Fig. 02 – Desarenador. Fig. 03 – a) Módulo reator UASB. b) Vertedores do módulo UASB. Fig. 04 – Sistema de distribuição dos esgotos para os módulos reator UASB. Fig. 05 – Leitos de secagem. Fig. 06 – Lagoa de polimento. Fig. 07 – ETE Mangueira Unidades. a) Estação elevatória. b) Caixa de areia. c) Reatores UASB. d) Leitos de secagem. e) Lagoa de polimento Fig. 08 – Pontos de coleta no sistema da ETE Mangueira. Fig. 09 – a) Mudas de eucalipto espécie Urograndis. Fig. 10 – Viveiro para cultivo das mudas de eucalipto. Fig. 11 – a) Muda de eucalipto espécie Urograndis. b) Plantio. Fig. 12 – a) Cultivo das mudas em vasos (semana 6). b) Irrigação por pesagem. Fig. 13 – a) Incidência de lagarta em T5. b) Folhas destruídas. Fig. 14 – a) Muda tratamento T6 (semana 9). b) Muda tratamento T2 (semana 9).. 23 23 24 25 26 26 27 29 31 32 33 36 47 49.

(12) Silva, R.J. Caracterização do Esgoto Tratado na ETE Mangueira e a Viabilidade de seu Uso em Mudas de Eucalipto.. LISTA DE TABELAS E QUADROS. Tabela 01 – Padrão do efluente recomendado para a irrigação. Tabela 02 – Diretrizes de qualidade microbiológica de efluentes usados na agricultura. Tabela 03 – Parâmetros de DBO5, sólidos suspensos, OD e coliformes fecais para diferentes culturas em Israel Tabela 04 – Quantidade de água necessária durante um ano para diversas culturas. Tabela 05 – Comparação entre o consumo de água e a produção de biomassa do eucalipto e outras culturas. Tabela 06 – Parâmetros analisados em campo. Tabela 07 – Parâmetros analisados em laboratório. Tabela 08 – Tratamentos aplicados ao experimento. Tabela 09 – Aplicação de NPK ao solo para cultura do eucalipto. Tabela 10 – Caracterização físico-química para o ponto P0. Tabela 11 – Caracterização físico-química para o ponto P1. Tabela 12– Caracterização físico-química para o ponto P2. Tabela 13 – Caracterização físico-química para o ponto P3. Tabela 14 – Caracterização físico-química para o ponto P4. Tabela 15 – Resultado da análise química do solo. Tabela 16 – Avaliação da eficiência de tratamento da ETE Mangueira. Tabela 17 – Resultado estatístico para os parâmetros de crescimento da planta. Tabela 18 – Resultado estatístico para os parâmetros de nutrientes na planta. Tabela 19 – Resultado estatístico para os parâmetros de nutrientes no solo.. 13 15 16 19 20 28 28 34 35 38 39 40 41 42 43 44 45 48 51.

(13) Silva, R.J. Caracterização do Esgoto Tratado na ETE Mangueira e a Viabilidade de seu Uso em Mudas de Eucalipto.. LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SÍMBOLOS. Ca cmolc/dm³ CO2 CF DBO DBO5 DBOf DBOb DQO EMBRAPA ETE Índice CP IPA K K2O Mg N NH3 NH4+ NMP NTK OD OMS pH P P2O5 S SST SSV STF STV TDH UASB WHO. Cálcio Centimol de carga por decímetro cúbico Dióxido de carbono Coliforme fecal Demanda bioquímica de oxigênio Demanda bioquímica de oxigênio (5 dias a 20°C). Demanda bioquímica de oxigênio determinada a partir de amostras filtradas (5 dias a 20°C) Demanda bioquímica de oxigênio determinada a partir de amostras brutas (5 dias a 20°C) Demanda química de oxigênio Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária Estação de Tratamentos de Esgotos Índice da Capacidade de Pote para o solo Instituto de pesquisas Agropecuárias de Pernambuco Potássio Óxido de potássio Magnésio Nitrogênio Amônia Amônio Número mais provável Nitrogênio total Kjeldhal Oxigênio dissolvido Organização Mundial de Saúde Potencial Hidrogeniônico Fósforo disponível Pentóxido de fósforo Enxofre Sólidos suspensos totais Sólidos suspensos voláteis Sólidos totais fixos Sólidos totais voláteis Tempo de detenção hidráulica Upflow anaerobic sludge blanket (reator anaeróbio de manta de lodo e fluxo ascendente) World Health Organization (Organização Mundial de Saúde).

(14) Silva, R.J. Caracterização do Esgoto Tratado na ETE Mangueira e a Viabilidade de seu Uso em Mudas de Eucalipto.. 1.. INTRODUÇÃO. Água com qualidade e em quantidade satisfatória tem sido um dos maiores desafios enfrentados pela maioria dos países atualmente, tendo em vista o aumento constante das demandas de consumo humano, industrial, agrícola, entre outros, além do uso desordenado e irracional responsável pelas perdas, pelo desperdício e contaminação. A Gestão de Recursos Hídricos tem buscado contornar o problema mediante políticas e novas alternativas que garantam o uso racional e sustentável desse bem tão precioso. Dentro desse processo, os esgotos tratados têm um papel fundamental no planejamento e na gestão sustentável dos recursos hídricos como um substituto para o uso de águas destinadas a fins agrícolas para a irrigação. No. processo. de. tratamento. de. esgotos. domésticos,. inúmeras. configurações são utilizadas atualmente, dentre elas podemos citar o sistema que comporta reator UASB seguido de lagoa de estabilização. Nesta configuração, 60 a 80% da matéria orgânica presente originalmente no esgoto é degradada no reator anaeróbio, cabendo à lagoa de estabilização a remoção da matéria orgânica restante e dos sólidos suspensos remanescentes, de microrganismos patogênicos e eventualmente de nutrientes. Devido à função de “polir” o efluente do reator anaeróbio, estas lagoas têm sido denominadas de lagoas de polimento (D’ Castro Filho, 2005). Os subprodutos das estações de tratamento de esgotos domésticos, como o efluente tratado (água e nutrientes) e a biomassa estabilizada (lodo de descarte), são considerados como fontes alternativas de uso, onde a irrigação se destaca como uma atividade beneficiada por tal tecnologia. Além disso, o uso de efluentes tratados na irrigação também proporciona uma economia agrícola, principalmente para os pequenos e médios produtores, por reduzir as concentrações de fertilizantes minerais utilizados para suprir as necessidades da maioria das culturas, principalmente de N, que é um nutriente limitante ao. -1-.

