Tratamento das Águas Residuais dos Dejetos de Suínos com...

Tratamento das Águas Residuais dos Dejetos de Suínos

com Aguapé, um Estudo de Caso no Campus Nilo

Peçanha- Pinheiral – RJ

Claudia Maria Baronto Pereira Jorge

(LATEC/UFF)

Resumo: O trabalho vem demonstrar e avaliar um processo de tratamento de águas residuais

provenientes dos resíduos sólidos de suínos através da Fitorremediação.

Esta técnica foi implementada no Campus Nilo Peçanha no Município de Pinheiral – RJ, desde

2004, e utiliza uma lagoa de Aguapé, planta que possui características importantes e que atua

como filtro biológico de efluentes.

Análises mostram sua eficiência no complemento do tratamento de dejetos de suínos para

atender a legislação vigente.

Palavras-chaves: Resíduos Sólidos de Suínos – Fitorremediação – Aguapé

ISSN 1984-9354

IX CONGRESSO NACIONAL DE EXCELÊNCIA EM GESTÃO 20, 21 e 22 de junho de 2013

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1. Introdução

1.1- Situação Problema

A poluição ambiental provocada pelos resíduos sólidos de suínos tem sido considerada e estudada

cada vez mais intensamente tanto quanto mais exigentes tem se mostrado os órgãos ambientais e a

questão ambiental de gerenciamento de recursos hídricos, já que os dejetos comumente são

despejados nas fontes hídricas como mananciais e bacias de vários rios de importância no

abastecimento da população.

O efeito poluidor se traduz no desequilíbrio ecológico e na redução dos níveis de oxigênio

dissolvido na água, disseminação de microrganismos patogênicos e contaminação das águas

potáveis com amônia, nitratos e outros elementos tóxicos.

Os principais elementos constituintes dos dejetos de suínos que afetam as águas superficiais são:

matéria orgânica, nutrientes, sedimentos e bactérias fecais. Quanto as águas subterrâneas são

afetadas por bactéria e nitratos.

Segundo o Veterinário e o Colaborador do Projeto do Campus Nilo Peçanha, Dr. Jorge Luis

Pereira Jorge, uma solução prática que auxilia e complementa o tratamento das águas residuais

dos dejetos da suinocultura é a fitorremediação que é a capacidade de absorção das raízes das

plantas que, além de absorver águas e nutrientes que as fazem crescer, algumas espécies são

capazes de absorver do ambiente elementos poluentes, funcionando como filtros biológicos, assim

como a Aguapé.

1.2 – Justificativa

As suinoculturas têm elevados sistemas de tratamento dos dejetos de suínos, mas o produto final é

uma água residual que não atinge os padrões aceitáveis na legislação de reutilização ou descarte.

Embora o sistema de tratamento das suinoculturas seja eficiente e promova uma redução de

aproximadamente 95% da matéria orgânica nos sistemas de lagoas em série e em estações


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compactadas, alguns trabalhos de avaliação do tratamento de resíduos da suinocultura

demonstraram que o resíduo final da última lagoa não pode ser lançado em cursos d’água, pois

seus valores estão acima do permitido pela legislação ambiental vigente (Oliveira et al.,1995).

Isto leva a uma necessidade de se tratar esta água residual e de reutilizá-la em áreas disponíveis na

propriedade e que tenham capacidade de absorvê-lo de maneira a não sofrer o impacto poluidor.

Águas residuárias domésticas de concentração forte possuem demanda bioquímica de oxigênio

(DBO5) próximo a 300 mg L-1, enquanto dejetos de suínos manejados em fossa de retenção, em

unidades de crescimento e de terminação, chegam a apresentar DBO5 de 50.000 mg L-1 (Oliveira,

1993)

Nas lagoas de aguapés, as plantas aquáticas vasculares funcionam como substrato vivo para

atividade microbiológica, que promove a redução da matéria orgânica, N e P, além de metais

pesados (Pescod, 1992).

Portanto, a Fitorremediação torna-se uma tecnologia que vem complementar o tratamento das

águas residuais com o objetivo de minimizar poluentes do meio ambiente., uma vez que as plantas

removem estes contaminantes, e, principalmente, devolvendo a água em condições de ser

reintegradas.

