V Fórum Regional de Agroecologia e VIII Semana do Meio Ambiente
“Pensar Globalmente, Agir localmente e utilizar ecologicamente”
08 a 10 de novembro de 2012
7 TRATAMENTO PRIMÁRIO DE ÁGUA RESIDUÁRIA DE SUINOCULTURA COM
FIBRA DE COCO
SILVANE DE ALMEIDA CAMPOS1, MAURICIO NOVAES SOUZA2, JONAS T. LIMA3
1
Agroecóloga e especialista em Gestão Ambiental - silvaneacampos@yahoo.com.br
2 DSc em Engenharia de Água e Solo, Prof.Efetivo do IF Sudeste MG - Campus Rio Pomba-mauriciosnovaes@yahoo.com.br 3
Tecnólogo em Irrigação e Drenagem - jonnas2007@yahoo.com.br.
RESUMO: A suinocultura moderna, caracterizada pelo confinamento de animais, gera grandes volumes de águas residuárias, com alto poder poluente. Nesse contexto, torna-se essencial desenvolver tecnologias visando à minimização de seu impacto ambiental. Esse trabalho teve o objetivo de avaliar o desempenho da fibra de coco como material filtrante no tratamento primário de água residuária de suinocultura (ARS). O experimento foi conduzido no Setor de Suinocultura do Centro Federal de Educação Tecnológica de Januária-MG. O afluente e efluente foram coletados para análise física e química. A cada 100 L de efluente tratado foi coletada uma amostra, em frasco plástico de 0,5 L, totalizando 11 amostras. A fibra de coco foi eficiente na remoção em média de 75% dos sólidos suspensos, de 46% dos sólidos totais, de 51% de sólidos voláteis totais, de 35% dos sólidos fixos totais, reduziu a condutividade elétrica em torno de 20% e não foi eficiente na remoção de sólidos dissolvidos.
PALAVRAS-CHAVE: efluente, suínos, filtro orgânico, fibra vegetal.
ABSTRACT: The modern swine, characterized by confinement of animals, generates large volumes of wastewater with highly polluting. In this context, it is essential to develop technologies aimed at minimizing its environmental impact. This work aimed to evaluate the the performance of coconut fiber as filter material in the primary treatment of swine wastewater (SWW). The experiment was conducted at the Swine Sector of the Federal Center for Technological Education Januária-MG. The influent and effluent were collected for physical and chemical analysis. Every 100 L of treated effluent samples were collected in 0.5 L plastic bottle, totaling 11 samples. The coconut fiber was effective in removing an average of 75% of suspended solids, 46% of total solids, 51% of volatile solids, 35% of total solids fixed, reduced electrical conductivity around 20% and was not effective in removing dissolved solids.
KEY WORDS: effluent, pig, organic filter, vegetal fiber.
INTRODUÇÃO: A suinocultura constitui uma atividade pecuária que em escala comercial se expandiu muito nas últimas décadas, devido ao aumento da demanda de carnes e derivados do suíno (LIMA, 2007). A suinocultura moderna, caracterizada pelo confinamento de animais, gera grandes volumes de água residuária, com alto poder poluente. Quando a ARS é disposta
8 no ambiente sem tratamento, pode causar graves problemas ambientais como degradação ou destruição da flora e da fauna, e comprometer a qualidade da água e do solo (MATOS, 2008).
O uso de águas residuárias na agricultura é uma alternativa para o controle da poluição das águas superficiais e subterrâneas, disponibilização de água e fertilizantes para as culturas, reciclagem de nutrientes e aumento na produção agrícola. Entretanto, para que isso seja uma prática viável, é preciso desenvolver técnicas de minimização, tratamento e destino final dos resíduos gerados (DAL BOSCO et al., 2008, LO MONACO et al., 2011).
Pesquisas têm sido desenvolvidas com o intuito de se aplicar águas residuárias via fertirrigação nas culturas agrícolas (LO MONACO et al., 2009a, LO MONACO et al., 2011) e com a aplicação de forma localizada, torna-se necessário a execução de um tratamento primário, minimizando os riscos de entupimento dos emissores (BATISTA et al., 2007).
O tratamento primário reduz parte da matéria orgânica presente em águas residuárias. A filtração baseia-se no princípio de que um meio poroso pode reter impurezas de dimensões até menores que as dos poros da camada filtrante (BRANDÃO et al., 2003).
