Modelos de remoção de matéria orgânica e nutrientes de águas residuárias da suinocultura em sistemas alagados construídos / Models for removal of organic matter and nutrients from swine wastewater in constructed wetland

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2009

RESUMO

Embora existam, na literatura científica, vários estudos nos quais foi avaliado o potencial uso de sistemas alagados construídos (SACs) no tratamento de águas residuárias, não há uma indicação segura de parâmetros de projeto para o dimensionamento de SACs, principalmente aqueles destinados ao tratamento de águas residuárias agroindustriais. Neste estudo, teve-se por objetivo avaliar o desempenho de SACs no tratamento das águas residuárias da suinocultura (ARS), sob diferentes taxas de carregamento orgânico (TCOA), e obter parâmetros cinéticos para dimensionamento dos SACs a serem utilizados no tratamento dessas águas, além de avaliar a capacidade de remoção de nutrientes pelas espécies vegetais neles cultivadas. Para possibilitar este estudo, foram construídos, na Área Experimental de Armazenamento e Processamento de Produtos Agrícolas, do Departamento de Engenharia Agrícola da UFV, em condições de casa de vegetação, nove tanques de 2,0 m x 0,5 m x 0,6 m, construídos de fibra de vidro e preenchidos com uma camada de 0,55 m de brita zero, mantendo-se o nível de água a 0,5 m. Nos SAC3, SAC5, SAC7 e SAC9 foi plantado o capim tifton-85 (Cynodon spp.) e nos SAC2, SAC4, SAC6 e SAC8 foi plantada a taboa (Typha latifolia). O SAC1 foi utilizado como controle, não sendo, nele, cultivada nenhuma espécie vegetal. Após um mês de implantação do experimento, iniciou-se a aplicação da ARS, proveniente do Setor de Suinocultura do Departamento de Zootecnia da UFV, nos SACs. A diferenciação na carga orgânica foi realizada com a aplicação de diferentes vazões afluentes nos SACs, que corresponderam a TCOA de 163 (SAC1, SAC2 e SAC3), 327 (SAC4 e SAC5), 460 (SAC6 e SAC7) e 561 kg ha-1 d-1 de DBO (SAC8 e SAC9), sendo os tempos de detenção hidráulica (TDH) referentes a cada TCOA, respectivamente de 11,9, 5,9, 4,2 e 3,6 dias. Para avaliação das eficiências na remoção de poluentes, foram realizadas 12 amostragens dos afluentes e efluentes dos SACs, entre os meses de abril e setembro de 2009, sendo o sistema de tratamento monitorado por um período de 120 dias. Nove das 12 amostragens foram feitas ao longo dos SACs, em pontos espaçados a cada 0,33 m do comprimento, para obtenção de coeficientes de degradação da matéria orgânica e de remoção de nutrientes, o que foi efetuado por meio de ajuste de modelos de predição de primeira ordem (REED et al., 1995); e suas variantes, tal como a proposta por BRASIL et al. (2007), LABER et al. (1999) e COOPER (1999) e por KADLEC &WALLACE (2008). Aos 60 e aos 120 dias após o início da aplicação da ARS e monitoramento dos sistemas, foram realizados os cortes dos vegetais, a fim de se avaliar a produtividade e os teores de nutrientes na parte aérea da vegetação. Quanto à remoção de matéria orgânica na forma de DBO, não foi verificada diferença estatística (p<0,05) entre os diferentes SACs, sendo que as eficiências médias de remoção variaram entre 75 e 88%. As médias de remoção de DQO e SST variaram entre 67 e 82% e 84 e 90% e diferiram entre si, a 5% de probabilidade, pelo Teste Tukey, para as diferentes taxas de carga orgânicas aplicadas (tratamentos). Houve diferença estatística entre as médias de remoção de nitrogênio nos SACs, tendo sido obtidas maiores remoções naqueles que receberam as menores cargas deste nutriente (SAC1, SAC2 e SAC3), tendo a remoção variado de 26 a 40% para as diferentes TCOA. Verificaram-se aumentos nas concentrações de nitrato e nitrito ao longo dos SACs, evidenciando a capacidade de nitrificação do meio, mesmo que pequena, nos sistemas que operaram sob as maiores TCOA. Entre as eficiências médias de remoção de fósforo, verificou-se diferença significativa (p<0,05) entre os diferentes tratamentos, sendo que estas variaram de 65 a 78%, valores que podem ser considerados satisfatórios. A taboa não se adaptou às condições de carregamento impostas aos SACs, produzindo reduzida quantidade de matéria seca (0,75 a 1,76 Mg ha-1) e apresentando completa senescência nos SAC6 e SAC8, dois dos que receberam as maiores TCOA. O capim tifton-85 apresentou bom desenvolvimento e maior produtividade de matéria seca (4,73 a 6,26 Mg ha-1), se destacando em relação à taboa na remoção de nutrientes, exceto no que se refere ao sódio. Apesar de a taboa ter apresentado maior concentração de nutrientes no tecido foliar (exceto nitrogênio e fósforo), o que pode ser atribuído à menor diluição na biomassa produzida, foi a capacidade de produção debiomassa o fator responsável pelas maiores porcentagens de remoção apresentadas pelo capim tifton-85. Em relação aos ajustes de modelos cinéticos, verificou-se que o modelo de primeira ordem e o proposto por LABER et al. (1999) e COOPER (1999) não se ajustaram bem aos dados obtidos neste trabalho, enquanto os modelos de BRASIL et al. (2007) e KADLEC &WALLACE (2008)proporcionaram bom ajuste e descreveram com precisão a cinética de remoção da matéria orgânica (DBO e DQO) e de nutrientes (NTK e P) nos sistemas avaliados, apresentando, geralmente, R2 superior a 90%.

ASSUNTO(S)

constante cinética modelagem wetlands engenharia de agua e solo kinetic constant modeling wetland

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