Recebido em 06/11/2008 e aprovado em 05/12/2008.
Gl. Sci. Technol., v. 01, n. 06, p.40 - 49, dez/mar. 2008. GLOBAL SCIENCE AND TECHNOLOGY (ISSN 1984 - 3801)
MONITORAMENTO DA EFICIÊNCIA NA REMOÇÃO DE NUTRIENTES EM LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO DA GRANJA ESCOLA FESURV
Maria Salete Zordan Bruno Botelho Saléh Alencar Mendonça
Resumo: Quantificar a eficiência de remoção de nutrientes contidos nos dejetos líquidos de
suínos das lagoas de estabilização da granja escola da Universidade de Rio Verde (FESURV), foi o principal objetivo que motivou o desenvolvimento do presente trabalho. O tratamento dos dejetos passa a ser uma maneira de diminuir o seu poder poluente, sendo considerado indispensável para a sustentabilidade de um sistema de produção. Foram determinados os seguintes parâmetros: pH, quantificação das concentrações de nitrogênio total (Nt), fósforo (P), potássio (K), cálcio (Ca), magnésio (Mg), enxofre (S), ferro (Fe), manganês (Mn), cobre (Cu) e zinco (Zn) dados em mg L-1 de cada amostra. Os resultados obtidos permitem concluir que o sistema de lagoas de estabilização em série demonstra ser eficiente quanto à remoção de nutrientes, apresentando uma eficiência de remoção nos metais pesados acima 96%. Ressalta-se que, nos programas de tratamento e utilização de dejetos de suínos, devem Ressalta-ser incluídas alternativas que integrem produtividade e preservação do meio ambiente.
Palavras-chave: Dejetos líquidos de suínos, eficiência de tratamento, preservação ambiental. Abstract: The present work focus on quantifying the efficiency of nutrient removal inside
liquid swines waste from stabilization ponds at FESURV's swine farm. The waste treatment becomes a way to reduce its polluting power and its considered indispensable for the sustainability of a production system. The obtained results allow to conclude that the system of serial stabilization ponds proves to be efficient with the nutrients removal. It is noteworthy that, in programs for treatment and utilization of waste from swine there must be included alternatives those integrate productivity and environmental preservation.
Key-words: Liquid swine waste, treatment efficiency, environmental preservation.
1. Introdução
A suinocultura nacional vem passando por profundas transformações de natureza tecnológica em busca do aumento de produtividade e, como decorrência, produzindo grandes quantidades de dejetos. Simultaneamente, ocorrem problemas relacionados com o destino desses efluentes, gerando uma preocupação com a poluição ambiental, considerada uma ameaça à sobrevivência dessa atividade nos grandes centros produtores.
O Brasil possui o quarto plantel de suínos do mundo que contribui de forma econômica, social e cultural para as regiões com tradição nessa atividade. No entanto, a suinocultura é considerada poluidora dos mananciais de água, do solo e subsolo e do ar. Inúmeras alternativas são apresentadas
pela pesquisa indicando caminhos com a finalidade de integrar produtividade e preservação ambiental. Por outro lado, vale ressaltar que a gestão desses dejetos no sentido de amenizar seus efeitos negativos ao
meio ambiente é complexa.
No sistema de produção de suínos, os dejetos contêm elevada concentração de elementos poluentes de água, solo e ar. Para utilização como biofertilizantes ou despejo no corpo receptor, faz-se necessário um tratamento monitorado das lagoas de estabilização até que os efluentes alcancem os níveis de concentração permitidos pela legislação ambiental vigente.
Diante desse contexto, o presente trabalho teve como enfoque quantificar a eficiência de remoção dos nutrientes contidos nos dejetos líquidos de suínos das lagoas de estabilização da granja escola da Universidade de Rio Verde (FESURV) visando à preservação do meio ambiente.
2. Revisão da literatura
A produção de suínos caracteriza-se por um sistema intensivo de confinamento, tendo como conseqüência a produção de elevada quantidade de dejetos. Esses contribuem para a degradação ambiental por meio da poluição e contaminação das águas superficiais e subterrâneas, poluição orgânica pelo nitrogênio, presença de microrganismos enteropatogênicos, poluição do ar pela emissão de odores e presença de insetos. O sistema de tratamento de dejetos de suínos constituído de lagoas naturais (estabilização) compreende as etapas apresentadas na Figura 1.
Fonte: Medri (1997) e Belli Filho et al. (2001).