(15) Silva, R.J. Caracterização do Esgoto Tratado na ETE Mangueira e a Viabilidade de seu Uso em Mudas de Eucalipto.. desenvolvimento das culturas e se encontra em quantidades relativamente altas nos efluentes tratados (Silva, K. 2009). O eucalipto é uma planta exótica (não nativa do Brasil), com diversas aplicações no setor industrial: produção de móveis, papel e celulose, farmácia e detergentes. De acordo com Lima (1996), o eucalipto, pelas suas características de adaptação às condições de clima, solo e diversificação do uso de sua madeira, tem sido uma das árvores mais plantadas no mundo, podendo ser considerado uma verdadeira “árvore de negócios”. No Brasil encontrou as condições ideais para um notável crescimento, inclusive passou a ser considerado o padrão para a produção de matéria-prima florestal de alto rendimento e rápido crescimento para diferentes usos. Plantado inicialmente em pequena escala, após algumas décadas passou a ocupar extensas áreas em função do tipo de demanda industrial (Oliveira, 2009). A cultura do eucalipto apresenta boas condições para irrigação com esgotos sanitários, pois apesar das poucas informações na literatura, relacionadas às respostas da planta ao fornecimento de águas ou efluentes, a produtividade do eucalipto aumenta em locais com maiores índices pluviométricos e menores déficits hídricos. Além disso, o cultivo do eucalipto é bastante simples e requer pouca mão-de-obra, minimizando a exposição de trabalhadores e, portanto, reduzindo os riscos à saúde humana provenientes de contaminação por meio da prática do reúso (Veronez, 2009). Outro aspecto positivo é o fato da cultura de eucalipto estar em plena expansão no Brasil. Assim sendo, o reúso de efluente de esgoto doméstico tratado na irrigação de eucalipto representa uma boa alternativa de desenvolvimento sustentável, uma vez que o reúso ambiental e agronomicamente adequado na irrigação da espécie, significa economia de água potável, combate à poluição, incentivo ao reflorestamento e economia de fertilizantes minerais.. -2-.

(16) Silva, R.J. Caracterização do Esgoto Tratado na ETE Mangueira e a Viabilidade de seu Uso em Mudas de Eucalipto.. 2.. OBJETIVOS. 2.1 Geral Avaliação do sistema de tratamento de esgotos (ETE Mangueira) e da viabilidade do uso do efluente em mudas de eucalipto em escala de viveiro.. 2.2 Específicos. i.. Análise da eficiência de tratamento do sistema ETE Mangueira.. ii.. Avaliação do efluente de esgoto tratado quanto aos padrões de reúso.. iii.. Crescimento de mudas de eucalipto em solo tratado com efluente.. iv.. Nutrientes no solo em função de suprimentos de efluentes via irrigação.. 3.. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA. 3.1. Sistema de Tratamento de Esgotos 3.1.1 Reatores Anaeróbios. A digestão anaeróbia é um processo biológico que, na ausência de oxigênio,. bactérias. facultativas. ou. estritamente. anaeróbias. degradam. compostos orgânicos complexos, convertendo-os em gases metano (60 a. -3-.

(17) Silva, R.J. Caracterização do Esgoto Tratado na ETE Mangueira e a Viabilidade de seu Uso em Mudas de Eucalipto.. 70%), dióxido de carbono (40 a 30%) e outros subprodutos mineralizados (Campos, 2006). Os diferentes microrganismos envolvidos na digestão anaeróbia, transformam carboidratos, proteínas, lipídios, entre outros, em produtos como metano e gás carbônico. Assim, a formação de metano tornase altamente desejável, já que a matéria orgânica, normalmente medida em demanda química de oxigênio (DQO), é efetivamente removida da fase líquida, pois o metano apresenta baixa solubilidade na água (Aquino, 2003). Dessa forma, a conversão de compostos orgânicos em metano é eficaz na remoção de matéria orgânica, apesar de não promover oxidação completa. As vantagens da concepção do sistema de tratamento por reatores anaeróbios se concentram nas seguintes particularidades: baixo consumo de energia, baixa demanda de área, baixo custo de implantação, aplicabilidade em pequena e larga escala, além da possibilidade de funcionar bem mesmo após longos períodos de interrupção (Chernicharo, 1997). Os reatores anaeróbios de fluxo ascendente com manta de lodo (UASB) apresentam características hidrodinâmicas favoráveis à formação de grânulos, possibilitando elevado tempo de retenção celular e acomodando, portanto, altas cargas orgânicas volumétricas, com tempo de detenção hidráulica curto, da ordem de grandeza de horas, dependendo das condições operacionais e das características dos afluentes, sendo possível desvincular o tempo de retenção celular do tempo de detenção hidráulica (Foresti, 1994). O processo de digestão nos sistemas de tratamento anaeróbio é intencionalmente “acelerado” a partir da criação de condições favoráveis a tal processo. Essas condições estão relacionadas aos pré-requisitos do projeto e às condições operacionais do sistema de tratamento. Assim sendo, o sistema deve manter grande massa de bactérias microbiologicamente ativas que atue no processo da digestão, além de promover contato intenso entre o material orgânico presente no afluente e a massa bacteriana no sistema (Aracruz, 2006). O bom desempenho dos reatores anaeróbios é conseqüência da organização dos microrganismos anaeróbios e da retenção dos mesmos no reator. Os microrganismos são fisicamente organizados no lodo em. -4-.

(18) Silva, R.J. Caracterização do Esgoto Tratado na ETE Mangueira e a Viabilidade de seu Uso em Mudas de Eucalipto.. aglomerados bacterianos, em grânulos biológicos, ou em biofilme retidos dentro do sistema (Montenegro et al, 2002). Segundo Monteggia (1998), no processo de tratamento em reatores anaeróbios três condicionantes precisam ser levados em conta na garantia de um tratamento eficiente: retenção de biomassa, mistura hidráulica e condições operacionais. A retenção de biomassa é resultado do fornecimento de condições favoráveis à formação e imobilização do biofilme, que pode ser observado na forma de flocos densos, grânulos e lodo aderido. Segundo Pinto (1999) esses conglomerados compactos possuem tamanho variando entre 0,5 e 5 mm e são poderosos biocatalíticos na conversão rápida da matéria orgânica degradável (cargas de 10 a 25 kg DQO por m³ de reator por dia), já que permitem a retenção da biomassa ativa no interior do reator, mantendo boa eficiência em taxas de alimentação relativamente elevadas. A mistura hidráulica pode ser caracterizada pelo fluxo resultante da distribuição uniforme do afluente de esgoto, dimensões e geometria do reator e conseqüente contato entre o esgoto e a biomassa ativa. A hidrodinâmica dos reatores anaeróbios tem papel importante porque pode influenciar a velocidade das reações biológicas, por meio de alterações na taxa de transferência de massa e a distribuição das reações ao longo do reator. Como conseqüência da distribuição da biomassa e do encadeamento das. reações. bioquímicas,. diferentes. regiões. do. reator. apresentam. composições diferentes, em função do tipo de escoamento imposto (Carvalho, 2008). Os projetos devem viabilizar alto tempo de retenção da biomassa e bom contato da biomassa com o afluente. Ambos requerimentos são dependentes da intensidade da mistura da fase líquida. Adequada mistura pode ser obtida pela própria turbulência hidráulica e expansão da manta de lodo (Kato, Field e Lettinga, 1997). Além disso, curtos-circuitos hidráulicos, caminhos preferenciais e zonas mortas (ausência de substrato na alimentação) podem prejudicar a eficiência dos reatores no processo de tratamento devido à diminuição do volume útil e do tempo de detenção hidráulica dos reatores.. -5-.