Como a ARS é rica em sólidos, o uso de filtros convencionais de areia não é recomendável pela rápida colmatação superficial e o impedimento do fluxo normal desse resíduo (BRANDÃO et al., 2005). Nesse caso, aconselha-se o uso de material filtrante alternativo oriundo de atividades agropecuárias devido à abundância, baixo custo de aquisição e, ainda, pode ser submetido à compostagem após seu uso em filtro orgânico (MATOS, 2008, apud LO MONACO et al., 2011).
O elevado consumo de água de coco, em alguns municípios brasileiros, gera uma quantidade enorme de casca de coco, descartada em aterro sanitário ou lixões. Esse resíduo orgânico tem sido aproveitado em diversas tecnologias e acredita-se no seu potencial como material filtrante no tratamento de águas residuárias.
O objetivo foi avaliar o desempenho da fibra de coco como material filtrante no tratamento primário de água residuária de suinocultura.
MATERIAL E MÉTODOS: O experimento foi conduzido no Setor de Suinocultura do Centro Federal de Educação Tecnológica de Januária-MG, em agosto de 2007.
A água residuária bruta, afluente, proveniente das baias com animais em terminação foi armazenada em uma caixa de polietileno de 1000 L até ser submetida à filtração (Figura 1). Coletou-se amostra desse afluente para análise física e química.
9 O tratamento primário baseou-se na filtração da ARS em filtro orgânico, formado por uma coluna de fibra de coco em um tambor de PVC, com capacidade de 200 L, cujo diâmetro era de 0,6 m e altura de 0,9 m, posicionado na vertical. Na extremidade inferior, instalou-se um flange e um registro por onde o efluente era coletado. No fundo da coluna filtrante, colocou-se uma tela de malha de 1 mm (sombrite) no orifício do flange para evitar o transporte do material filtrante junto ao efluente.
O material filtrante triturado foi acondicionado em camadas de 15 cm de espessura sob compressão de 12.490 N m-2 (pressão semelhante à exercida no pisoteio do material por uma pessoa de 70 kg), até ser atingida a altura de 70 cm.
A fibra de coco utilizada no preenchimento das colunas foi exposta ao sol por 3 dias para secagem e, em seguida, foi triturada para obter partículas de diâmetro entre 4 e 8 mm e peneirada (Figura 2).
Figura 2. (A) Secagem da fibra de coco, (B) fibra de coco triturada e (C) peneiramento da fibra de coco triturada.
Após saturação do material filtrante, abriu-se a válvula do filtro para coletar o efluente. Durante o processo de filtração, a ARS contida na caixa de armazenamento era revolvida para evitar sedimentação do material. A cada 100 L de efluente coletado das colunas filtrantes, uma amostra era retirada em frascos plásticos de 0,5 L, obtendo-se 11 amostras que foram vedadas, etiquetadas, acondicionadas em caixa de isopor com gelo e enviadas ao Laboratório de Qualidade da Água do Departamento de Engenharia Agrícola da Universidade Federal de Viçosa-MG para a realização das análises físico-químicas, conforme as recomendações no
Standard Methods (APHA et al., 2005). As variáveis avaliadas e os respectivos métodos estão
apresentados na Tabela 1.
Tabela 1 . Variáveis avaliadas e os respectivos métodos utilizados nas análises. Variáveis Metodologia
Condutividade elétrica (CE) Condutivímetro de bancada Potencial hidrogeniônico (pH) Peagâmetro de bancada Sólidos totais (ST) Método gravimétrico Sólidos suspensos (SS) Método gravimétrico Sólidos dissolvidos (SD) Diferença entre os ST e os SS
Nitrogênio total (N Total ) Processo semimicro Kjeldahl
Fósforo total (P Total ) Espectrofotometria de absorção
Sódio (Na) Fotometria de emissão chama Potássio (K) Fotometria de emissão chama Sólidos voláteis totais (S VT)
Sólidos fixos totais (SFT)
10 Como a concentração relativa (C/Co) expressa a relação entre as concentrações de saída (efluente) e de entrada no filtro (afluente), um valor de C/Co maior que 1 significa que o efluente apresenta concentração da variável em referência maior que a do afluente.
