UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO
CENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCIÊNCIAS
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL
ÁREA DE CONCENTRAÇÃO EM TECNOLOGIA AMBIENTAL E
RECURSOS HÍDRICOS
EDÉCIO JOSÉ DE SOUZA FILHO
REÚSO DE ESGOTO DOMÉSTICO TRATADO, BASEADO
EM DIFERENTES NÍVEIS DE REPOSIÇÃO NUTRICIONAL
PARA CULTURA DA MELANCIA NO SEMIÁRIDO
PERNAMBUCANO
RECIFE
2013
EDÉCIO JOSÉ DE SOUZA FILHO
REÚSO DE ESGOTO DOMÉSTICO TRATADO, BASEADO
EM DIFERENTES NÍVEIS DE REPOSIÇÃO NUTRICIONAL
PARA CULTURA DA MELANCIA NO SEMIÁRIDO
PERNAMBUCANO
Dissertação apresentada à Universidade Federal de Pernambuco – UFPE, como requisito para obtenção do título de mestre em Engenharia Civil (Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos). Orientador: Prof. Dr. Mário Takayuki Kato.
Recife
2013
Catalogação na fonte
Bibliotecária Margareth Malta, CRB-4 / 1198 S729r Souza Filho, Edécio José de.
Reúso de esgoto doméstico tratado, baseado em diferentes níveis de reposição nutricional para cultura da melancia no semiárido pernambucano / Edécio José de Souza Filho. - Recife: O Autor, 2013.
v, 58 folhas, il., gráfs., tabs.
Orientador: Prof. Dr. Mário Takayuki Kato.
Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal de Pernambuco. CTG. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, 2013.
Inclui Referências e Anexo.
1. Engenharia Civil. 2. Reúso de esgoto. 3. Melancia. 4. Irrigação. I. Kato, Mário Takayuki. (Orientador). II. Título.
UFPE
UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL
A comissão examinadora da Defesa de Dissertação de MestradoREÚSO DE ESGOTO DOMÉSTICO TRATADO, BASEADO EM
DIFERENTES NÍVEIS DE REPOSIÇÃO NUTRICIONAL PARA CULTURA
DA MELANCIA NO SEMIÁRIDO PERNAMBUCO
defendida por
Edécio José de Souza Filho Considera o candidato: APROVADO
Recife, 08 de agosto de 2013
Banca Examinadora:
___________________________________________ Prof. Dr. Mario Takayuki Kato – UFPE
(orientador)
___________________________________________ Prof. Dr. Ronaldo Stefanutti – UFC
(examinador externo)
___________________________________________ Profa. Dr.a Sávia Gavazza dos Santos Pessôa – UFPE
Aos meus familiares e amigos, que de alguma forma me apoiaram
e incentivaram a alcançar meus objetivos.
RESUMO
A disponibilidade de recursos hídricos para o consumo humano é cada vez mais escassa. Aumentando a necessidade de utilização de novas técnicas para proteção e melhor aproveitamento dos recursos hídricos. Essa situação é evidente no nordeste brasileiro, principalmente em regiões áridas e semiáridas. Após o uso, a água é despejada no meio ambiente em forma de esgotos, podendo chegar aos corpos d’águas. A utilização de esgoto tratado na irrigação é uma alternativa atrativa, tendo em vista que cerca de 70% da água doce no Brasil é utilizada na agricultura. Este trabalho teve como objetivo avaliar a viabilidade do uso de esgoto doméstico tratado a partir de reator UASB, no cultivo da melancia, utilizando diferentes níveis de adubação química, 0%, 25%, 50% e 100% da adubação recomendada para o estado de Pernambuco. O trabalho foi realizado na cidade de Petrolândia-PE, onde avaliaram-se as características de frutos da melancieira irrigada com esgoto doméstico tratado e os diferentes níveis de adubação. Realizaram-se dois pllantios, o primeiro em consorcio com a cultura da manga e o segundo sem nenhum consorcio. Avaliadas as características do solo antes e após cada cultivo, observamos que os valores de pH diminuíram quando no uso do esgoto na irrigação e acumuladas quantidades de fósforo, potássio, cobre e ferro. Em ambos os plantios os resultados mostram que a produtividade nos tratamentos 25% e 50% foram mais satisfatórios, sendo o tratamento A2-25% mais atrativo pelo menor custo com fertilizantes. A pesquisa mostrou que o reúso do esgoto na irrigação é uma técnica atraente, devido aos nutrientes encontrados no efluente, promovendo uma economia significativa em gastos com fertilizantes.
ABSTRACT
The availability of water resources for human consumption is becoming more and more scarce, increasing the need to apply new techniques for the protection and a more efficient use of hydrological resources. This situation is apparent in Northeast Brazil, mainly in the arid and semiarid regions. After its use water is discharged into the environment as wastewater with the possibility of reaching the receiving water bodies. The use of wastewater for irrigation purposes presents an attractive alternative considering that 70% of the fresh water in Brazil is used in agriculture. The objective of this work was to evaluate the viability of the use of domestic wastewater treated by UASB reactors for the irrigation of watermelon crops, applying different levels of chemical fertilization. The study was carried out in Petrolândia, a city in the state of Pernambuco in Northeast Brazil and the characteristics of the fruit produced by watermelon crops irrigated with domestic wastewater and treated with different concentrations of fertilizer corresponding to 0%, 25%, 50% and 100% of the recommended level were analyzed. Two plantings were realized one of which was a mixed crop with mango and the other a single crop. Assessing the soil characteristics before and after each planting we observed a decrease in pH when wastewater was used for irrigation of the crops as well as an increase in phosphorus, potassium, copper and iron concentrations. The results of both plantings show that the highest productivity was achieved by the 25% and 50% treatments with treatment A2 (25%) being the most attractive one due to the lower costs for fertilizer. The study showed that the reuse of wastewater for irrigation in agriculture is an attractive technique due to the nutrients contained in the effluent, resulting in significant savings of fertilizer.
AGRADECIMENTOS
A Deus por estar sempre presente em minha vida, fornecendo tranquilidade e alegria para enfrentar momentos difíceis, cuidando de minha família e amigos, dando condições em um maior foco na pesquisa.
Aos meus familiares, em especial para minha mãe Maria Madalena da Silva, pai Edécio José de Souza, irmãs Renata Feitosa de Souza e Roberta Silva de Souza e noiva Deyse Patricia de Oliveira. Pela amizade, carinho, apoio em minhas decisões e entenderem minha ausência durante esse tempo.
Ao Professor e meu orientador Mario Takayuki Kato, pela confiança, apoio, paciência, dedicação e contribuição científica.
Aos professores do programa de pós graduação em engenharia civil da UFPE, em especial para a professora Lourdinha Florêncio, pelo apoio e dedicação.
Ao Laboratório de Saneamento Ambiental e todos seus integrantes, por esses 6 anos de muito trabalho e diversão, pelos conhecimentos adquiridos e crescimento profissional e pessoal. Aos amigos que fiz nesses anos em especial a Raphael Maranhão, Elizabeth Pastich, Danilo Mamede, Juliana Morais, Robson Silva, Thorsten Kochling, Poliana Maria e Luiz Galdino.
A minha prima e amiga Luiza feitoza por toda amizade, companheirismo e apoio desde sempre.
A Tamilys Lima, pelo apoio e dedicação, não somente ao projeto reúso e sim a todas atividades do LSA.
Ao amigo Ronaldo Fonseca, responsável técnico do LSA, por todo apoio e suporte fornecido, além de momentos de descontração.
Ao engenheiro agrônomo e amigo José de Castro, pela ajuda em atividades de campo e implementação dos experimentos. Ao técnico agrícola Flavio Cavalcante, pela amizade, companheirismo e apoio nas atividades na cidade de Petrolândia.
Ao amigo Vinicius Couto salgado, pela boa convivência, amizade e companheirismo durante a realização da pesquisa.
A prefeitura da cidade de Petrolândia pelo apoio e disponibilização de infraestrutura para o desenvolvimento do trabalho na cidade.