(19) Silva, R.J. Caracterização do Esgoto Tratado na ETE Mangueira e a Viabilidade de seu Uso em Mudas de Eucalipto.. As condições operacionais também tem influência direta no sucesso do sistema, já que o monitoramento dos diversos fatores ambientais (pH, temperatura, etc.) e o controle operacional (monitoramento de vazões, características físico-químicas e microbiológicas do esgoto, eficiência do reator, caracterização do lodo e biogás, entre outros) são de grande importância no acompanhamento e aprimoramento do sistema. Por exemplo, de acordo com Nozhevnikova et al (1997), a taxa de metanogênese depende fortemente da temperatura. A metanogênese de sedimentos orgânicos é 5 vezes maior a 15°C; 10 vezes maior a 30°C; e 20 vezes maior a 50°C se comparadas às taxas de metanogênese à 5°C. O maior problema dos reatores anaeróbios que operam a baixas temperaturas é a pequena taxa de produção de biogás, podendo resultar em baixa intensidade de mistura e num contato pobre entre biomassa e substrato. Temperaturas reduzidas em tratamentos anaeróbios sempre são associadas com lodo de baixa atividade metanogênica. Já os parâmetros de pH, alcalinidade e ácidos voláteis estão fortemente correlacionados e são igualmente importantes para o controle e sucesso da operação dos processos anaeróbios. O pH é um fator que, assim como a temperatura, influencia na taxa de crescimento e na atividade dos microrganismos, o que só reforça a importância do controle operacional do sistema. De uma forma geral, podemos concluir que a tendência de uso do reator anaeróbio como unidade principal de tratamento biológico de esgoto se deve, principalmente, à constatação de que é considerável a fração de matéria orgânica removida sem o dispêndio de energia ou adição de substâncias químicas auxiliares. Apesar da grande aceitação e de todas as vantagens inerentes aos reatores anaeróbios tipo UASB, permanece nestes sistemas uma grande dificuldade em produzir, isoladamente, um efluente dentro dos padrões estabelecidos pela legislação ambiental do País. De forma similar à maioria dos processos compactos de tratamento, os reatores UASB, ainda que adequados à remoção da matéria carbonácea dos esgotos, não são eficientes na remoção. -6-.

(20) Silva, R.J. Caracterização do Esgoto Tratado na ETE Mangueira e a Viabilidade de seu Uso em Mudas de Eucalipto.. de nutrientes (N e P) e na eliminação de organismos patogênicos (vírus, bactérias, protozoários e helmintos), necessitando, portanto, de uma etapa de pós-tratamento de seus efluentes, como, por exemplo, tratamentos físicoquímicos (Silva, V. 2007).. 3.1.2 Lagoas de Estabilização. O processo de tratamento nas lagoas de estabilização baseia-se na capacidade natural de autodepuração de um corpo d’água. Neste processo a atividade metabólica de microrganismos é responsável pela conversão do material orgânico presente originalmente no esgoto em produtos mineralizados e de menor conteúdo energético; bem como, por modificações das condições ambientais da lagoa, que favorecem a morte dos microrganismos patogênicos e a remoção possível de uma parcela significante dos nutrientes como nitrogênio e fósforo (D’ Castro Filho, 2005). No Brasil, há uma tendência muito forte no emprego de lagoas de estabilização devido ao fato de haver disponibilidade de terras com baixo valor por hectare, condições climáticas favoráveis e investimento inicial baixo, resumindo-se basicamente em despesa de terraplenagem, compactação de diques, custo operação/manutenção baixo, consumo de energia para bombeamento e eventualmente iluminação da lagoa (Nascimento, 2000). De acordo com o que se espera do tratamento, as lagoas de estabilização são definidas com características físicas e operacionais tais que determinam as condições da massa líquida em seu interior, sob a influência das condições climáticas. Com base nisso, elas podem ser classificadas convencionalmente como: anaeróbias, facultativas e de maturação. As lagoas anaeróbias recebem elevadas cargas orgânicas (> 100 kg DBO5/m³ x dia),. apresentando. ausência. de. OD na massa. líquida.. Conseqüentemente não dependem da ação fotossintética das algas, tendo como objetivo principal a remoção parcial da matéria orgânica presente no. -7-.

(21) Silva, R.J. Caracterização do Esgoto Tratado na ETE Mangueira e a Viabilidade de seu Uso em Mudas de Eucalipto.. afluente a partir da decantação dos sólidos sedimentáveis e subseqüente digestão anaeróbia na camada de lodo resultante, através do metabolismo de bactérias facultativas e estritamente anaeróbias. Quando apropriadamente projetadas, as lagoas anaeróbias podem remover de 40 a 70% da DBO5 presente originalmente no afluente, com tempo de detenção hidráulica (TDH) variando de 1 a 5 dias e profundidade de 2 a 5 m (D’ Castro Filho, 2005). Em lagoas em série, o emprego de unidades anaeróbias pode reduzir em até 40-50% o tempo de detenção hidráulica, implicando assim em redução da área total da planta de tratamento. Também, as lagoas anaeróbias atuam como unidades de equalização, podendo operar com tempos de detenção hidráulica de 1 a 7 dias (Silva et al., 1997). Todavia, o fluxo no interior das lagoas anaeróbias é predominantemente horizontal o que, embora possa favorecer a retenção dos sólidos sedimentados, dificulta o acesso à matéria orgânica solúvel e particulada do lodo ativo depositado no fundo da lagoa. Portanto, por se limitar a biomassa ativa ao fundo da lagoa a eficiência da lagoa fica limitada à remoção da DBO particulada total, daí a necessidade de tratamento complementar para a fração finamente dividida e solúvel (Prosab, 1999). Outro problema relacionado à lagoa anaeróbia é o desprendimento de odores, pois, como em geral estas lagoas são abertas, os gases produzidos são liberados para a atmosfera. A liberação de sulfeto de hidrogênio (H2S), produzido através da redução anaeróbia de sulfato e da degradação de enxofre orgânico, acaba gerando a emissão dos fortes odores das lagoas anaeróbias. Segundo Mara & Pierson (1998), a emissão de odores desagradáveis pode ocorrer quando a carga volumétrica aplicada à lagoa é superior a 350 kg DBO5/ m³ x dia e o afluente contém mais que 300 mg SO4/L. Contudo, Paing et al. (2003) verificaram a ocorrência de odores desagradáveis a uma distância de 200 m das lagoas anaeróbias estudadas, mesmo com uma carga orgânica inferior a 100 kg DBO5/m³ x dia e uma concentração de sulfato no afluente inferior a 300 mg/L. As lagoas facultativas são aquelas cujas características físicas e operacionais, como profundidade e carga orgânica aplicada, favorecem a. -8-.

(22) Silva, R.J. Caracterização do Esgoto Tratado na ETE Mangueira e a Viabilidade de seu Uso em Mudas de Eucalipto.. presença de três zonas com condições distintas, principalmente com relação à presença de oxigênio dissolvido: zona aeróbia, zona facultativa e zona anaeróbia. Durante maior parte do dia prevalece as condições aeróbias na maior parte da coluna líquida, principalmente na região mais próxima da superfície devido a produção fotossintética de oxigênio pelas algas e, em menor escala, pela reaeração atmosférica. Ao anoitecer a produção de oxigênio é interrompida prevalecendo a condição anaeróbia na maior parte da coluna líquida (Kellner & Pires, 1998). Através do metabolismo das bactérias heterotróficas, a matéria orgânica é convertida utilizando o O2 como fonte de carbono, gerando como subproduto o CO2. As algas, por sua vez, utilizam o CO2 como fonte de carbono, gerando como subproduto o O2, estabelecendo uma relação simbiótica cujo equilíbrio é expressado a partir do bom desempenho do tratamento nas lagoas facultativas (D’ Castro Filho, 2005). As espessuras das camadas aeróbia e anaeróbia variam em função principalmente dos fatores: produção de oxigênio pelas algas, influenciada pela radiação luminosa, sendo portanto, variável ao longo do dia; e a carga orgânica aplicada à lagoa, que influencia o consumo de oxigênio pelas bactérias e a penetração de luz (Cruz, 2005). Influenciados pela atividade fotossintética das algas, a concentração de OD e o pH variam ao longo do dia segundo um padrão semelhante. Em condições de pH elevado (>9,5), mais de 50% do íon amônio (NH4+) presente na massa líquida é convertido a gás amônia (NH3) que, embora tóxico, tende a se desprender da fase líquida. Este processo, denominado volatilização da amônia, juntamente com a assimilação de amônia pela biomassa, é o principal mecanismo de remoção de nitrogênio em lagoas de estabilização (Mara, 1997; Silva et al., 1997). Soares et al. (1996), estudando a remoção de amônia em um complexo de lagoas de estabilização em escala piloto no nordeste do Brasil, observaram que a eficiência das lagoas facultativas (profundidade entre 1 e 2 m) na. -9-.