Segundo Perdomo et al. (2008) a principal função das lagoas anaeróbias é reduzir a carga orgânica e facilitar o tratamento subseqüente. Com uma carga orgânica menor, utiliza-se uma lagoa facultativa indicada para águas residuárias brutas que já tenham recebido algum tratamento anterior. A lagoa facultativa remove os dejetos oriundos da lagoa anaeróbia 2. A carga orgânica e de nutrientes que sai dessa lagoa, ainda que atenda às exigências da legislação ambiental, precisa de tratamento para a depuração final. Para isso, são utilizadas as lagoas com aguapés que removem o nitrogênio, dada a sua capacidade de produção de biomassa e ramificação de suas raízes. A eficiência combinada do
decantador, lagoas anaeróbias e aguapés é a remoção de 98% dos sólidos totais, 99% da carga orgânica (DBO5), 94% de nitrogênio, 98% do fósforo total e 99,9 % de coliformes fecais. Segundo estes pesquisadores, um programa racional de controle dos dejetos visando sua utilização e evitando problemas de contaminação e poluição deve levar em conta as seguintes etapas: produção, coleta, armazenagem, tratamento, distribuição e utilização na forma sólida, pastosa ou líquida. O tratamento dos dejetos produzidos passa a ser uma maneira de diminuir o seu poder poluente e o conhecimento de cada etapa é indispensável para a sustentabilidade do sistema de produção de suínos.
Conforme Cardoso et al. (2003) citados por Sateles et al. (2007), o sistema mundialmente utilizado é a lagoa anaeróbica seguida de lagoa facultativa. Um pré-tratamento, com uso de separadores de fase (decantador), além de valorizar os dejetos para adubação, reduz os custos de tratamento, armazenamento e distribuição. O uso de um decantador para realizar a separação das fases sólida e líquida dos dejetos auxilia na operacionalização do sistema e tem como função reduzir o volume, remover a carga orgânica e de nutrientes, assim como diminuir o mau cheiro e evitar o assoreamento das lagoas.
2.1 Lagoa anaeróbica
Nesse tipo de lagoa ocorrem simultaneamente os processos de sedimentação e digestão anaeróbia, não havendo oxigênio dissolvido. No fundo, permanece um depósito de lodo e, na superfície, formam-se bolhas de gás resultantes da fermentação do mesmo.
Para Kellner & Pires (1998) as lagoas anaeróbicas são dimensionadas para receber cargas orgânicas elevadas, que impedem a existência de oxigênio dissolvido no meio líquido. Sua profundidade varia de
3,0 m a 4,5 m e o tempo de detenção do hidráulico (TDH) é inferior a 3 dias. No entanto, segundo Sperling (1996), o TDH pode variar de 3 a 6 dias. Para esse pesquisador, por não haver oxigênio dissolvido em meio líquido, a matéria orgânica presente é digerida anaerobicamente.
2.2 Lagoa facultativa
São lagoas com profundidade de 1,5 a 3 metros, referem-se à dualidade ambiental que caracteriza esse tipo de lagoa: aeróbica na superfície e anaeróbica no fundo. Durante grande parte do dia, prevalecem as condições aeróbicas em partes da coluna líquida, principalmente devido à produção de oxigênio fotossintético e a reaeração superficial. Ao anoitecer, cessada a incidência de luz solar sobre a lagoa, a produção de oxigênio, a partir da fotossíntese, é interrompida. Com isso, passa a prevalecer a condição anaeróbica na maior parte da coluna líquida. A região que ora aparece como aeróbica, ora como anaeróbica, denomina-se lagoa facultativa (KELLNER & PIRES, 1998).
2.3 Monitoramento do impacto ambiental
O sistema de produção de suínos se apresenta como um caso ambientalmente relevante para ser estudado, por envolver um tipo de poluição agrícola que pode ser considerada como representativa, em relação à aplicação da legislação vigente e/ou da falta de recursos para estimar os níveis de poluição da água, do ar e do solo. As empresas agroindustriais enfrentam uma situação complexa frente ao controle ambiental por envolver no seu sistema produtivo duas fontes de poluição: a gerada no âmbito das propriedades dos integrados e a gerada nas plantas de processamento industrial. Nesse sentido, entender como se processa o manejo ambiental dos dejetos de suínos é buscar alternativas estratégicas de sustentabilidade, no momento em que vem sendo direcionados altos recursos públicos e privados para investimentos nessa atividade em várias regiões do país (MATTIAS, 2006).
O aumento da densidade populacional de suínos, nas regiões produtoras, trouxe, como conseqüência, um aumento acentuado no volume de dejetos por propriedade, os quais, inadequadamente manejados, facilitam a proliferação de insetos e causam problemas de contaminação ambiental, destacando-se a dos solos e a deterioração da qualidade das águas de superfície e de sub-superfície (SCHERER et al, 1996).