As excelentes funcionárias do departamento de engenharia civil, Andrea Negromonte e Claudiane Santiago, pelo profissionalismo.
Aos colegas do laboratório de solos da estação experimental de Carpina (UFRPE), em especial para Cleto e Alexandre.
Ao Laboratório de Engenharia Ambiental e Química (LEAQ) da UFPE, principalmente, a professora Valdinete Lins da Silva, pelo auxilio e análises laboratoriais.
Sumário
LISTA DE FIGURAS ... i
LISTA DE TABELAS... ii
LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SIMBOLOS ... v
1. INTRODUÇÃO ... 1
2. OBJETIVO GERAL ... 2
2.1 Objetivo Específico ... 2
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 3
3.1 Reúso de esgoto na agricultura ... 3
3.2 Tratamento do esgoto para reúso na agricultura ... 8
3.3 Restrições e diretrizes reúso do esgoto na irrigação ... 11
3.4 Irrigação localizada no reúso de águas residuárias ... 15
3.5 Cultivo da melancia ... 16
3.51 Adubação... 18
4.0 MATERIAL E MÉTODOS ... 19
4.1 Local do estudo ... 19
4.2 Monitoramento do efluente ... 22
4.3 Área experimental e sistema de irrigação ... 22
4.4 Preparo do solo ... 25
4.5 Monitoramento de características do solo ... 26
4.6 Avaliação das características do fruto ... 28
4.7 Adubação ... 28
4.8 Lâmina de irrigação ... 30
4.9 Participação da comunidade (agricultores) ... 30
4.10 Experimento... 31
5.1 Caracterização do esgoto ... 31
5.2 Caracterização do solo antes e após plantio ... 34
5.2.1 Caracterização do solo: primeiro plantio ... 34
5.2.2 Caracterização do solo: Segundo plantio ... 35
5.2 Custos com fertilizantes ... 36
5.3 Características dos frutos ... 37
5.3.1Comparação entre médias (avaliação estatística) .... 40
5.3.1.1 Primeiro plantio ... 40
5.3.1.2 Segundo plantio ... 41
7.0 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 42
ANEXO ... 50
i
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Mapa do estado de Pernambuco com localização das cidades de
Recife e Petrolândia ... 20
Figura 2: Mini-estação de tratamento, Petrolândia-PE ... 21
Figura 3: Fluxograma da captação do efluente até irrigação ... 21
Figura 4: Primeiro planio após 20 dias da semeadura (Petrolândia-PE) ... 23
Figura 5: Esboço da área do primeiro plantio ... 23
Figura 6: Local de realização do segundo plantio ... 24
Figura 7: gotejador de fluxo turbulento utilizado nos experimentos ... 25
ii
LISTA DE TABELAS
Tabela 1- Recomendações da OMS sobre a qualidade microbiológica para uso
de esgoto na agricultura ... 12
Tabela 2- Recomendações do PROSAB para uso agrícola de esgotos em relação a quantidade de coliformes e ovos de helmintos ... 13
Tabela 3- Recomendação da quantidade de metais em água de irrigação ... 14
Tabela 4- Risco de salinização e sodicidade de acordo com sais na água de irrigação ... 15
Tabela 5- Resultados de análises físicas do solo da área dos dois plantios .. 24
Tabela 6- Metodologias utilizadas em análises de solo ... 27
Tabela 7- Recomendação de adubação para melancia no estado de Pernambuco ... 29
Tabela 8- Quantidade de adubo necessário de acordo com IPA (1998) e análises do solo ... 29
Tabela 9- Descrição dos tratamentos utilizados no experimento ... 31
Tabela 10- Resultados da caracterização do afluente bruto ... 32
Tabela 11- Resultados da caracterização do efluente tratado ... 33
Tabela 12- Resultados de análises de metais no afluente e efluente (mg/L) ... 34
Tabela 13- Resultados de alguns parâmetros da caracterização do solo, antes e após primeiro plantio ... 35
Tabela 14- Resultados de alguns parâmetros da caracterização do solo, antes e após segundo plantio ... 36
Tabela 15- Custos com fertilizantes por hectares para cada tratamento ... 37
Tabela 16- Resultados de análises nos frutos do primeiro plantio ... 38
Tabela 17- Resultados das características dos frutos no segundo plantio ... 39
Tabela 18- Resultados de caracterização do solo antes primeiro plantio ... 51
Tabela 19- Resultados caracterização do solo antes primeiro plantio (continuação) ... 52
Tabela 20- Resultados de caracterização do solo após primeiro plantio ... 53
Tabela 21- Resultados de caracterização do solo após primeiro plantio (continuação) ... 54
iii
Tabela 23- Resultados de caracterização do solo antes o segundo plantio
(continuação) ... 56
Tabela 24- Resultados da caracterização do solo após segundo plantio ... 57 Tabela 25- Resultados da caracterização do solo após segundo plantio
v
LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SIMBOLOS
A1-0% Tratamento irrigado com esgoto tratado e 0% da adubação recomendada
A2-25% Tratamento irrigado com esgoto tratado e 25% da adubação recomendada
A3-50% Tratamento irrigado com esgoto tratado e 50% da adubação recomendada
A4-100% Tratamento irrigado com esgoto tratado e 100% da adubação recomendada
Al3+ Alumínio trocável
C Índice de carbono Ca2+ Cálcio trocável
CEes; CE Condutividade elétrica do extrato de saturação do solo CF Coliformes fecais
Cl- Cloro
cmolc.dm-³ Centimol de carga por decímetro cúbico CO2 Dióxido de carbono
COT Carbono orgânico total
CTC
CTC(T)
Capacidade de troca de cátions
Capacidade de troca de cátions potencial
Cu2+ Cobre
CV Coeficiente de variação
DBO5 Demanda bioquímica de oxigênio a 5 dias
DesvPad Desvio padrão
DQO Demanda química de oxigênio
DTPA Ácido dietilenotriaminopentacético
EDTA Ethylenediamine tetraacetic acid (ácido etilenodiamino tetra-acético)
EMBRAPA Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária ET0 Evapotranspiração de referência
ETc Evapotranspiração da cultura
ETE Estação de Tratamento de Esgotos
FAO Organização das Nações Unidas para a Alimentação e a Agricultura
Fe2+ Ferro
H+ Íon hidrogênio
H2O Água
IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
IPA Instituto de Pesquisas Agropecuárias de Pernambuco
K+ Potássio disponível
K2O Óxido de potássio
KCl Cloreto de potássio
Kp Coeficiente do tanque
m% Índice de saturação por alumínio
vi
Mg2+ Magnésio
mmolc.L-1 Milimol de carga por litro Mn2+ Manganês
Mo Molibdênio
N Nitrogênio
Na+ Sódio trocável
NaOH Hidróxido de sódio
NH4+ Amônio
NMP Número mais provável
N-NO2- Nitrito N-NO3- Nitrato OD Oxigênio dissolvido P Fósforo disponível P2O5 Pentóxido de fósforo Pb Chumbo pH Potencial hidrogeniônico
PST Porcentagem de sódio trocável
RAS Relação de adsorção de sódio
SB Soma de bases
TDH Tempo de detenção hidráulica
UASB Upflow anaerobc sludge blanket (reator anaeróbio de manta de lodo e fluxo ascendente)
UFPE Universidade Federal de Pernambuco
UFRPE Universidade Federal Rural de Pernambuco
UR Umidade relativa média do ar V Velocidade do vento
V% Índice de saturação por base
WHO World Health Organization (Organização Mundial de Saúde)
1
1. INTRODUÇÃO
A água é uma substância vital para a vida, mas está cada vez mais escassa e ao passar dos anos o crescimento populacional potencializa esse fato. O Brasil é um país favorecido por suas reservas de água, entretanto, nem por isso todas as regiões conseguem acesso fácil a esses recursos. As regiões áridas e semiáridas são as mais afetadas pela menor disponibilidade de recursos hídricos para o consumo. Em locais onde existe reserva de água suficiente, ocorre outro problema que é a poluição dos rios, causadas por descargas de efluentes.