(23) Silva, R.J. Caracterização do Esgoto Tratado na ETE Mangueira e a Viabilidade de seu Uso em Mudas de Eucalipto.. remoção de amônia foi inferior a 14%, com o pH daquelas unidades situandose entre 7,5 e 7,7. Apesar de factível, a remoção de nutrientes em lagoas facultativas ocorre em pequena escala porque, geralmente, o pH destas unidades não atinge os elevados valores (pH>9) necessários para uma remoção significativa dos nutrientes. (D’ Castro Filho, 2005). Tecnicamente, a área requerida para uma lagoa facultativa pode variar entre 1,5 e 3,5 m²/hab, quando precedida de lagoa anaeróbia; e entre 2 e 5 m²/hab, no caso de lagoa facultativa primária, aquela que recebe esgoto bruto. Além disso, outro importante parâmetro de projeto é o tempo de detenção hidráulica (TDH), o qual diz respeito ao tempo mínimo para que os microrganismos decomponham a matéria orgânica. O TDH de uma lagoa facultativa varia de 10 a 30 dias, quando precedida de lagoa anaeróbia; e entre 15 e 45 dias quando se trata de lagoa facultativa primária. Embora não seja o objetivo principal destas unidades de tratamento, o elevado TDH necessário para a estabilização da matéria orgânica nas lagoas facultativas acabam reduzindo a concentração de organismos patogênicos (Von Sperling et al., 2003b). Quanto às lagoas de maturação, a qualidade dos efluentes finais está diretamente relacionada aos baixos valores de DBO e às pequenas concentrações de organismos patogênicos (Naval, 2002). As lagoas de maturação recebem um efluente cuja DBO está praticamente estabilizada, onde o oxigênio dissolvido se faz presente em toda massa líquida. Em lagoas rasas como as de maturação, ocorre uma maior exposição dos microrganismos à radiação solar, potencializando este processo natural de desinfecção (Cavalcanti, 2001). Assim o objetivo das lagoas de maturação é a remoção de organismos patogênicos (bactérias, vírus, protozoários e helmintos). Stott et al. (2003), estudando a remoção de parasitas em um sistema de lagoas de estabilização, observaram que 94,6% dos ovos de helmintos foram removidos na lagoa anaeróbia, 99,63% na lagoa facultativa, e somente após a. -10-.

(24) Silva, R.J. Caracterização do Esgoto Tratado na ETE Mangueira e a Viabilidade de seu Uso em Mudas de Eucalipto.. segunda lagoa de maturação da série (TDH de 20 dias) houve a remoção completa de ovos de parasitas. Uma maneira de reduzir substancialmente o tempo de permanência e minimizar os problemas observados no contexto das lagoas de estabilização é substituir a lagoa anaeróbia por um reator anaeróbio de fluxo ascendente do tipo UASB (Van Haandel & Lettinga, 1994). Embora o digestor anaeróbio de fluxo ascendente seja uma unidade eficiente na remoção do material orgânico e dos sólidos em suspensão, a qualidade da águas residuárias digeridas podem não ser compatíveis com os padrões legais ou de qualidade desejada para o efluente final. Neste caso, aconselha-se utilizar lagoas para polimento final do efluente de reatores UASB. Neste tratamento complementar os aspectos mais importantes são a qualidade higiênica do efluente final, refletida pelo número de coliformes fecais e ovos de helmintos, além da remoção dos resíduos de material orgânico e sólidos em suspensão e, eventualmente, a remoção de nutrientes (Van Haandel & Lettinga, 1994). Uma lagoa alimentada com efluente digerido no reator UASB receberá uma carga orgânica baixa, tendo, portanto, uma demanda de oxigênio reduzida. Um fator adicional importante é que o reator UASB remove grande parte do material coloidal do esgoto, produzindo esgoto digerido com baixa turbidez. Consequentemente, na lagoa posterior – a lagoa de polimento - a penetração da luz solar será profunda, acelerando a fotossíntese e a produção de oxigênio para oxidação do material orgânico. Considerando, por um lado, que a entrada de material orgânico será menor e, por conseqüência, a demanda de oxigênio também, e por outro, que haverá um aumento da produção, por fotossíntese, de oxigênio dissolvido, na lagoa de polimento se estabelecerá um ambiente aeróbio semelhante àquele em lagoas de maturação em sistemas convencionais (Van Haandel & Lettinga, 1994). De fato, a carga orgânica superficial aplicada em lagoas de polimento que recebem efluente de reatores UASB é normalmente inferior à carga típica de uma lagoa de maturação (150 kg DBO5.ha-1.dia-1), mesmo quando o tempo de detenção na lagoa é curto. Na lagoa de polimento a baixa taxa de oxidação. -11-.

(25) Silva, R.J. Caracterização do Esgoto Tratado na ETE Mangueira e a Viabilidade de seu Uso em Mudas de Eucalipto.. (estabilização da matéria orgânica) associada à alta taxa de produção fotossintética de oxigênio leva à prevalência da fotossíntese sobre a oxidação bacteriana, uma vez que as taxas relativas ao processo de fotossíntese são determinadas principalmente pelas condições de transparência, irradiação solar, temperatura e profundidade da lagoa, enquanto às relativas ao processo de oxidação bacteriana são determinadas pelas condições de temperatura e concentração do material orgânico biodegradável.. 3. 2 Reúso de Efluentes. O reúso de efluentes representa uma grande estratégia no processo de redução da demanda de água sobre os mananciais, devido à substituição da água “potável” por uma água de qualidade inferior, onde tal substituição for possível, tendo em vista a qualidade requerida para o consumo. Além disso, em muitos casos, ocorre uma proteção natural das águas dos mananciais, uma vez que eliminam-se as descargas de esgotos nas águas superficiais (Crook, 1993). A qualidade exigida para um efluente de estação de tratamento de esgotos depende do uso previsto para este. Dentre as diversas possibilidades de reúso de água residuária, Hespanhol (2003) destaca como as mais significativas no Brasil: as formas de reúso na área urbana (irrigação, proteção contra incêndio, controle de poeira, construção civil, diluição de dejetos, etc.), reúso. industrial. (resfriamento,. caldeiras,. lavagens. diversas,. irrigação,. processos industriais, etc.), reúso agrícola e recarga de aqüíferos. Atualmente, a agricultura depende do suprimento de água de tal forma, que não poderá ser mantida sem que critérios inovadores de gestão sejam estabelecidos e implantados a curto prazo. Com base neste aspecto, o uso consciente e planejado de águas de drenagem agrícola, salobras, de chuva e,. -12-.