A criação de suínos em confinamento é considerada, pelos órgãos de fiscalização ambiental, como de alto potencial poluidor de acordo com o Programa Nacional do Meio Ambiente, criado em 1992. Essa característica se deve, fundamentalmente, à composição química das dejeções desses animais, que, ao serem lançadas ao solo, em cursos ou fontes d’água sem o adequado tratamento, podem contaminá-los. Além de se tornarem impróprios ao abastecimento, os mananciais
hídricos contaminados passam a ser fonte de infecção aos seres vivos.
Cabe destacar que a Resolução Conama nº 237/1997, obriga a obtenção de licença ambiental para empreendimentos e atividades consideradas efetiva ou potencialmente causadoras de significativa degradação ambiental. Dentro dessa concepção, a criação de suínos é enquadrada como de grande potencial poluidor. Assim, o produtor pode ser responsabilizado criminalmente por eventuais danos causados ao meio ambiente e à saúde humana e animal. Dessa forma, deve-se reavaliar a aplicação de dejetos de suínos acondicionados nos locais de produção e não tratados, atentando-se sempre ao fato de que existem diversos parâmetros que devem ser levados em consideração antes de decidir sobre a sua utilização.
No que se refere ao produtor, esse necessita avaliar ou reavaliar o manejo de seu sistema de produção quanto aos desperdícios de água nos bebedouros, de ração nos comedouros, na higienização das baias e possíveis vazamentos do sistema hidráulico e, além desses fatores, deve estabelecer um programa de tratamento, distribuição e utilização desses dejetos.
2.4 Elementos químicos
Ao contrário dos fertilizantes minerais, os dejetos de suínos possuem composição química variável em função da alimentação e do manejo da água empregados na produção. Enquanto os fertilizantes minerais são formulados para as condições específicas de cada cultura e solo, os dejetos de suínos apresentam, simultaneamente, vários nutrientes que se encontram em quantidades desproporcionais em relação à capacidade de absorção das plantas.
A presença de elementos químicos com diferentes concentrações torna os dejetos de suínos um componente com alto potencial poluente e de contaminação ambiental. Para
predizer o comportamento destes em relação à possibilidade de desequilíbrio ambiental, devem ser feitos estudos a respeito do tratamento e aplicação levando-se em consideração as características locais quanto ao sistema solo-planta-dejetos.
Segundo Zardo & Lima (1999), as quantidades necessárias de minerais no organismo dos suínos são pequenas, mas suas funções são vitais para a manutenção e produção. Os minerais considerados essenciais para os suínos são o cálcio, fósforo, sódio, potássio, cloro, magnésio, ferro, enxofre, iodo, manganês, cobre, cobalto, zinco, flúor, molibdênio, selênio e cromo. Os macrominerais, que incluem cálcio, fósforo, sódio, cloro, potássio, magnésio e enxofre, geralmente têm funções estruturais como componentes dos ossos, tecidos e fluidos orgânicos e, também, intervêm na regulagem da pressão osmótica e manutenção do equilíbrio ácido básico. Participam, na sua maioria, como parte integrante de sistemas enzimáticos em uma série de processos metabólicos essenciais. Na formulação de ração para suínos, deve-se dar atenção ao cálcio, fósforo, sódio, manganês, selênio, ferro, zinco, cobre e iodo. De acordo com Basso (2003) e Berwanger (2006), vários estudos experimentais procuraram identificar e quantificar os problemas relacionados entre os dejetos de suínos que contêm esses elementos e suas conseqüências quando lançados ao meio ambiente sem o devido tratamento.
Na produção de suínos, os nutricionistas e produtores se preocupam em alcançar a máximo desempenho individual. Para isto, são formuladas e utilizadas rações considerando, principalmente, o ganho de peso, e o que é excretado pelo animal é desconsiderado sob esta ótica. Conseqüentemente, as dietas utilizadas resultam em uma quantidade excessiva de nutrientes excretados nas fezes e na urina e, como conseqüência, disponibilizadas ao meio ambiente.