O conhecimento das consequências da poluição do meio ambiente, aumentou a necessidade de preservação. Com os recursos hídricos não foi diferente, sendo necessário desenvolvimento de técnicas de melhor aproveitamento e preservação desses recursos.
Da água disponível para o uso, a maior quantidade é utilizada na agricultura. Sendo assim, técnicas para otimizar e reduzir o consumo da água limpa são atrativas, tendo em vista, que com crescimento populacional existe a necessidade de aumento da produção de alimentos elevando também o consumo de água.
Após o uso, a água é despejada no meio ambiente em forma de esgoto, podendo passar ou não por um tratamento. Essas descargas geralmente atingem os rios, afetando assim sua qualidade. Sendo as características da água um fator limitante para o uso, técnicas de tratamentos de esgotos são amplamente estudadas, visando melhorar as características dos efluentes quando descartado, e diminuindo assim, a poluição dos recursos hídricos.
O reúso da água é uma prática que reduz a quantidade de esgoto despejado nos corpos d’águas, contribuindo para redução do consumo de água de melhor qualidade para fins que não a necessitem.
O reúso do esgoto na agricultura é uma técnica atrativa, já que o efluente contém alguns componentes importantes para o desenvolvimento das plantas. São os nutrientes, estando entre os principais o nitrogênio, o fósforo e o potássio. Devido a isso, o uso de esgoto na irrigação pode proporcionar a
2 redução significativa dos gastos com fertilizantes, a utilização de água de qualidade superior para outros fins e diminuir a quantidade de efluentes despejados nos corpos d’água.
O cultivo da melancia em áreas áridas e semiáridas do nordeste brasileiro é algo comum e uma fonte de renda para muitos agricultores, no entanto, a pouca incidência de chuvas nessas regiões afeta por demais a produção, aumentando os custos com a produção devido à necessidade da irrigação e impedindo a produção por partes dos agricultores de baixa renda. O reúso de esgoto na irrigação da melancia, nessas regiões, é uma solução para a escassez de recursos hídricos, proporcionando um menor custo com fertilizantes. Podendo ser uma alternativa aos municípios, quando na realização de um programa para reutilização de suas águas residuárias. Sempre realizado com devidas orientações para os trabalhadores envolvidos.
2. OBJETIVO GERAL
Avaliar a viabilidade do uso de esgoto doméstico tratado a partir de reator UASB, no cultivo da melancia, utilizando diferentes níveis de adubação química.
2.1 Objetivo Específico
i. Verificar as características da melancia irrigada com esgoto doméstico tratado e com diferentes níveis de adubação;
ii. Verificar a qualidade da cultura, examinando segurança para o consumo;
iii. Avaliar os gastos com fertilizantes, quando no uso de esgoto doméstico tratado na irrigação da melancia.
3
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
3.1 Reúso de esgoto na agricultura
A água foi por muito tempo, considerada pela humanidade como um recurso inesgotável e, talvez por isso, mal gerido (Florencio et al., 2006). A demanda por água doce está aumentando, uma variedade de fatores incluindo o crescimento populacional, a poluição da água, o progresso econômico, o uso da terra e as mudanças climáticas, torna incerta a sua disponibilidade para o futuro (Daviesa e Simonovicb, 2011).
Na ausência de reformas e investimentos, o uso da água está cada vez mais causando conflitos em várias partes do mundo. O Brasil tem uma das maiores reservas de água do planeta, mas nem todos os brasileiros têm acesso à quantidade e qualidade de água necessária para satisfazer as suas necessidades. O uso irracional e a má gestão causaram o esgotamento de muitas fontes e tem colocado a saúde e a economia das comunidades em risco (Barros et al., 2012).
Segundo Pimentel et al. (2004), a escassez de água já existe em muitas regiões, havendo mais de um bilhão de pessoas sem água potável. E mesmo assim, grande parte da água doce disponível é consumida pela agricultura, que utiliza cerca de 70% da água doce em todo o mundo. Onde se faz necessário, aproximadamente 1000 litros (L) de água são utilizados para produzir 1 kg de grãos de cereais e 43000 L para produzir 1 kg de carne bovina.
A maioria dos projetos de reúso de água não potável é para aplicação na irrigação agrícola e para paisagismo, além de usos industriais (Asano et. al., 2006).
O reúso na irrigação agrícola é uma prática atrativa, uma vez que favorece a utilização dos nutrientes presentes nas águas residuárias. Sendo uma prática secular que está recebendo uma atenção renovada com a crescente escassez de recursos hídricos e impulsionada pela rápida urbanização e crescentes volumes de águas residuárias. O reúso de esgoto é amplamente utilizado como uma alternativa de baixo custo para a água de irrigação convencional, que fornece suporte a meios de subsistência e gera um
4 valor considerável na agricultura urbana, apesar dos riscos sanitários e ambientais associados a esta prática. Embora generalizada, esta prática é em grande parte não regulamentada nos países de baixa renda, e os custos e benefícios são mal compreendidos (Scott et al., 2004).
Cerca de 90% do esgoto produzido na cidade do México é utilizado na agricultura, no Vale do Mezquital, sendo o efluente reutilizado sem nenhum tratamento. Desde 1982, o reúso da água tem sido considerado parte da política nacional do México e foi regulamentado como parte dos critérios de descarga de águas residuais (Jiménez e Asano, 2008).
Na Europa, as últimas duas décadas apresentaram uma crescente escassez de água, tanto em quantidade como em qualidade. Esse fato levou diversos municípios a terem mais atenção para uma utilização mais eficiente dos recursos hídricos, incluindo a aceitação de práticas de reutilização de água (Bixio et al., 2006).
Bixio et al. (2006) identificaram mais de 200 projetos de reuso de água na Europa. Serres de Pals (Girona, Espanha) tem uma área de 60 hectares, que antes era cultivado com arroz, mas hoje é um campo de golfe irrigado com água residuária doméstica tratada (Candela et al., 2007).
O reúso de água no Oriente Médio e nos países do norte da África é uma prática antiga comum, que passou por diferentes fases de desenvolvimento ao longo do tempo, por conhecimento dos processos, tecnologia de tratamento e evolução da regulamentação. Nesses países, essa prática é realizada há séculos, desde os tempos dos fenícios e romanos até as mais recentes civilizações do Mediterrâneo e Oriente Médio (Jiménez e Asano, 2008).
Em Israel, as águas residuais já desempenha um papel dominante na agricultura (Haruvy, 2007). Onde muitos sistemas de reúso de esgotos, que operam principalmente na irrigação agrícola, foram introduzidos nas ultimas quatro décadas (Friedler et al., 2001). O reúso de água em Israel é realizado quase sempre fora das cidades, no entanto maioria dos israelenses são conscientes do problema da escassez da água, sendo essa problemática bastante divulgada na Agenda Nacional de Israel (Friedler et al., 2006).
5 Na ilha de Gran Canária (Espanha), que está localizada na costa noroeste da África, a reutilização de esgoto tratado é uma alternativa que reduz a escassez de água, que é obtida principalmente por meio de usinas de dessalinização (Deniz et al., 2010).
O esgoto tratado utilizado na irrigação agrícola substitui e diminui o uso de águas subterrâneas da cidade de Pequim. Em 2010, 3x108 m3 do esgoto
tratado foi usado para fins agrícolas no sudeste da cidade, em 400 km2 de
terras cultivadas. Devido a políticas nacionais de incentivo em recuperação de águas residuárias, Pequim alcançou desenvolvimento nesta área; 59.3% de águas residuárias tratadas são recuperadas e 19.3% da água doce foram substituídas em 2010 (Chang e Man, 2012).
A aplicação de efluentes ao solo é uma forma efetiva de controle da poluição e uma alternativa viável para aumentar a disponibilidade hídrica em regiões áridas e semiáridas. Os maiores benefícios dessa forma de reúso, são associados aos aspectos econômicos, ambientais e de saúde pública (Hespanhol, 2003).