Para se determinar a qualidade de um efluente e mensurar a sua capacidade poluente devemos

levar em consideração determinados parâmetros que sejam confiáveis e significativos. Com

relação aos dejetos de suínos os principais parâmetros usados são os seguintes:

a. Demanda química de oxigênio (DQO – mg/l): corresponde a quantidade necessária de

oxigênio capaz de oxidar quimicamente a matéria orgânica e inorgânica oxidável da água

sem a intervenção de microorganismos dada em miligramas por litro;

b. Demanda bioquímica de oxigênio (DBO – mg/l): corresponde a quantidade de oxigênio

necessária para que os microorganismos depuradores possam digerir a carga poluidora na

água. Representa uma das principais unidades de medida de poluição dos efluentes;


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c. Sólidos totais (ST – mg/l): refere-se ao conteúdo de sólidos totais e corresponde a matéria

sólida contida nos dejetos, que permanece após o processo de retirada da umidade;

d. Sólidos voláteis (SV – mg/l): caracterizam a fração de matéria orgânica, assim como o teor

de sólidos fixos indicam o teor de sólidos minerais;

e. Nutrientes, Nitrogênio total, Fósforo total e Potássio total (mg/l): a sua incidência fica

relacionada aos parâmetros exigidos na legislação para a sua emissão em efluentes.

1.3-OBJETIVO

O objetivo deste artigo é avaliar as vantagens e demonstrar o processo do uso da técnica de

Fitorremediação como complemento no tratamento de águas residuais provenientes da

suinocultura que atenda a legislação vigente de descarte e reuso.

2-Fundamentação Teórica

2.1 –Resíduos Sólidos de Dejetos de Suínos

Os dejetos dos suínos são constituídos principalmente por fezes, água de limpeza, ou higienização,

lâminas d’água para refrigeração dos animais, assim como também água desperdiçada nos

bebedouros, urina, pelos resíduos de ração e outros materiais usados na criação (Konzen, 1993).

Há uma enorme variação na produção de dejetos no que diz respeito ao volume dos mesmos,

porém esta variação se dá de acordo com o manejo e quantidade de água, temos como exemplo a

tabela nº1 que traz em termos médios esta produção de acordo com a fase produtiva do animal.


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Tabela nº 1 Produção média de dejetos nas diferentes fases produtivas dos suínos

Categoria Esterco (kg/dia) Esterco + urina

(KG/dia)

Dejetos líquidos

(litros/dia)

Suínos 25 a 100Kg 2,30 4,90 7,00

Porcas gestação 3,60 11,00 16,00

Porcas lactação +leitões 6,40 18,00 27,00

Cachaço 3,00 6,00 9,00

Leitões na creche 0,35 0,95 1,40

Média 2,35 5,80 8,60

Fonte: Oliveira et al 1993

Os dejetos podem apresentar grande variabilidade em seus componentes dependendo da

quantidade de água de sua composição

O dejeto líquido dos suínos contém matéria orgânica, nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio, sódio,

magnésio, manganês, ferro, zinco, cobre e outros elementos incluídos nas dietas dos animais.

A legislação do Conselho Nacional de Meio Ambiente (CONAMA), Resolução 430/2011 dá os

parâmetros e padrões de lançamentos de efluentes em águas superficiais trazendo a noção de

efeitos toxicológicos a organismos aquáticos, e estabelece que: “Demanda Bioquímica de

Oxigênio (DBO 5 dias a 20°C): remoção mínima de 60%”, e a Resolução 357/2005, “efluentes de

qualquer fonte poluidora somente poderão ser lançados, direta ou indiretamente, nos corpos de

água, após o devido tratamento e desde que obedeçam às condições, padrões e exigências

dispostos nesta Resolução e em outras normas aplicáveis”.

2.2- A Fitorremediação

A Fitorremediação é uma técnica que utiliza plantas para auxiliar no tratamento de águas

poluídas, de solos e em alguns casos até mesmo do ar.


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As plantas absorvem, através das suas raízes, água e os nutrientes que as fazem se desenvolver, e

determinadas espécies tem a capacidade de extrair do ambiente elementos poluentes, atuando,

portanto, como filtro biológico.