Entre os elementos presentes nos dejetos, o P e o N podem se tornar problema ao atingir os mananciais de água. Outros elementos, devido a suas características físicas, como os metais pesados, podem se acumular no solo, causando toxicidade às plantas e, ainda, contaminar a cadeia trófica. Descobertas recentes apontam que metais pesados de fontes pontuais e não pontuais podem atingir sistemas aquáticos, causando lesões e/ou deformações em peixes. Os principais metais pesados presentes no solo e nos produtos utilizados na agropecuária são o Co, Cd, Cr, Cu, Fe, Hg, Mn, Mo, Ni, Pb, Sn, Zn. Ressalta-se que alguns são essenciais às plantas (Cu, Fe, Mn, Mo, Ni, e Zn), às bactérias fixadoras de N (Co e Mo) e aos animais (Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Mo e Zn) (ABREU; et al. 2002).
3. Metodologia
Para alcançar o objetivo do presente trabalho, foram coletadas amostras de dejetos líquidos de suínos (DLS) provenientes das lagoas de estabilização da Granja Escola FESURV (G.E.F.) as quais são revestidas (impermeabilizadas) com uma mistura de solo-cimento ensacado. A granja escola está situada na Zona Rural do município de Rio Verde - Goiás, distante 13 km da Rodovia BR 060, no trecho entre os municípios de Rio Verde e Jataí e, aproximadamente, 52 km de distância do centro urbano.
A altitude média do local é de 742 m, precipitação média anual de 1.710 mm, temperatura média anual de 22,5ºC e clima do tipo Aw (clima tropical semi-úmido), de acordo com a classificação de Köeppen (REIS, 1971).
O sistema de tratamento de dejetos de suínos entrou em operação em 2004, composto por quatro (4) lagoas construídas em série, sendo: duas anaeróbicas e duas facultativas.
Recebem dejetos dos galpões de gestação, creche, maternidade e terminação (ciclo
completo), dimensionadas conforme Tabela 1.
Os dejetos que chegam à estação de tratamento são misturados no tanque equalizador e, logo após, passam por uma peneira rotativa para separação de fases. Em seguida, são conduzidos às lagoas de estabilização por gravidade. Foram coletadas amostras nas seguintes datas: 07/11, 22/11, 07/12 e 18/12/2006; 09/02, 02/03, 30/03, 27/04, 30/05 e 31/08/2007 em 4 pontos: efluente da lagoa anaeróbia 1; efluente da lagoa anaeróbia 2; efluente da lagoa facultativa 3 e efluente da lagoa facultativa 4.
Depois da coleta, as amostras foram acondicionadas e encaminhadas imediatamente ao Laboratório de Análises de Solos da FESURV – Universidade de Rio Verde para quantificar a eficiência de remoção de nutrientes de cada lagoa de estabilização. Foram determinados os seguintes parâmetros: pH, quantificação das
concentrações de nitrogênio total (Nt), fósforo (P), potássio (K), cálcio (Ca), magnésio (Mg), enxofre (S), ferro (Fe), manganês (Mn), cobre (Cu) e zinco (Zn) dados em mg L-1 de cada amostra.
4. Resultados e discussão
Os resultados deste estudo correspondem aos valores médios percentuais dos parâmetros das dez amostras coletadas ao longo do tempo nas lagoas de estabilização da G.E.F., durante a operação em regime de estado estacionário de funcionamento, isto é, sem fertiirrigação.
Na Tabela 2, são apresentados os valores obtidos durante o período de estudo para as La1, La2, La3 e La4, sendo a 1 e 2 anaeróbicas e, 3 e 4 facultativas.
TABELA 2 Valores médios dos parâmetros obtidos dos efluentes durante o período de estudo de para cada lagoa.
Médias Nt (mg L-¹) P (mg L-¹) K (mg L-¹) Ca (mg L-¹) Mg (mg L-¹) S (mg L-¹) Fé (mg L-¹) Mn (mg L-¹) Cu u(mg L-¹) Zn (mg L-¹) pH Amostras La1 1.680,00 221,00 1.181,00 601,00 318,00 58,00 159,96 8,35 13,79 53,41 7,83 La 2 950,00 38,00 1.181,00 92,00 36,00 26,00 4,77 1,00 0,33 0,80 8,27 La 3 570,00 24,00 1.176,00 76,00 29,00 24,00 3,86 0,54 0,16 0,23 8,51 La 4 390,00 22,00 1.155,00 78,00 27,00 29,00 6,14 0,39 0,04 0,21 8,71 % 76,8 90,0 2,2 87,0 91,5 50,0 96,2 95,3 99,7 99,6
TABELA 1 Dimensões das lagoas de estabilização localizadas na granja escola
Parâmetro Lagoa 1 Lagoa 2 Lagoa 3 Lagoa 4
Tipo Anaeróbica Anaeróbica Facultativa Facultativa Área (m2) Profundidade útil (m) 1452 3,5 1045 3,5 3339 1,5 1666 1,5
A eficiência média de remoção de Nt das lagoas de estabilização correspondeu a 76,8% durante o período. O Nt presente nos DLS está na forma de amônio (NH4+). Nas
lagoas, o processo de digestão ou de estabilização dos dejetos é anaeróbio. O amônio se transforma facilmente em amônia (NH3). A amônia é um gás volátil,
principalmente em altas temperaturas e, como conseqüência, grande parte deste se perde no ambiente ocasionando odores desagradáveis.