Dentre os setores que mais têm difundido o uso de águas residuárias, destaca-se o agrícola. Esta prática, quando implementada de forma controlada, além de permitir a conservação dos corpos hídricos aporta consideráveis quantidades de nutrientes ao solo, refletindo-se em melhoria de sua fertilidade, tendo como consequência o incremento da produtividade das culturas e redução dos custos com adubação química (Medeiros et. Al., 2005). Esta técnica, porém, requer monitoramento do balanço de cátions no solo, como o sódio que, em geral, possui concentrações elevadas na água residuária, o que restringe a solubilidade de muitos nutrientes (Sandri et. al., 2009).
As águas residuárias são utilizadas na irrigação de diversas formas, podendo ser usada tratada ou não tratada, sendo aplicada diretamente na planta ou indiretamente, após o despejo e diluição na água de rios e reservatório. Em algumas situações o reúso faz parte de um projeto planejado, mas na maioria dos casos, particularmente, nos países em desenvolvimento, ele apenas acontece. Nos países industrializados, o reúso da água é parte de uma estratégia para proteger os corpos d’águas e reduzir o custo de tratamento do esgoto, sendo geralmente realizado somente quando elevados padrões
6 ecológicos de tratamento do esgoto forem alcançados; como consequência, o efluente tratado tem teores de matéria orgânica e nutrientes baixos. Em contraste, nos países em desenvolvimento o reúso é frequente, uma resposta espontânea à escassez de água e a oportunidade de emprego (Jimenez, 2006).
O reúso da água independentemente se a intenção é aumentar o fornecimento de água ou gerenciar nutrientes do efluente tratado, tem benefícios positivos que são também os principais motivadores para a implementação de programas de reúso. Esses benefícios incluem a melhoria da produção agrícola; consumo reduzido de energia associada à produção, tratamento e distribuição de água; e benefícios ambientais significativos, tais como uma redução da carga de nutrientes nos corpos receptores devido ao reúso de águas residuárias tratadas. Em 2012, as diretrizes para o reúso foram semelhantes aos apresentados nas diretrizes de 2004 e estão em torno de três categorias: 1) abordar a urbanização e a escassez de água de abastecimento, 2) permitir uma utilização eficiente dos recursos, e 3) proteção da saúde pública e ambiental (USEPA, 2012).
Segundo Jiménez (2006) as vantagens do uso de esgoto na irrigação são:
Maiores rendimentos das culturas, produção durante todo ano, aumenta a variedade de culturas que podem ser irrigadas, particularmente (mas não limitado) em zonas áridas e semiáridas;
Recicla matéria orgânica e outros nutrientes ao solo;
Reduz os custos com fertilizantes (ou simplesmente o torna mais acessível aos agricultores com baixo poder aquisitivo);
Reduz o uso de fertilizantes sintéticos;
Atua como um método de eliminação de águas residuárias, de baixo custo podendo também ser higiênico (em condições controladas);
Evita a descarga de poluentes nos corpos d’água (que tem uma capacidade de tratamento consideravelmente menor que o solo);
Aumenta a eficiência econômica de investimentos em saneamento de esgoto e de irrigação;
7 Conserva a fontes de água doce e reduz impactos negativos sobre os
corpos d’água;
Pode recarregar aquíferos através da infiltração;
Melhora as propriedades do solo (fertilidade do solo e textura);
O custo de bombeamento de águas residuais a partir de canais próximos é menor do que o custo do bombeamento de águas subterrâneas;
Oferece benefícios adicionais, tais como uma maior geração de renda a partir do cultivo e comercialização de culturas de alto valor, contribuindo para melhoria da nutrição e melhores oportunidades de educação para as crianças.
Ainda segundo Jiménez (2006), quanto aos riscos e vantagens do uso do esgoto na irrigação, devem ser considerados os seguintes aspectos:
Para maximizar os benefícios e minimizar os inconvenientes, o reuso do esgoto deve ser planejado com cuidado;
O impacto da poluição é geralmente menor e leva mais tempo em solos (e aquíferos) do que em águas superficiais, alguns governos podem atrasar a construção de estações de tratamento de esgoto necessária; A salinidade da água e teor de metais no solo aumenta ao longo prazo; É necessária uma capacidade de armazenamento para adaptar/conciliar
a produção contínua de esgoto, com a demanda de água da cultura e a água fornecida pela precipitação;
Em condições não controladas (a) patógenos contidos nas águas residuais podem causar problemas de saúde ao seres humanos e animais, (b) algumas substâncias que possam estar presente no esgoto pode ser tóxica para as plantas, animais e seres humanos ao consumi-lo (c) algumas substâncias que podem estar presentes em águas residuais pode reduzir a produtividade do solo; e (d) infiltração de águas residuais para os aquíferos podem causar poluição do aquífero com patógenos e matéria orgânica.
8 Erthal et al.(2010), afirmam que a disposição de águas residuárias no sistema solo-planta, quando feita sem critérios agronômicos e ambientais, pode causar problemas de contaminação do solo, das águas superficiais e subterrâneas e toxicidade às plantas; por outro lado, se bem planejada esta aplicação pode trazer benefícios, tais como fonte de nutrientes e água para as plantas, redução do uso de fertilizantes e de seu potencial poluidor. Neste sentido se reveste de importância investigar as taxas de aplicação mais adequadas da água residuária em questão, com base nos solutos presentes em maiores concentrações e determinar seus efeitos do ponto de vista agronômico e ambiental.
Essa técnica de disposição controlada no solo tem se mostrado eficiente na remoção de patogênicos e nutrientes e se constitui numa atividade essencialmente de reciclagem, inclusive para a água. No caso dos nutrientes presentes nos efluentes líquidos o sistema solo planta propicia, através da agricultura e da agropecuária, reflexos nas condições sócio econômicas regionais, sendo assim muito adequadas à realidade nordestina, principalmente devido sua alta relação benefício/custo. Ao percolar subsuperficialmente no terreno o efluente sofre tratamento no interior do solo, com este último se comportando como camada "filtrante". Isso possibilita as ações de adsorção e as atividades dos microrganismos, os quais usam a matéria orgânica contida nos despejos como alimento, convertendo-a em matéria mineralizada (nutrientes) que fica à disposição da vegetação (Lucas Filho et., al. 2001).
Kiziloglu et., al. (2008), avaliaram a influência no solo do uso de águas residuárias na irrigação de repolho e couve flor, observando um aumento na salinidade do solo e matéria orgânica, além da diminuição do pH do solo.
Portanto, o reúso de esgoto na agricultura é uma atividade que visa amenizar o consumo de água de melhor qualidade, além de evitar o despejo em rios podendo comprometer a qualidade da água.
3.2 Tratamento do esgoto para reúso na agricultura
O reúso implica em redução de custos, principalmente se for considerado em associações com novos projetos de sistemas de tratamento,
9 uma vez que os padrões de qualidade de efluentes, necessários para diversos tipos de uso, são menos restritivos do que os necessários para proteção ambiental (Tsutiya, 2001).
Os fatores que afetam a qualidade da água para reúso incluem a qualidade na fonte geradora, o tratamento da água residuária, a confiabilidade no processo de tratamento, o projeto e a operação dos sistemas de distribuição (Crook, 1993).
Enquanto o aumento do uso de água de reúso geralmente apresenta desafios maiores financeiros, técnicos e institucionais do que as fontes tradicionais, muitas opções de tratamentos estão disponíveis, tais que qualquer nível de qualidade da água pode ser alcançado, dependendo do uso da água de reúso (USEPA, 2012).
Pode-se entender o reúso como o aproveitamento do efluente após uma extensão de seu tratamento, com ou sem investimentos adicionais. Nem todo o volume de esgoto precisa ser tratado para ser reutilizado, porém existem casos em que estes efluentes exigem um processo bastante específico de purificação. Essas especificações devem sempre respeitar o princípio de adequação da qualidade da água à sua utilização, devendo-se sempre observar uma série de providências e cuidados, bem como atender as instruções da Norma ABNT 13969/97 (Pacca Costa et al., 2010).