"A planta tem um papel fundamental de se estabelecer nesses locais, absorver os poluentes e

incorporá-los à sua biomassa. Esse é um processo natural de fitorremediação. A gente pode

aumentar esse poder das plantas, colocando espécies mais específicas, que aturem melhor a

bioacumulação desses poluentes. Muitas plantas que o produtor rural já cultiva em sua

propriedade podem ser usadas na fitorremediação. Para a descontaminação da água, temos o

junco, o aguapé, o lírio-do-campo, entre outras " (Silvio Tavares, 2010)

2.3 - A Aguapé e suas Propriedades

A aguapé (Eichornia crassipes) também chamado de Baronesa, Gigoga, Jacinto D’Água, etc. é

uma planta aquática, flutuante, nativa da América do Sul que se distribui de forma bastante ampla

nas regiões dos trópicos. Tem uma enorme capacidade de se proliferar, durante todo o ano,

produzindo grande quantidade de biomassa numa velocidade espantosa de uma tonelada por

hectare por dia. Para garantir a sua sobrevivência é capaz de extrair os nutrientes dissolvidos nos

cursos d’água filtrando através de sua raízes fibrosas o material particulado dispersos, absorve

também metais pesados como prata, chumbo, cádmio, mercúrio entre outros. Esta planta também

promove a oxigenação da água, tanto pelas suas partes aéreas, quanto pela ação bioquímica das

bactérias que formam um complexo ecossistema na sua rede radicular, segundo a pesquisadora

Carmem Lucia Roquete Pinto do Instituto Nacional de Tecnologia (INT).


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Foto nº1 Aguapé na lagoa de fitorremediação com destaque para sua rede radicular.

No entanto, até a década de 1940, a Aguapé era considerada uma praga, suas propriedades só

foram descobertas através de um estudo feito pela NASA (National Aeronautics and Space

Administration) quando houve a necessidade de se fazer a limpeza de uns canais fluviais nos

Estados Unidos que estavam tomados pela planta, quando pesquisadores desta instituição

começaram a estudar a planta, que até então era considerada apenas uma praga. A partir destes

estudos começou a se descobrir e a entender melhor suas propriedades.

Devido a sua enorme capacidade de proliferar e produzir biomassa, passou a ser considerado a

necessidade de se manejar as plantas, não sendo recomendado o seu uso em grandes lagoas,

apenas em tanques onde se possa retirar o excesso de plantas, de forma mais fácil, de tempos em

tempos, para que não ultrapasse mais de 70 plantas por m2. Que é a concentração ideal de plantas

para que não atrapalhe a oxigenação da água com a cobertura do espelho d’água, segundo relato

da pesquisadora e os estudos da NASA.


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Pescod (1992) informa que uma das alternativas ecológicas mais usadas em vários países do

mundo emprega o aguapé como agente fitodepurador. Para Manfrinato (1989) isto se deve às

características desejáveis apresentadas por esta planta, podendo-se citar: 1) grande velocidade de

desenvolvimento, em águas poluídas; 2) alta capacidade de absorver metais pesados; 3) grande

eficiência na redução da DBO de águas poluídas, e 4) alta demanda por nutrientes, como o

nitrogênio e o fósforo.

Nas lagoas de aguapés, as plantas aquáticas vasculares funcionam como substrato vivo para

atividade microbiológica, que promove a redução da matéria orgânica, N e P, além de metais

pesados (Pescod, 1992).

3- Um Estudo de Caso no Campus Nilo Peçanha (CANP)

3.1 -A suinocultura no Campus Nilo Peçanha (CANP) do IFRJ

A Suinocultura do CANP funciona como unidade de ensino e produção (UEP) tendo como

objetivo servir de laboratório para aulas práticas e também como área de demonstração de

tecnologias de produção para atender a produtores da região. Conta no momento com 25 matrizes,

num plantel de 200 animais em média e pretende se estabilizar com 60 matrizes e uma produção

quinzenal de 50 leitões em média.

3.2 Metodologia do Tratamento das Águas Residuais dos Dejetos de Suínos

Segundo o Veterinário e Colaborador do Projeto, Dr. Jorge Luis, o tratamento do efluente líquido

é feito por decantação, primeiramente de forma anaeróbica no fundo das lagoas facultativas e

posteriormente de forma aeróbica na superfície das mesmas quando em contato com o oxigênio.