(26) Silva, R.J. Caracterização do Esgoto Tratado na ETE Mangueira e a Viabilidade de seu Uso em Mudas de Eucalipto.. principalmente, esgotos domésticos e industriais, constitui o mais moderno e eficaz instrumento de gestão dos recursos hídricos nacionais (Silva, K. 2009). A qualidade físico-química exigida para um efluente que se pretende utilizar na agricultura depende basicamente das características do solo e da cultura a ser irrigada; enquanto a qualidade sanitária deve assegurar o controle de microrganismos patogênicos e, assim, a proteção da saúde pública (D’ Castro Filho, 2005). O efluente final de um sistema de tratamento de esgotos normalmente é empregado na irrigação devido não só a água como também à presença de compostos orgânicos. Estão presentes nele os principais nutrientes utilizados pelas plantas: N, P e K; além de outros igualmente importantes como: S, Ca e Mg, que devido às suas concentrações na planta, são denominados macronutrientes. No entanto o uso do esgoto deve ser controlado com cuidado para ser química e microbiologicamente seguro e não ser tóxico ou nocivo também à plantação (Kellner, 1998). A Tabela 1 a seguir define os parâmetros de DBO e coliformes fecais para os diferentes métodos de reúso. Tabela 1: Padrão do efluente recomendado para a irrigação Métodos de Reúso. DBO (mg/L). Coliformes Fecais * (CF/100 mL). Irrigação de árvores, algodão e outras colheitas não comestíveis. 60. 50.000. Irrigação de citricultura, forragens e castanhas. 45. 10.000. Irrigação de cana de açúcar, campos de esporte, vegetais que não necessitam cozimento. 35. 1.000. Irrigação não restringida, incluindo parques e jardins. 25. 100. Fonte: Kellner,E.;Pires,E.C.Lagoas de Estabilização (1998) * Concentrações não devem exceder em 80% das amostras. -13-.

(27) Silva, R.J. Caracterização do Esgoto Tratado na ETE Mangueira e a Viabilidade de seu Uso em Mudas de Eucalipto.. A irrigação de culturas é a principal forma de reúso de água residuária nos países em desenvolvimento, sendo também uma modalidade em muitos países industrializados. Além disso, o reúso da água para a irrigação paisagística de parques, campo de golfe, áreas de cinturões verdes, campos desportivos, gramados residenciais, etc., está bem estabelecido em países industrializados. Nos EUA, as normas são diferentes de estado para estado. Entre eles, a Califórnia tem a maior experiência de reúso. Conforme citado por Junior (1999), o departamento de Saúde Pública do Estado da Califórnia, EUA, em 1978 publicou a norma “Wastewater Reclamation Criteria” a qual exigia que efluentes de estação de tratamento de esgotos que fossem ser utilizados para irrigação de culturas a serem consumidas por seres humanos contivessem número de coliformes fecais menor que 2,2 CF/100mL. No caso de pastagens para animais leiteiros, a água residuária utilizada não deveria conter mais de 23 coliformes fecais por 100mL (State of California, 1978). No entanto, estudos posteriores sobre a evidência da transmissão de doenças através do uso de águas residuárias na agricultura por Shuval et al (1986), mostraram que os padrões microbiológicos adotados no Estado da Califórnia eram mais rígidos do que o necessário para se evitar riscos à saúde pública, provocando gastos desnecessários no tratamento dos esgotos. Baseada em tais estudos epidemiológicos, em 1989 a OMS publicou as recomendações “Health Guidelines for the Use of Wastewater in Agriculture and Aquaculture” nas quais os padrões microbiológicos mostrados na Tabela 2 foram sugeridos (WHO, 1989).. -14-.

(28) Silva, R.J. Caracterização do Esgoto Tratado na ETE Mangueira e a Viabilidade de seu Uso em Mudas de Eucalipto.. Tabela 2: Diretrizes de qualidade microbiológica de efluentes usados na agricultura Categoria. Condições de reúso. Nematódios intestinais (un/L). Coliformes Fecais (/100 mL). A. Irrigação de culturas que são ingeridas cruas, campos de esportes e parques públicos. ≤1. ≤1.000. B. Irrigação de culturas de cereais, forragens, pastos e árvores. ≤1. -. C. Irrigação localizada de culturas da categoria B desde que não ocorra exposição dos trabalhadores e do público. -. -. Fonte: WHO (1989). Na Flórida, segundo Crook (1993), para a irrigação de áreas de acesso público restrito e de culturas não destinadas ao consumo humano, são feitas a seguintes exigências: tratamento secundário, isto é, DBO e SST não excedentes a 20 mg/L, seguido de desinfecção, para obtenção de um efluente apresentando um nível de coliformes fecais inferior a 200 (duzentos) organismos/100 mL. Já para irrigação de culturas alimentícias e para a irrigação de áreas acessíveis à população, inclusive gramados residenciais, são exigidos na Flórida: tratamento secundário seguido de desinfecção e filtração com os limites para o efluente de 20 mg/L de DBO, 5 mg/L de SST e nenhum coliforme fecal detectável em 100 mL. Na Flórida, ainda segundo Crook (1993), não é permitida a irrigação de culturas comestíveis, salvo aquelas que para serem consumidas exijam a raspagem, a retirada da casca, ou o cozimento ou o processamento térmico industrial .. -15-.

(29) Silva, R.J. Caracterização do Esgoto Tratado na ETE Mangueira e a Viabilidade de seu Uso em Mudas de Eucalipto.. A Flórida exige que os distritos de gerenciamento das águas do Estado identifiquem quais áreas têm ou terão abastecimento problemático nos próximos 20 anos, devendo elaborar estudos de viabilidade para as ETE´s localizadas. nestas. áreas,. prevendo. o. reúso. de. seus. efluentes. ou. demonstrando que isto é inviável por razões econômicas, ambientais ou técnicas (Bernardi, 2003). O Arizona é o único estado americano que possui padrões de reúso de águas residuárias incluindo limites para vírus e parasitas (Crook, 1993). Por exemplo, quando o reúso é feito na irrigação, as regulamentações do Arizona incluem os seguintes limites para a qualidade da água: 2,2 organismos coliformes fecais/100 mL, turbidez de 1 NTU, 1 vírus entérico/40 mL e ausência de detecção de Entamoeba histolitica, Giárdia lamplia e Ascaris lumbricoides. Segundo Sarikaya (1998), em Israel as exigências são mais detalhadas, embora existam muitas semelhanças com os padrões californianos. Os parâmetros de DBO5 total e dissolvida, sólidos suspensos, OD e coliformes são definidos a partir de determinados grupos de culturas (Tabela 3).. Tabela 3: Parâmetros de DBO5, Sólidos suspensos, OD e Coliformes fecais nas águas de irrigação para diferentes culturas em Israel Grupos. A. B. C. D. Principais culturas. Algodão, beterraba, cereais, forragens secas, sementes, irrigação florestal. Forragem verde, azeitonas, amedoim, frutas cítricas, banana, amêndoas, nozes, etc.. Frutos de folhas caducas**, legumes, campos de futebol e campos de golfe. Culturas sem restrições, incluindo vegetais consumidos crus, parques e gramados. 60*. 45*. 35. 15. 20. 10. DBO5 total (mg/L) DBO5 dissolvida (mg/L). -. -. -16-.