Os critérios de tratamento para reúso agrícola são distintos daqueles estabelecidos para a descarga em efluentes líquidos em corpos de água, que tem como objetivos do tratamento de esgotos, a remoção de sólidos suspensos, compostos orgânicos e organismos patogênicos. Para o reúso agrícola é importante que os efluentes tratados tenham concentrações significativas de matéria orgânica e o máximo possível dos nutrientes e micronutrientes contidos no esgoto bruto (Tsutiya, 2001).
As estações de tratamento de esgoto em geral são constituídas de diversas unidades, usualmente na forma de tanques, cada qual desempenhando isoladamente uma ou mais funções específicas. Entretanto, cada unidade é operada de maneira integrada com as demais, formando um sistema de tratamento para atingir o objetivo comum que é a remoção de
10 determinados constituintes do esgoto, principalmente para a recuperação da qualidade da água (Kato et al., 1999).
Pode-se entender o reúso como o aproveitamento do efluente após uma extensão de seu tratamento, com ou sem investimentos adicionais. Nem todo o volume de esgoto precisa ser tratado para ser reutilizado, porém existem casos em que estes efluentes exigem um processo bastante específico de purificação. Essas especificações devem sempre respeitar o princípio de adequação da qualidade da água à sua utilização, devendo-se sempre observar uma série de providências e cuidados, bem como atender as instruções da Norma ABNT 13969/97 (Pacca Costa et al., 2010).
Embora a utilização de esgotos sanitários para a irrigação constitua uma prática mais que milenar, o interesse ou a aprovação oficial para esta prática demonstra, historicamente, altos e baixos, em geral decorrentes do conhecimento acumulado sobre riscos à saúde (Bastos, 2003). Existe alguns entraves ao uso generalizado de efluentes de esgoto na agricultura. A presença de metais pesados, sódio, patógenos, assim como a possibilidade de lixiviação de nitrato, devido à rápida degradação da carga orgânica em condições tropicais. Diversos tipos de patógenos são encontrados em efluentes domésticos, como bactérias, protozoários, helmintos, e, mais recentemente, vírus (Mehnert, 2003).
Kalavrouziotisa et al. (2008), mencionam os riscos à saúde humana advindo do uso do esgoto doméstico quando não tratado de forma adequada, que pode provocar contaminação (por metais pesados e microbiológica) de vegetais que sejam consumidos por pessoas. Já Pachepsky & Shelton (2011), relatam sobre a importância de estudos relacionados à contaminação advinda dos microorganismos (Escherichia coli e coliformes fecais) já que estes agentes são usados como indicadores de contaminação fecal e comprometimento microbiológico de água, conforme recomendado por diversos órgão ambientais, entre eles o U.S. Environmental Protection Agency (EPA) – Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos da América.
11
3.3 Restrições e diretrizes reúso do esgoto na irrigação
Os critérios para a utilização do esgoto na irrigação geralmente estão relacionados ao risco de contaminação dos trabalhadores e aos danos que podem causar ao solo. No Brasil não existe uma legislação específica que estabeleça restrições ao uso de esgoto na irrigação, no entanto, existem algumas recomendações de autores que ajudam a definir uma forma segura no reúso de efluentes.
A Organização Mundial da Saúde (OMS) estabelece diretrizes para o uso de águas residuárias na agricultura, de acordo com a qualidade microbiológica. Na TAB. 1 estão as recomendações da OMS.
Em geral, observa-se que os países em desenvolvimento tendem a adotar o ‘padrão OMS’ (mais flexível), às vezes, pragmaticamente, enfatizando a restrição de cultivos ao invés do estabelecimento de padrões explícitos de qualidade microbiológica. Entretanto, a fácil violação destas recomendações tem sido apontada como uma fragilidade deste tipo de abordagem (Bastos et
12 Tabela 1- Recomendações da OMS sobre a qualidade microbiológica para uso de esgoto na agricultura
Categoria Condição para o reúso exposto Grupo
Nematóides intestinais
(média aritmética nº de
ovos por litro)
Coliformes fecais (nº por
100mL)
A
Irrigação de culturas que possam ser
comidos crus, campos esportivos e parques públicos Trabalhadores e consumidores ≤1 ≤1000 B Irrigação de culturas de cereais e industriais, plantas forrageiras, pastagens e árvores
Trabalhadores ≤1 Nenhum padrão recomendado C Irrigação localizada de culturas na categoria B, se a exposição dos trabalhadores e do público não ocorre
Nenhum Não aplicável Não aplicável
Fonte: WHO (1989)
Com base em pesquisas, pesquisadores do Programa de Pesquisa em Saneamento Básico (PROSAB) apresentam sugestões (TAB. 2) de critérios microbiológicos para o reúso de água na agricultura (Bastos et al., 2008).
13 Tabela 2- Recomendações do PROSAB para uso agrícola de esgotos em relação a quantidade de coliformes e ovos de helmintos
Categoria CTer 100mL-1 ovos helmintos L-1 Observações
Irrigação irrestrita ≤1 x 10³ ≤1 ≤1 x 10⁴ CTer 100mL-¹ no caso de irrigação por gotejamento de culturas que se desenvolvem distantes do nível do solo ou técnicas hidropônicas em que o contato com a parte comestível da planta seja minimizado Irrigação restrita ≤1 x 10⁴ ≤1 ≤1 x 10⁵ CTer 100mL -¹ no caso de existência de barreiras adicionais de proteção ao trabalhador, é facultado o uso de efluentes (primários e secundários) de técnicas de tratamento com reduzida capacidade de remoção de patógenos, desde que associado a irrigação subsuperfícial
Fonte: Adaptado de Bastos et al. (2008)
Existe também a preocupação em relação aos metais presentes na água de irrigação, na TAB. 3 estão as recomendações da USEPA (2012) para a concentração de metais na água de irrigação.
14 Tabela 3- Recomendação da quantidade de metais em água de irrigação
Elemento Máxima concentração para a irrigação (mg/L)
Alumínio 5 Arsênico 0,1 Berílio 0,1 Bóro 0,75 Cádmio 0,01 Cromo 0,1 Cobalto 0,05 Cobre 0,2 Fluoresto 1 Ferro 5 Chumbo 5 Lítio 2,5 Mangânes 0,2 Molibdênio 0,01 Níquel 0,2 Selênio 0,02 Vanâdio 0,1 Zinco 0,2
Fonte: Adaptado de USEPA (2012)
A irrigação quando realizada com uma água de má qualidade, pode afetar bastante na qualidade do solo, podendo até deixá-lo improdutivo. A quantidade excessiva de sais na água de irrigação pode ocasionar esse efeito no solo.
No uso do esgoto na irrigação, um dos fatores importantes a ser considerado é em relação ao risco de salinização do solo e sodicidade, Ayers e Westcot (1976). Na TAB. 4 estão diretrizes que sugerem o grau de problema em relação à quantidade de sais na água de irrigação, de acordo com Ayers e Westcot (1976).