Verificou-se a correlação entre as variáveis acima e o volume filtrado, obteve-se a equação de regressão das mesmas, utilizando-se o software “Excel 2007”.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A fibra de coco inicialmente elevou a concentração de ST, mas se mostrou razoavelmente eficiente na remoção desse parâmetro a partir de 300 L de ARS filtrada, removendo em média 46% (Figura 3).
LO MONACO et al. (2004a) encontraram remoções de 60 a 70% de ST quando utilizaram a serragem de madeira no tratamento de ARS enquanto que MAGALHÃES et al. (2006) obtiveram remoção de 43 a 57% para esse material filtrante e no filtro formado com bagaço de cana-de-açúcar a redução foi de 50 a 56%.
Figura 3. Concentração relativa de sólidos totais (ST) no efluente do filtro de fibra de coco, em função do volume filtrado.
A fibra de coco se mostrou eficiente na remoção dos sólidos voláteis totais (SVT). Nos primeiros 200 L filtrados, removeu em média 51% (Figura 4). A presença dessa variável é um fator indicativo da presença de material orgânico na água residuária.
Figura 4. Concentração relativa de sólidos voláteis totais (SVT) no efluente do filtro de fibra de coco, em função do volume filtrado.
11 Nos primeiros 100 L de efluente, houve aumento na concentração de sólidos fixos totais (SFT), depois, o material filtrante removeu em média 35% desse parâmetro (Figura 5).
Figura 5. Concentração relativa de sólidos fixos totais (SFT) no efluente do filtro de fibra de coco, em função do volume filtrado.
A fibra de coco foi muito eficiente na remoção de sólidos suspensos (SS), com média de 75% (Figura 6).
MAGALHÃES et al. (2006) obtiveram remoção de 90 a 99% de SS quando utilizaram a serragem de madeira como material filtrante no tratamento de ARS e, de 81 a 96% quando aproveitaram o bagaço de cana-de-açúcar para essa finalidade.
Figura 6. Concentração relativa de sólidos suspensos (SS) no efluente do filtro de fibra de coco, em função do volume filtrado.
A fibra de coco não foi eficiente na remoção de sólidos dissolvidos (SD) da ARS (Figura 7), pois a concentração no efluente esteve, ao longo dos 700 L filtrados, acima da concentração afluente, indicando que a fibra de coco contribuiu com o aumento de SD no efluente do filtro.
Considerando que a concentração de Na e K no efluente também aumentou, deve-se creditar, pelo menos em parte, a esses dois elementos químicos o aumento nos valores dessa variável.
12 Figura 7. Concentração relativa de sólidos dissolvidos (SD) no efluente do filtro de fibra de coco, em função do volume filtrado.
Houve redução em média de 22% na condutividade elétrica (CE) ao longo do processo de filtração (Figura 8). A remoção de íons do efluente pela fibra de coco e, consequentemente, o decréscimo da salinidade, minimizará os possíveis problemas osmóticos ao solo e às plantas.
Resultados diferentes foram obtidos por LO MONACO et al. (2004b) quando utilizaram pergaminho de grãos de café para filtrar a água residuária gerada na despolpa de frutos do cafeeiro (ARC), pois durante todo o processo de filtração a CE no efluente foi maior que no afluente.
Figura 8. Condutividade elétrica (CE) no efluente do filtro de fibra de coco, em função do volume filtrado.
CONCLUSÕES: A fibra de coco foi eficiente na remoção em média de 75% dos SS, de 46% dos ST, de 51% dos SVT e em torno de 40% dos SFT.
O filtro constituído com fibra de coco não foi eficiente na remoção de SD. Houve redução em média de 22% da CE ao longo do processo de filtração.
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14 LO MONACO, P. A. V. et al. Características químicas do solo após a fertirrigação do cafeeiro com águas residuárias da lavagem e descascamento de seus frutos. Revista Irriga, Botucatu, v.14, n.3, p.348-364, 2009a.
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MAGALHÃES, M. A. et al. Operação de filtros orgânicos utilizados no tratamento de águas residuárias de suinocultura. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, Campina Grande, v.10, n.2, p.472-478, 2006.
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ANEXO
Tabela 1. Resultados das variáveis físicas e químicas da água residuária de suinocultura bruta. pH
CE mS cm-1
ST SS SD SVT SFT NTotal PTotal NaTotal KTotal
--- mg L-1 ---