(30) Silva, R.J. Caracterização do Esgoto Tratado na ETE Mangueira e a Viabilidade de seu Uso em Mudas de Eucalipto.. Sólidos suspensos (mg/L) OD (mg/L) Coliformes (und/ 100mL). 50*. 40*. 30. 15. 0.5. 0.5. 0.5. 0.5. -. -. 250. 12 (80%) Fonte: Sarikaya (1998). *Normas diferentes serão definidas para as lagoas de estabilização com o tempo de retenção de pelo menos 15 dias Irrigação ** deve parar duas semanas antes da colheita da fruta. 3.3. Cultura do Eucalipto. O eucalipto foi introduzido no Brasil em 1904, com o objetivo de suprir as diversas necessidades materiais como: lenha, postes e dormentes para as estradas de ferro. Na década de 50 passou a ser produzido como matéria prima para o abastecimento de indústrias siderúrgicas, fábricas de papel e celulose. Em decorrência do desenvolvimento da consciência ecológica em favor da proteção racional às florestas nativas do país, o mercado tem crescido consideravelmente, conquistado novos espaços e desmestificado questões sobre durabilidade, qualidade e segurança em sua utilização (Valverde, 2004). O gás carbônico atmosférico capturado pelas árvores plantadas é convertido em madeira de alto valor, que oferece inúmeros produtos essenciais ao nosso bem estar. Do eucalipto, em especial, tudo é aproveitado. A celulose do tronco é usada para a produção de papel, tecido sintético e cápsulas para remédios. Os galhos e as folhas podem ficar no campo, servindo de adubo natural e protegendo o solo. A madeira é utilizada também na produção de lenha e carvão, na produção de móveis, habitações, postes e acabamentos na construção civil. Do eucalipto também se obtém óleos usados em produtos de limpeza, alimentícios, perfumes e remédios (Bracelpa, 2007). Mundialmente, os. -17-.

(31) Silva, R.J. Caracterização do Esgoto Tratado na ETE Mangueira e a Viabilidade de seu Uso em Mudas de Eucalipto.. óleos de eucalipto para fins medicinais representam o maior volume produzido e comercializado, seguido dos óleos utilizados em perfumaria. Dentre os países fornecedores, se destacam China, Brasil e Índia (Vitti, 2003). Devido ao clima favorável e às características da cultura tais como: rápido crescimento, abundância em madeira, facilidade em exploração, madeira relativamente homogenia e baixo custo; o Brasil apresenta excelentes condições para o desenvolvimento da cultura do eucalipto (Scanavaca Junior, 2001). Para as empresas brasileiras atenderem a um incremento constante da demanda de celulose e papel e manterem a participação no mercado mundial, houve. a. necessidade. de. se. ampliar. a. produção. das. fábricas. e,. conseqüentemente, da área atual de plantio de mudas de árvores por ano (Fessel, 2003). Este cenário passou a despertar, também nos investidores de outras atividades da economia, o interesse por uma nova oportunidade para seus capitais. O fantástico avanço da Ciência Florestal no Brasil veio contribuir diretamente para tal realidade, maximizando a produtividade e a qualidade da madeira, principalmente no gênero Eucalyptus (Baena, 2005). A idade de corte ideal de uma árvore de eucalipto para a produção de celulose, energia e carvão ocorre entre 6 e 7 anos após seu plantio. E entre 12 e 16 anos para ser serrada e comercializada como madeira sólida. Tudo isso, com os mais altos índices de produtividade do mundo (Valverde, 2004). A área plantada especificamente com eucalipto no Brasil é um pouco maior que 4,5 milhões de hectares, inferior às áreas cultivadas com soja, milho, cana-de-açucar e pastagens. Trata-se de uma cultura menos extensa e de ciclo mais longo que várias outras implantadas em diferentes regiões do Brasil. Contudo, a área de florestas com eucalipto está em franca expansão na maioria dos estados brasileiros. Essa expansão é resultado de um conjunto de fatores que vêm favorecendo o plantio em larga escala. Entre os aspectos mais relevantes estão a alta produtividade florestal e a expansão e direcionamento de novos investimentos por parte de empresas de segmentos que utilizam sua. -18-.

(32) Silva, R.J. Caracterização do Esgoto Tratado na ETE Mangueira e a Viabilidade de seu Uso em Mudas de Eucalipto.. madeira como matéria prima em processos industriais. Em particular, as expansões previstas no segmento de celulose e papel têm sido a alavanca do crescimento nas áreas plantadas (ABRAF, 2010). Os plantios de eucalipto são excelentes seqüestradores de CO2, pois viabilizam com extrema eficiência o estoque de carbono em todos os reservatórios de biomassa. Principalmente nos trópicos, onde a oferta de luz (sol) e água (chuva) é abundante, verifica-se alta conversão de CO2 em biomassa. Com essa alta eficiência na utilização de recursos naturais, o eucalipto. apresenta. rápido. crescimento. e,. conseqüentemente,. alta. produtividade. Por fim, o eucalipto acaba conferindo ao solo características de permeabilidade, aumentando a taxa de infiltração das águas pluviais e regularizando o regime hidrológico nas áreas plantadas (Cenibra, 2009). Desde que começou a ser plantado intensivamente, discute-se o impacto do eucalipto sobre as reservas hídricas do solo. Devido ao seu crescimento vertiginoso, o consumo de água da planta é acentuado, porém várias pesquisas comprovam que a demanda hídrica do eucalipto é menor que outras espécies vegetais, inclusive as matas nativas (Calder et al., 1992). Na Tabela 4 é apresentada a quantidade de água consumida por algumas culturas. Tabela 4: Quantidade de água necessária durante um ano para culturas Cultura. Consumo de água (mm). Cana-de-açucar. 200-2000. Café. 800-1200. Citrus. 600-1200. Milho. 400-800. Feijão. 300-600. Eucalipto. 800-1200 Fonte: Calder et al. (1992). Obs: 1mm corresponde a 1 litro por metro quadrado. -19-.

(33) Silva, R.J. Caracterização do Esgoto Tratado na ETE Mangueira e a Viabilidade de seu Uso em Mudas de Eucalipto.. O eucalipto utiliza a água de forma mais eficiente que outras culturas (Tabela 5), produzindo mais biomassa por quantidade de água consumida (Novais et al., 1996).. Tabela 5: Comparação entre o consumo de água e a produção de biomassa do eucalipto e outras culturas Cultura. Eficiência no uso da água. Batata. 1 kg de batata por 2.000L. Milho. 1 Kg de milho por 1.000L. Cana-de-açucar. 1 kg de açúcar por 500L. Cerrado. 1 kg de madeira por 2.500L. Eucalipto. 1 kg de madeira por 350L Fonte: Novais et al. (1996). Segundo Vital (2007), uma das acusações mais freqüentes dos ambientalistas contra o eucalipto é que o mesmo estereliza o meio ambiente. Para o autor é óbvio que uma floresta cultivada apenas de eucalipto, portanto uma monocultura, é biologicamente menos diversa que as florestas da Amazônia, da Mata Atlântica ou do Cerrado. Embora ela não seja pior que uma monocultura de soja ou de café, ressalta. No entanto, diversos estudos recentes mostraram que plantações de eucalipto que respeitam o código florestal, ou seja, que dispõem de reserva legal e cuidam das áreas de preservação permanente, podem manter grande parte da biodiversidade original. Por exemplo, o maior espaçamento entre árvores é um fator que contribui para facilitar a conservação da biodiversidade (Vital, 2007).. -20-.