15 Tabela 4- Risco de salinização e sodicidade de acordo com sais na água de irrigação
Efeito considerado Grau de Problema
Nenhum Crescente Severo
Salinização CE mmhos/cm < 0 ,75 0 ,75 – 3 ,00 > 3 ,00 RAS (meq /L) Montmorilonita (2:1) < 6,0 6 ,00 – 9 ,00 < 9,0 Ilitavermiculita (2:1 ) < 8,0 8 ,00 – 1 6 ,0 < 1 6 ,0 Kaolinita (1 :1) < 1 6 ,0 16,0 – 2 4 ,0 < 2 4 ,0
Toxidez do íon específico
Sódio (RAS) < 3,0 3 ,0 – 9 ,0 > 9,0 Cloreto (meq /L) < 4,0 4 ,0 – 1 0 ,0 > 1 0 ,0 Boro (meq/L) < 0 ,75 0 ,75 – 2 ,0 > 2,0 Outros efeitos HCO3 (meq/L) < 1,5 1 ,5 – 8 ,5 > 8,5 pH Faixa normal 6 ,5 a 8,4
Fonte: Adaptado de Ayers e Westcot (1976)
Quando o esgoto é usado continuamente como a única fonte de água de irrigação para culturas em regiões áridas, quantidades excessivas de nutrientes são aplicadas simultaneamente e sua acumulação no solo pode causar efeitos negativos sobre a produtividade, qualidade das culturas e do solo, bem como às águas subterrâneas por lixiviação em solos de textura grossa. Consequentemente, o manejo da irrigação com água residuária deve considerar o teor de nutrientes em relação às necessidades das culturas específicas e as concentrações de nutrientes das plantas no solo, e de outros parâmetros de fertilidade do solo (Kiziloglu et al., 2008).
3.4 Irrigação localizada no reúso de águas residuárias
No Brasil, o cultivo irrigado é uma prática que vem crescendo e no Nordeste isso tornou-se evidente. Sendo assim, o consumo de água na irrigação é algo muito relevante. Atualmente é notória a busca por métodos de irrigação que proporcionem o menor uso da água, manutenção da qualidade da cultura e o menor dano ao solo.
16 Nas regiões áridas e semiáridas, a limitação da água deve ser particularmente considerada no planejamento da irrigação, uma vez que é necessário a otimização dos recursos hídricos disponíveis visando à maximização da receita líquida por unidade de volume de água aplicado (Andrade Júnior et al., 2001).
No método da irrigação localizada, a água é aplicada em apenas uma fração do sistema radicular das plantas, empregando-se emissores pontuais (gotejadores), lineares ou superficiais (microaspersores) (Andrade, 2001).
O uso dos métodos de irrigação localizada é mais propício para culturas hortícolas e para frutíferas, pois são de maior rentabilidade e condizentes com os custos dos sistemas. Na irrigação localizada, o gotejamento sub-superficial é o de maior eficiência (acima de 90 %), uma vez que as perdas de água por evaporação são menores possíveis, pela própria posição do emissor no solo (Coelho et al., 2005).
A irrigação por gotejamento é destacadamente o sistema localizado mais utilizado por produtores de melancia em todo o mundo. O gotejamento é o sistema que apresenta maior eficiência de irrigação e que requer menor quantidade de água para a produção de melancia (Marouelli et al., 2012). No entanto, a irrigação por gotejamento apresenta um alto risco de entupimento dos gotejadores, quando uso da água com elevada concentração de sólidos (Chandrakanth et al., 1988)
3.5 Cultivo da melancia
A melancia (Citrullus lanatus Thumb.Mansf.) é uma planta originária das regiões tropicais da África Equatorial, atualmente no Brasil, é considerada uma das mais importantes olerícolas produzidas e comercializadas, sendo superada, apenas, pelas culturas do tomate, batata e cebola (Andrade Junior et
al., 2007). É uma espécie de clima tropical, pouco tolerante ao frio. Seu cultivo
no período chuvoso é prejudicado em razão da maior ocorrência de doenças, menor produtividade e pior qualidade de frutos, com destaque ao menor teor de sólidos solúveis totais (Marouelli et al., 2012).
17 Por ser cultivada principalmente por pequenos agricultores, a melancia tem grande importância sócio-econômica. Tendo fácil manejo e menor custo de produção quando comparada a outras hortaliças, constituindo-se em importante cultura para o Brasil pela demanda intensiva de mão de obra rural. Do ponto de vista social, gera renda e empregos, e ajuda a manter o homem no campo, além de ter um bom retorno econômico para o produtor (Rocha, 2010).
A produção de melancia no Brasil é voltada para o consumo interno, sendo as principais regiões produtoras o Nordeste (29,4% da área colhida) e o Sul (33,2%). As produtividades médias são baixas, principalmente nas Regiões Norte (12,5 t/ha) e Nordeste (17,8 t/ha) (Santos et al., 2004). Esses valores não consideram a produtividade nas áreas de sequeiro.
A melancia é cultivada em vários países do mundo, com uma produção total de, aproximadamente, 23 milhões de toneladas (Queiroz et al., 2001). Sendo uma curcubitácea de grande importância econômica no Brasil, a área colhida com melancia já alcançou 82.000 ha, com produção de 620.000 toneladas, média de 7,5 t/ha de produtividade (Cheng et al., 2005). Observa-se em nível nacional, um baixo rendimento devido à inclusão da produção das áreas de sequeiro, sujeitas aos riscos da irregularidade das chuvas (Dias et al., 2001). Os principais Estados produtores são: Bahia, Rio Grande do Sul, São Paulo, Goiás e Pernambuco. Mas apenas poucas cultivares de melancia predominam em grande parte da área plantada, como Crimson Sweet, Pérola, Charleston Gray, Daimaro Yamato, Fairfax Tc (Cheng et al., 2005).
A irrigação é uma prática altamente vantajosa na produção de melancia, sobretudo em regiões com precipitação mensal abaixo de 100 mm ou em regiões sujeitas à ocorrência de períodos prolongados de estiagem. Além de possibilitar incrementos de produtividade e a obtenção de frutos de melhor qualidade, o uso da irrigação viabiliza a produção na entressafra, quando os preços são mais atrativos ao produtor (Marouelli et al., 2012).
Para a melancia a quantidade e o momento da irrigação é bastante importante, tanto para maximizar o rendimento da cultura quanto para o uso eficiente da água (Erdem & Yuksel, 2003).
18 A melancieira desenvolve-se melhor na faixa de temperatura entre 25ºC e 30ºC. Nessa faixa, a germinação ocorre mais rapidamente e o vigor vegetativo é maior, possibilitando ainda o aumento do número de flores femininas por planta. Isso é importante porque são as flores femininas que formarão as melancias e quanto maior seu número, maior a chance de se obter mais frutos (Andrade Junior et al., 2007).
3.51 Adubação
Para obter um maior rendimento na plantação é necessário realizar uma adição de nutrientes responsáveis pelo crescimento e desenvolvimento da cultura. Geralmente essa suplementação é realizada através da implementação de adubo químico ao solo, podendo também ser realizada através da água de irrigação.
A cultura da melancia, a exemplo de outras oleráceas, tem na nutrição mineral um dos fatores que contribui diretamente na produtividade e na qualidade dos frutos. O nitrogênio e o potássio são os nutrientes mais exigidos e devem ser aplicados de forma e quantidade adequadas e na época correta (Grageiro e Cecílio Filho, 2004).
Adequadas práticas de fertilização desempenham um papel fundamental na melhoria das colheitas, bem como na obtenção de aumentos sustentáveis na produção agrícola através da melhoria da qualidade do solo (Huang et al., 2010).
A reposição nutricional da cultura da melancia é realizada através dos compostos de nitrogênio, fósforo e postássio. Cada um desses nutrientes tem um papel diferente para o desenvolvimento da planta.
O nitrogênio é um componente importante para o aumento da produtividade no cultivo da melancia, participando dos processos fisiológicos e bioquímicos da planta (Carmello,1999). No entanto o nitrogênio é o elemento formador da estrutura da planta (Mendes et al., 2010)
O potássio é limitante para o desenvolvimento das plantas em regiões tropicais (Rajan et al., 1996). Atuando em processos osmóticos, síntese de proteínas e na manutenção de sua estabilidade, abertura e fechamento de
19 estômatos, na permeabilidade da membrana e no controle do pH, aumentando a concentração de potássio, aumenta também a capacidade de absorver água (Malavolta, 2006; Mendes et al., 2010).
O fósforo participa nos processos de armazenamento e transferência de energia e fixação simbiótica de nitrogênio. É o elemento que mais influencia no tamanho dos frutos e sua deficiência inicia-se com um menor desenvolvimento das plantas, seguido de clorose nas folhas mais velhas que posteriormente necrosam nas margens (Mendes et al., 2010).