O P geralmente se apresenta adsorvido na parte sólida dos dejetos, enquanto a fase líquida apresenta traços desse elemento. O emprego de maiores quantidades de água na limpeza das instalações gera maior diluição desses dejetos que contribui para uma diminuição do teor de P. Durante o armazenamento dos dejetos nas lagoas, ocorre a decantação dos materiais orgânicos para o fundo, acumulando os teores de P na parte sólida (SCHERER; et al. 1996). No presente estudo, o valor médio de redução do P alcançou 90,0%. Segundo Silva et al. (2003), o P, analogamente ao N, é um nutriente importante para o crescimento e reprodução de microrganismos que promovem a estabilização da matéria orgânica, porém o efluente rico em P pode provocar proliferação excessiva de algas quando despejado no curso d' água receptor.
Em relação ao K, esse está presente em grande parte na urina dos animais e é altamente solúvel em água, ocorre uma maior concentração desse elemento nos dejetos líquidos. Por estar dissolvido na parte líquida, não é retido nas partículas orgânicas dos dejetos que sedimentam no fundo das lagoas, com isso, as concentrações deste elemento na massa líquida são altas, não ocorrendo uma remoção significativa. Os valores médios obtidos apontam para uma eficiência de remoção de somente 2,2%.
O Ca é um nutriente que atua no funcionamento do sistema nervoso, do coração, coagulação do sangue, formação dos
ossos e dentes. Enquanto o Mg e Mn auxiliam no crescimento, reprodução e desenvolvimento ósseo. A eficiência de remoção desses nutrientes presentes nas amostras de dejetos de suínos analisadas corresponde a 87,0%, 91,5% e 95,3%, respectivamente.
O S adicionado à ração tem como função auxiliar a distribuição das proteínas pelos músculos e organismos dos suínos. O valor médio de remoção desse nutriente das lagoas de estabilização foi de 50,0%.
Resíduos orgânicos como os dejetos de suínos podem conter altas concentrações de Fe, Cu e Zn, acrescidos na alimentação, também chamados de metais pesados. A aplicação desses resíduos no solo oferece risco à saúde humana e animal pela possibilidade de contaminação da cadeia alimentar quando culturas que servem de alimento ao homem e aos animais crescerem nessas condições. A eficiência média de remoção desses metais pesados das lagoas, durante o período monitorado, foi de 96,2%, 99,7% e 99,6%, respectivamente.
De acordo com Tavares & Carvalho (1992), todas as formas de vida são afetadas pela presença de metais pesados, dependendo da dose e da forma química. Diversos são essenciais para o crescimento de todos os tipos de organismo, desde bactérias até o ser humano. A bioacumulação e a biomagnificação encarregam-se de transformar concentrações normais em concentrações tóxicas para diferentes espécies da biota e para o próprio homem.
Os valores médios referentes ao pH demonstram uma tendência de aumento durante a seqüência das lagoas. Nota-se que os valores médios são inferiores nas lagoas anaeróbias, em decorrências da acumulação de altas cargas orgânicas. A tendência de aumento ocorre devido à presença de algas que utilizam ativamente os nutrientes e produzem oxigênio, elevando o pH. Essa elevação provoca precipitação dos fosfatos, o
que auxilia explicar a redução dos teores de P.Feiden (2001) relata que os valores de pH tendem a aumentar nas lagoas facultativas, uma vez que são mais rasas e, com a
penetração da radiação solar em toda a massa de água, ocorre a elevação do oxigênio dissolvido resultante da fotossíntese.
5. Conclusão
O presente trabalho permite concluir que:
a) o sistema de lagoas de estabilização em série demonstra ser eficiente na remoção de quase todos os elementos analisados contidos nos dejetos de suínos;
b) o sistema de lagoas demonstra uma remoção e/ou sedimentação no fundo
das lagoas acima de 96% para os metais pesados;
c) o elemento potássio (K) presente nos dejetos líquidos de suínos não é removido dos efluentes das lagoas de estabilização, permanecendo praticamente com a mesma concentração ao longo de todo o sistema.
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