(34) Silva, R.J. Caracterização do Esgoto Tratado na ETE Mangueira e a Viabilidade de seu Uso em Mudas de Eucalipto.. A produção de mudas de espécies florestais nativas em viveiro é usada com objetivos ambientais, tais como recuperação de áreas degradadas e reflorestamento de matas ciliares. Os substratos orgânicos utilizados na fase de viveiro em silvicultura são, na sua maioria, pobres em nutrientes essenciais ao crescimento da planta e, nesse sentido, a fertilização e condicionamento do solo são fatores importantes para garantir um bom desenvolvimento das mudas (Assenheimer, 2009). A implantação do viveiro deve ser feita após uma análise cuidadosa da situação do local onde será instalado, levando-se em conta diferentes aspectos que, ajustados entre si, formarão as condições de um bom desenvolvimento. É recomendável procurar terreno o menos acidentado possível, com declividade de 0,2 a 2%. Áreas muito planas podem apresentar problemas de drenagem. Deve-se descartar áreas de face sul e dar preferência a áreas com face norte mais quente, ensolarada e protegida do vento sul (Macedo, 1993). Segundo Góes (2006), a montagem é muito simples. Os postes são fixados no chão na profundidade de 50 cm para garantir firmeza quanto a possíveis ventos mais fortes e leves impactos. Além disso, o viveiro deve ser construído no sentido leste/oeste, medindo 2,5m de pé direito, com esteio central de 3,5 m e cobertura de plástico transparente com a grossura de 150 micra. Com a busca de melhores produtividades nos reflorestamentos, a qualidade das mudas tem sido intensamente pesquisada, no sentido de se estabelecer dados que indiquem os melhores recipientes, substratos e adubações que proporcionem a qualidade de mudas desejadas (Vitorino, 1996). A aplicação de biossólido em plantações florestais apresenta uma série de vantagens em comparação com os cultivos agrícolas. Hart et al. (1988), citando vários outros autores, resumem essas vantagens. Os produtos das culturas florestais normalmente não são comestíveis, diminuindo o risco em relação aos cultivos de plantas alimentícias, quanto à incidência de possíveis contaminantes ao homem.. -21-.

(35) Silva, R.J. Caracterização do Esgoto Tratado na ETE Mangueira e a Viabilidade de seu Uso em Mudas de Eucalipto.. Da mesma forma, o efluente de esgoto doméstico tratado, embora com aplicação ainda escassa em plantações florestais, podem representar uma alternativa tão proveitosa quanto à aplicação de biossólido (Veronez, 2009). Carraro (1995) verificou uma situação de homogeneidade no crescimento de eucalipto irrigado com efluente de indústria cítrica. Contudo, segundo Burbarelli (2010), é de grande importância a investigação e o monitoramento dos parâmetros ligados ao efluente e ao solo, no intuito de reduzir possíveis riscos de contaminação das águas subterrâneas e do solo por substâncias químicas ou microrganismos patogênicos.. 4.. MATERIAL E MÉTODOS. 4.1. Estação de Tratamento de Esgoto ETE Mangueira. A Estação de Tratamento de Esgotos Mangueira (ETE Mangueira) se localiza no bairro Mangueira, região sudoeste da cidade Recife – PE, próxima ao estuário dos rios Jequiá e Tejipió. Suas coordenadas geográficas são: 8°05’41’’ de Latitude Sul e 34°55’31’’ de Longitude Oeste, com altitude em torno de 1,0 m acima do nível do mar (Silva, K. 2009). Os esgotos coletados no bairro da Mangueira, Mustardinha e adjacências são conduzidos por meio de uma estação elevatória, localizada na mesma área da estação de tratamento, até as unidades que compõem a ETE: (1) Grade de barras, (2) Desarenador, (3) Reator Anaeróbio de Fluxo Ascendente (UASB); (4) Leitos de secagem dos lodos e (5) Lagoa de polimento. Na entrada de esgoto bruto, a grade de barras (Figura 1) tem a finalidade de retenção do material grosseiro, prejudicial ao processo da digestão anaeróbia nos Reatores. -22-.

(36) Silva, R.J. Caracterização do Esgoto Tratado na ETE Mangueira e a Viabilidade de seu Uso em Mudas de Eucalipto.. Figura 1. Grade de barras. O desarenador é composto de dois canais paralelos, cada um dispondo de fundo rebaixado com grades apropriadas à retenção de areia carreada e/ou demais resíduos pelo esgoto (Figura 2).. Figura 2. Desarenador. -23-.

(37) Silva, R.J. Caracterização do Esgoto Tratado na ETE Mangueira e a Viabilidade de seu Uso em Mudas de Eucalipto.. O material removido, tanto na grade de barras quanto nas caixas de areia, são lançados em caixas posicionadas de um lado e do outro dos canais, sendo conduzido até um nível onde é coletado e depositado apropriadamente. O Reator Anaeróbio de Fluxo Ascendente consiste de uma estrutura de concreto composta por oito módulos (UASB). Cada módulo do reator possui caixa interna provida de vertedores triangulares para distribuição equilibrada da vazão (Figuras 3a e 3b).. Figura 3. a) Módulo reator UASB. b) Vertedores do módulo UASB. O fluxo de esgotos é mantido no sistema por bombeamento até a caixa de areia e daí até o efluente final da lagoa de polimento, por gravidade. A alimentação das células que compõem o reator UASB é feita por um conjunto de canalizações que permite a distribuição equitativa da vazão diária. O reator UASB possui vazão diária de projeto de 31,89 L/s, vazão máxima horária de 51,11 L/s e tempo de detenção hidráulica (TDH) de 8 horas (Barros, 2004). A alimentação dos módulos é feita por meio de um sistema de canalização, disposto num arranjo que permite a distribuição eqüitativa da vazão e prover velocidade adequada para evitar a sedimentação de matéria orgânica ao longo dos tubos (Figura 4).. -24-.

(38) Silva, R.J. Caracterização do Esgoto Tratado na ETE Mangueira e a Viabilidade de seu Uso em Mudas de Eucalipto.. Figura 4. Sistema de distribuição dos esgotos para os módulos reator UASB. Os gases liberados durante o processo são coletados por meio de tubos de Poli-vinil-etileno (PVC) rígido, que atravessam as calhas coletoras do esgoto decantado e comunicam-se com um coletor geral (Figura 4). O lodo proveniente do processo de digestão é sedimentado no fundo do reator anaeróbio de fluxo ascendente e, para sua remoção, dispõe de cinco canalizações que permitem a coleta de amostras em diferentes níveis. A remoção do lodo se processa hidraulicamente e o seu destino são os leitos de secagem, conforme a Figura 5.. -25-.