4.0 MATERIAL E MÉTODOS
4.1 Local do estudo
O experimento foi instalado no município de Petrolândia-Pe, localizado na região do Submédio São Francisco, microrregião de Itaparica, região de desenvolvimento Sertão do Itaparica. Possui 32 492 habitantes e fica cerca de 430 km do Recife. Com uma área de 1083,7 km², limita-se com os municípios (ao norte) de Floresta, (ao sul) Jatobá, (a leste) Tacaratu e (a Oeste) com o Estado da Bahia (FIG. 1). Encontra-se a 282 metros de altitude em relação ao nível do mar e tem sua posição geográfica determinada pelos paralelos 09º 04’ 08” E e 38º 18' 11" S. Seu clima é semiárido quente e sua vegetação é caatinga hiperxerófila (IBGE, 2010; Petrolândia crescendo com você, 2010; Perazzo, et al., 2002).
20 Figura 1 – Mapa do estado de Pernambuco com localização das cidade de Recife e Petrolândia
Fonte: www.geomapas.com.br
O esgoto da cidade é tratado em duas estações de tratamento compostas ambas por lagoas, sendo uma a leste e outra a oeste da área urbana. Existe uma estação elevatória responsável por alimentar os sistemas de tratamentos, através de bombas submersas. Cada estação de tratamento de esgotos (ETE) do município é composta por uma estação elevatória constituída por duas bombas submersas, que bombeiam o esgoto para um sistema de tratamento composto por uma lagoa facultativa, seguida por duas lagoas de maturação. A população contribuinte é de 13.805 habitantes, a vazão média de contribuição é de 29,69 L/s e o tempo de detenção hidráulico de projeto é de 13 dias.
Paralelo ao tratamento realizado a leste da cidade, local de estudo, existe uma mini-estação de tratamento composta por: caixa de areia vertical, reator anaeróbio do tipo UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) e tanque de
equalização (FIG. 2). O reator UASB tem volume de 50 m³, vazão média de 1,83 L/s e tempo de detenção hi
estação é responsável por alimentar o sistema de irrigação da área experimental deste estudo. O reator UASB
reforçado com fibra de vidro, possui diâmetro de 4 uma população de 1567 habitantes.
objetivo deste tratamento era a remoção de matéria orgânica através de tratamento anaeróbio. A FIG. 3 mostra o fluxograma da captação do esgoto até a área de irrigação.
Figura 2- Mini-estação de tratamento, Petrolândia
Fonte: Autor
Figura 3- Fluxograma da captação do efluente até irrigação
). O reator UASB tem volume de 50 m³, vazão média de 1,83 L/s e tempo de detenção hidráulica de 6 horas. O efluente oriundo dessa estação é responsável por alimentar o sistema de irrigação da área experimental deste estudo. O reator UASB foi fabricado com resina poliéster e reforçado com fibra de vidro, possui diâmetro de 4m e atende o eq
uma população de 1567 habitantes. Seu é fluxo ascendente e o principal objetivo deste tratamento era a remoção de matéria orgânica através de A FIG. 3 mostra o fluxograma da captação do esgoto até
estação de tratamento, Petrolândia-PE
Fluxograma da captação do efluente até irrigação
21 ). O reator UASB tem volume de 50 m³, vazão média de dráulica de 6 horas. O efluente oriundo dessa estação é responsável por alimentar o sistema de irrigação da área fabricado com resina poliéster e o equivalente a fluxo ascendente e o principal objetivo deste tratamento era a remoção de matéria orgânica através de A FIG. 3 mostra o fluxograma da captação do esgoto até
22
4.2 Monitoramento do efluente
Periodicamente foram coletadas amostras de esgoto doméstico bruto e tratado na entrada e saída do sistema de tratamento. Estas amostras, eram encaminhadas ao Laboratório de Saneamento Ambiental (LSA) da UFPE em Recife para análise, objetivando o acompanhamento da eficiência dos sistemas de tratamento das águas residuárias da cidade de Petrolândia. As análises foram realizadas de acordo com as metodologias descritas no Standards
Methods for the Examination of Water and Wastewater (APHA, 1999). Foram
realizadas as seguintes análises: físico–químicas (pH, DQO, turbidez (NTU), N (amoniacal, nitrito e nitrato), fósforo total e P2O5, K, S, Ca, Mg, metais pesados
(Cd, Pb, Ni e Cr), micronutrientes (Cu, Fe, Zn e Mn), Na, Al e condutividade elétrica e coliformes termotolerantes (NMP/100 mL), parasitológicas (número de ovos de helmintos/100 mL).
As coletas para caracterização dos esgotos foram realizadas antes do sistema de tratamento e após o sistema de irrigação, sendo coletadas nos tubos de irrigação. Em uma primeira etapa as coletas foram realizadas duas vezes por semana, na segunda etapa uma vez por semana e na terceira etapa a cada quinze dias. A primeira etapa durou um mês, a segunda etapa dois meses e terceira etapa três meses.
4.3 Área experimental e sistema de irrigação
A área do estudo tem 2 hectares e é irrigada com efluente oriundo do reator UASB, sendo dividida em 8 parcelas iguais, para as quais foram selecionadas 8 famílias de agricultores para serem responsáveis por cada parcela. A principal cultura é a manga, sendo cultivada em quase toda a área com o espaçamento de 7 m entre linhas e 5 m entre plantas. As demais culturas são cultivadas nas entre linhas da manga (cultivo consorciado).
No primeiro plantio (FIG. 4) o cultivo da melancia foi realizado nas entre linhas da cultura principal (manga), com espaçamento de 2,33m entre linhas e 0,5m entre plantas, realizado no período de agosto à outubro de 2012.
23 Figura 4- Primeiro plantio após 20 dias da semeadura (Petrolândia-PE)
Fonte: Autor
Além da linha de plantio principal, foram cultivadas duas linhas servindo como bordadura. Na FIG. 5 é mostrado esboço da área do primeiro plantio
Figura 5- Esboço da área do primeiro plantio
24 Foi realizado um segundo plantio em área onde não havia outros tipos de culturas (FIG. 6), utilizando o mesmo espaçamento do primeiro plantio, no período de dezembro de 2012 à março de 2013. Não foi possível realizar o segundo plantio no mesmo local do primeiro, devido a problemas com agricultores da região, que após término do primeiro plantio construíram uma residência no local do estudo.
Figura 6- Local de realização do segundo plantio
Fonte: Autor
Não foi possível realizar o segundo plantio no mesmo local do primeiro, devido a problemas com agricultores da região, que após término do primeiro plantio construíram uma residência no local do estudo.
O tipo do solo é Neossolo Quartzarênico, sendo homogêneo em toda a área (Silva et al., 2001). A TAB. 5 mostra resultados de análises físicas do solo.
Tabela 5- Resultados de análises físicas do solo da área dos dois plantios
Parâmetro Areia Total Areia Grossa Areia Fina Silte Argila
--- %---
Média 94,23 51,54 42,71 0,2 5,58
DesvPad 0,68 3,51 2,95 0,34 0,35
CV% 0,7 6,8 6,9 168,3 6,3
25 A irrigação era do tipo localizada por gotejamento, sendo o sistema formado por uma adutora, que conduzia o efluente do tanque de equalização até às áreas de cultivo. Faziam parte do sistema de irrigação, filtros de disco que retiram os sólidos em suspensão após o tanque de equalização e minimizavam os entupimentos nos emissores, os tubos de PVC, as mangueiras e os gotejadores responsáveis pela distribuição dos efluentes nas áreas de cultivo.
O gotejador utilizado (FIG. 7) foi o de fluxo turbulento com vazão de 8L/h, esse gotejador tem uma facilidade de abertura que permite a limpeza de um pequeno filtro que existe. No entanto, como o esgoto doméstico tem quantidade de sólidos maior que água de abastecimento, foi necessária uma frequência diária de limpeza, além da realização constante de teste de uniformidade de lâmina. Após continuas descarga de lodo no reator UASB a quantidade de sólidos no efluente diminui, tornando a necessidade de limpeza dos gotejadores para em torno de duas vezes na semana.
.
Figura 7- Gotejador de fluxo turbulento utilizado nos experimentos
Fonte: Autor
4.4 Preparo do solo
O preparo do solo foi realizado a partir de um trator com o implemento com uma grade niveladora (FIG. 8). Após a grade niveladora, foi realizado um desmatamento manual, para retirar vegetação remanescente. Durante o cultivo a retirada de vegetações invasoras era feita com frequência.
26 Figura 8- Preparo do solo da área do segundo experimento
Fonte: Autor
4.5 Monitoramento de características do solo
Coletas de amostras de solo foram realizadas antes e após cada plantio, na região do bulbo úmido, sendo analisado os solos com a profundidade de 0-20cm e 20-40cm.
Amostras de solos foram coletadas e encaminhadas ao laboratório da Estação de Universidade Federal Rural de Pernambuco – Campus Carpina, para caracterização físico-química dos mesmos. Foram realizadas as seguintes análises: determinação dos teores de metais pesados (Cd, Pb, Ni e Cr), macronutrientes primários (N, P, K) e secundários (S, Ca e Mg), micronutrientes (Cu, Fe, Zn e Mn), matéria orgânica, além de Na, Al, pH, acidez potencial (H + Al), soma de bases trocáveis (S), capacidade de troca de cátions (CTC), índice de saturação por bases (V), índice de saturação por alumínio trocável (m) e porcentagem de Na+ trocável. Foram utilizadas as metodologias descritas na TAB. 6 para realização destas análises. As técnicas de determinação analíticas foram baseadas nas metodologias descritas em: Manual de Análises Químicas de Solos, Plantas e Fertilizantes da Embrapa
27 (1999), Ministério do Meio Ambiente/Conselho Nacional do Meio Ambiente – CONAMA (2003) e Matéria Orgânica do Solo: métodos e análises, UFV (2005).
Tabela 6- Metodologias utilizadas em análises de solo
Parâmetros Determinações
Nitrogênio Determinação através do método Kjeldahl (digestão com H2SO4; destilação em meio
fortemente alcalino; titulação com solução de HCl).
Fósforo Extração com solução de Mehlich1 (HCl 0,05 mol/L + H2SO4 0,0125 mol/L) e
determinação espectrofotométrica, através da leitura da intensidade da cor do complexo fosfomolíbdico produzido pela redução do molibdato com ácido ascórbico.
K e Na trocáveis Determinação com o uso do mesmo extrato obtido para o fósforo e a quantificação dos elementos será realizada por fotômetro de chama.
Sulfato (S-SO42-)
Extração do sulfato será por íons fosfatos (500 mg de P/L) dissolvidos em ácido acético (2 M) e a quantificação do S disponível será realizada por medição, em colorímetro, da turbidez formada pela precipitação do sulfato pelo cloreto de bário.
Ca, Mg e Al trocáveis O Ca, o Mg e o Al trocáveis serão extraídos por KCl (1 M). Em uma fração do extrato, titula-se o Al com NaOH, na presença de azul de bromotimol como indicador. Em outra, serão titulados o Ca e o Mg por complexometria com EDTA, usando-se o indicador negro-de-eriocromo-T. Na terceira alíquota será feita a determinação de Ca por complexometria com EDTA e murexida (indicador). O Mg será obtido pela diferença entre os valores de (Ca + Mg) e Ca.
Micronutrientes
(Cu, Fe, Zn e Mn) Extração com solução de DTPA (ácido dietilenotriaminopentacético), na relação 1:2 (solo:extrator) e determinação por espectrofotometria de absorção atômica.
Metais pesados
(Cd, Pb, Ni e Cr) Os metais das amostras serão dissolvidos em solução de ácido forte, após a destruição da matéria orgânica, e determinados por espectrofotometria de emissão atômica (ICP) (CONAMA, 2003).
Matéria Orgânica Oxidação do carbono orgânico em solução de dicromato de potássio (0,4 N) em meio
ácido, na presença de uma fonte externa de calor, e determinação através da titulação do dicromato com solução de sulfato ferroso amoniacal (0,1 mol/L), empregando-se como indicador o ferroin (Método Walkley-Black, adaptado de Yeomans & Bremmer (1998), citado em MENDONÇA e MATOS, 2005).
H + Al Extração com solução tamponada de acetato de cálcio (pH 7,0) e determinação
volumétrica com NaOH, na presença de fenolftaleína como indicador.
Soma de bases
trocáveis (S) Calculada em cmol/dm
3
de acordo com a seguinte expressão: S = Ca2+ + Mg2+ + K+ + Na+
Capacidade de troca
de cátions (CTC) Corresponde à soma de bases trocáveis mais a acidez potencial: CTC = S + (H
+ +
Al3+)
Índice de saturação
por bases (V) Calculado em percentagem de acordo com a seguinte expressão: V = (S/CTC) x 100
Índice de saturação por alumínio trocável (m)
Calculado em percentagem de acordo com a seguinte expressão: m = [Al3+ / (Al3+ +
S)] x 100
Porcentagem de Na+
trocável Valor calculado em percentagem, conforme a seguinte expressão: PST = (Na
+
/CTC) x 100
pH Determinação em água destilada na relação de 1:2,5 (solo:solução)
Fonte: Manual de análises químicas solos, plantas e fertilizantes EMBRAPA (1999)
28
4.6 Avaliação das características do fruto
A colheita do fruto foi realizada quando no ressecamento da primeira gravinha de acordo com Dias e Lima (2010). Os frutos foram pesados numa balança digital comercial. As medições do diâmetro e espessura da casca foram realizadas com o auxilio de uma trena e régua respectivamente. Para determinação dos sólidos solúveis foi utilizado um refratômetro. A polpa da melancia foi triturada e extraída seu caldo para realização das análises de coliformes e ovos de helmintos, de acordo com metodologia da APHA (1999).
Para verificar a existência de diferença significativa dos resultados dos frutos obtidos nos diferentes tratamentos, foi realizado o teste de Tukey a 5% de probabilidade.
4.7 Adubação
Mesmo com uma quantidade atrativa de nutrientes no esgoto doméstico, em algumas culturas existe a necessidade de uma reposição nutricional, mesmo quando no uso do esgoto na irrigação. Sendo assim, a adubação foi realizada de acordo com a recomendação do Instituto de Pesquisa Agropecuárias (IPA, 1998), que recomenda a adubação necessária para a melancia no estado de Pernambuco. No entanto a recomendação não considera os nutrientes existentes no esgoto, considerando apenas os teores de fósforo e potássio presentes no solo. Na TAB. 7 está a recomendação da adubação segundo o IPA (1998), para o estado de Pernambuco.
29 Tabela 7- Recomendação de adubação para melancia no estado de Pernambuco
Teores no solo Plantio Cobertura
Kg/ha Nitrogênio (N) (não analisado) 30 90 Fósforo (P2O5) (mg P/dm3) <6 120 - 6 – 12 90 - 13 – 25 60 - >25 30 - Potássio (K2O) (cmolc K/dm-3) <0,08 30 90 0,08 – 0,15 30 60 0,16 – 0,30 30 30 >30 - 30 Fonte: IPA (1998)
Na TAB. 8 segue a quantidade de adubo necessário, determinado através da recomendação do IPA (1998) e análise do solo.
Tabela 8- Quantidade de adubo necessário de acordo com IPA (1998) e análises do solo Plantio Cobertura Nitrogênio (kg de N/ha) 30 90 Potássio (kg de K2O/ha) 30 60 Fósforo (kg de P2O5/ha) 90 -
Os fertilizantes utilizados foram: cloreto de potássio [KCl], sulfato de amônio [(NH4)2 SO4] e superfosfato simples [Ca(H2PO4)2. H2O, CaSO4.H2O].
Sendo adicionados no solos em duas etapas e de acordo recomendação de Mendes et al. (2010)