(39) Silva, R.J. Caracterização do Esgoto Tratado na ETE Mangueira e a Viabilidade de seu Uso em Mudas de Eucalipto.. Figura 5. Leitos de secagem. Os leitos de secagem ficam dispostos lateralmente ao reator anaeróbio de fluxo ascendente e são constituídos de tanques rasos. Já o efluente do mesmo é conduzido à lagoa de polimento (Figura 6), cuja finalidade é a remoção de DBO remanescente e de grande parte dos coliformes. Este efluente, proveniente da combinação dos reatores e lagoa de polimento, foi utilizado na irrigação das mudas de eucalipto.. Figura 6. Lagoa de polimento. -26-.

(40) Silva, R.J. Caracterização do Esgoto Tratado na ETE Mangueira e a Viabilidade de seu Uso em Mudas de Eucalipto.. É importante salientar as principais características físicas e operacionais da lagoa de polimento, fonte (D’ Castro Filho, 2005): •. Em formato trapezoidal com base maior 65m, base menor 18 m, comprimento 145m, profundidade útil de 1,5m e inclinação de talude 2:1 (H:V);. •. Volume útil de 8.154 m3;. •. TDH de 3 dias.. A Figura 7 mostra uma vista aérea da ETE Mangueira em toda sua extensão e unidades de tratamento.. a. b. d c d. e. Figura 7. ETE Mangueira Unidades: a) Estação elevatória. b) Caixa de areia. c) Reatores UASB. d) Leitos de secagem. e) Lagoa de polimento. Fonte: Google Earth. -27-.

(41) Silva, R.J. Caracterização do Esgoto Tratado na ETE Mangueira e a Viabilidade de seu Uso em Mudas de Eucalipto.. 4.2. Eficiência de Tratamento da ETE e Qualidade do Efluente. A eficiência de tratamento do sistema de tratamento foi obtida a partir das análises físico-químicas realizadas em quatro pontos estratégicos. O primeiro, denominado P0, localizado na entrada do esgoto bruto, antes da caixa de areia; o segundo, denominado P1, localizado após a caixa de areia, antes do Reator Anaeróbio de Fluxo Ascendente (UASB); o terceiro, denominado P2, localizado na saída do Reator e entrada da lagoa de polimento; e por fim, o quarto ponto, denominado P3, na saída da lagoa, caracterizando, portanto, o efluente final. É importante salientar a existência do ponto P4 (torneira na ETE), utilizado no experimento como fonte de água de abastecimento. Neste processo de avaliação da ETE, destaca-se a importância da obtenção dos parâmetros a serem analisados em campo e em laboratório. Os mesmos podem ser observados nas Tabelas 6 e 7, respectivamente:. Tabela 6: Parâmetros analisados em campo 1 2 3 4 5. Condutividade Elétrica Oxigênio dissolvido pH Salinidade Temperatura. Tabela 7: Parâmetros analisados em laboratório 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14. DBO/DQO (bruta e filtrada) NTK Nitrogênio Amoniacal Nitrato Nitrito Fósforo Total Ortofosfato Coliformes Helmintos Sólidos Potássio Magnésio Sulfato Cloretos. -28-.

(42) Silva, R.J. Caracterização do Esgoto Tratado na ETE Mangueira e a Viabilidade de seu Uso em Mudas de Eucalipto.. O monitoramento dos parâmetros foi realizado a partir das coletas semanais das amostras de cada ponto estratégico na ETE, por um período de três. meses,. tempo. de. duração. do. experimento,. definido. para. o. acompanhamento da irrigação das mudas de eucalipto em viveiro. Os pontos foram definidos estrategicamente ao longo da estação e podem ser observados no esquema da Figura 8.. Figura 8. Pontos de coleta no sistema da ETE Mangueira. Dessa forma, as análises físico-químicas e biológicas realizadas nas amostras de cada ponto, foram assim definidas:. •. Nas amostras do ponto P0, as análises semanais de campo e série de Sólidos;. •. Nas amostras do ponto P1, as análises semanais de campo, DQO bruta, DQO filtrada, DBO bruta, DBO filtrada, série de Sólidos, série de Nitrogênio, Fósforo, Cloretos, Sulfato, Coliformes e Helmintos (contagem e viabilidade);. -29-.

(43) Silva, R.J. Caracterização do Esgoto Tratado na ETE Mangueira e a Viabilidade de seu Uso em Mudas de Eucalipto.. •. Nas amostras do ponto P2, as análises semanais de campo, DQO bruta, DQO filtrada, DBO bruta, DBO filtrada, série de Sólidos, série de Nitrogênio, Fósforo, Cloretos, Sulfato, Coliformes e Helmintos (contagem e viabilidade);. •. Nas amostras do ponto P3, as análises semanais de campo, DQO bruta, DQO filtrada, DBO bruta, DBO filtrada, série de Sólidos, série de Nitrogênio, Magnésio, Fósforo, Ortofosfato, Potássio, Cloretos,. Sulfato,. Coliformes. e. Helmintos. (contagem. e. viabilidade); •. Nas amostras do ponto P4, as análises semanais de campo, série de Nitrogênio, Fósforo, Cloretos, Sulfato, Coliformes e Helmintos (contagem e viabilidade).. Para obtenção dos resultados das análises, foram seguidas as metodologias preconizadas no Standard Methods for Examination of Water and Wastewater (AWWA/APHA/WEF, 1998). Para quantificação e identificação de ovos de helmintos, foi utilizado o método de Bailenger Modificado, enquanto para análise de viabilidade, foi utilizada a técnica de inclusão e exclusão por corantes biológicos, ambas descritas em Zerbini & Chernicharo (2001).. 4.3. Experimento. 4.3.1 Produção das mudas. As mudas de Eucaliptus urograndis, utilizadas no experimento, foram desenvolvidas. pelo Centro. de. Tecnologias. Estratégicas. do. Nordeste. (CETENE), conforme Figura 9. Elas permaneceram em estufa até atingirem a. -30-.

(44) Silva, R.J. Caracterização do Esgoto Tratado na ETE Mangueira e a Viabilidade de seu Uso em Mudas de Eucalipto.. altura média de 22 cm, quando da montagem do experimento e início dos estudos.. Figura 9. Mudas de eucalipto espécie Urograndis. Objetivando maior uniformidade dos resultados ao longo do processo de irrigação, as mudas foram produzidas pelo processo de Clonagem.. 4.3.2 Construção do viveiro. A Área Experimental para reúso do efluente tratado na irrigação das mudas de eucalipto foi instalada na própria estação ETE Mangueira. Consistiu de um viveiro construído sob as especificações da EMBRAPA, possuindo uma área de 42 m², nas dimensões de 6m por 7m, esteio central com 3,5m de altura, pé direito com 2,5m, cobertura de plástico transparente com grossura de 150 micra e contorno lateral em tela sombrite (Figura 10).. -31-.

(45) Silva, R.J. Caracterização do Esgoto Tratado na ETE Mangueira e a Viabilidade de seu Uso em Mudas de Eucalipto.. Figura 10. Viveiro para cultivo das mudas de eucalipto. 4.3.3 Tratamentos. Cada muda de Eucaliptus urograndis foi plantada em vaso fechado contendo 10 kg de solo (Figura 11b). A irrigação foi manual e diária, nas quantidades definidas para cada tratamento, tendo como base o Índice CP ou Índice da Capacidade de Pote. A Capacidade de Pote (CP) foi adotada como o conteúdo de água retida pelo solo após sofrer saturação e conseqüente ação da gravidade, até o cessamento da drenagem, segundo Souza et al. (2000).. -32-.