Seguindo o fluxo o efluente será conduzido às lagoas rasas contendo aguapé para que possa ser

feita a fitorremediação.

Quadro nº1 esquema gráfico do sistema de tratamento de dejetos da UEP de suinocultura do

CANP – IFRJ


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No quadro nº1 podemos observar um esquema do sistema de tratamento, onde vemos a disposição

dos tanques de retenção de sólidos e os demais tanques de decantação e tratamento anaeróbico, as

lagoas facultativa aeróbicas onde o efluente é tratado até fluir para o último tanque , quando este é

submetido a fitorremediação através de plantas aquáticas da espécie Eichornia crassipes – Aguapé.

Foto nº2 vista da lagoa de fitorremediação

A Aguapé irá promover, além da retenção dos sólidos em suspensão, como também a retirada de

metais pesados que possam estar dissolvidos na água, como é capaz de promover a retirada de

fosfatos e nitratos também dissolvidos no efluente. Através do sistema radicular que tem a forma

de cabeleira faz a filtragem mecânica dos sólidos em suspensão. No final do sistema de tanques

está localizado um filtro biológico construído em alvenaria, que possui dois fundos, onde um está

suspenso cerca de 10 cm do outro e possui orifícios que permitem a passagem da água o segundo é

impermeável. Este filtro de concreto promoverá uma filtragem ascendente. O fundo suspenso tem

a função de impedir que as pedras e areia filtrante impeçam o fluxo de água e também promove

um espaço para que os microrganismos se desenvolvam e façam também o tratamento biológico

da água. Após a filtragem a água ficará armazenada em um tanque onde poderá ser bombeada para

outra caixa de água para ser reusada nas lâminas d’água da suinocultura.


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O efluente após passar pelos tanques com aguapé é conduzido por um tubo vaso comunicante para

o filtro biológico ascendente. Este tubo desce até o fundo do filtro que contendo pedra brita grossa

nº 4( com 5 cm de diâmetro) brita fina nº 0, areia e carvão, promoverá além da filtragem

mecânica, também uma filtragem biológica através de microrganismos localizados no fundo do

mesmo. O Filtro é constituído por dois fundos onde um é perfurado permitindo a passagem do

efluente de forma homogênea e colocado acima do outro cerca de 10cm. O outro é vedado não

permitindo a saída do efluente, armazenando os microrganismos que proliferam neste espaço e

promovem a filtragem biológica. A água após este processo percorre um caminho ascendente

passando pelas camadas de pedra, areia e carvão até sair por outro tubo para armazenamento em

outro tanque, onde fica estocada a espera de ser bombeada para uma caixa localizada próxima do

galpão de engorda, para ser reutilizada nas lâminas d’água. Os detalhes deste filtro biológico pode


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ser visto na figura nº

abaixo:

Figura nº1 esquema gráfico do filtro anaeróbico

Após este processo, poderá ser feito uma análise da vazão do efluente nos tanques através do

método direto, onde se pode ser medido através de um recipiente com volume conhecido.

O método volumétrico direto para determinação de vazão consiste em determinar o tempo que a

água levará para encher um recipiente de volume conhecido. sendo a vazão então determinada

pela equação: Q = V / T. Onde Q representa a vazão dada em litros por segundo (l/s), V o volume

do recipiente em litro (l) e T o tempo necessário para encher o recipiente e dado em segundos.


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De acordo com Bernardo, Soares e Mantovani (2009), o método volumétrico direto é um método

simples e adequado para medições de vazões até 1 litro por segundo, o qual fornece boa precisão

quando o tempo medido for de pelo menos 20 segundos e se emprega a ao menos três repetições

por medição. Com estes dados pode-se fazer o monitoramento deste efluente através de cinco

pontos diferentes no seu fluxo. São coletadas águas nestes pontos onde fazem a análise da

demanda química de oxigênio, sólidos totais, pH e temperatura do efluente.

Após estes processos de tratamento de águas residuais, amostras deverão ser coletadas e

analisadas a fim de serem comparadas com o que diz a legislação na resolução do CONAMA

357/2005 e 430/2011, quanto a emissão de efluentes.

4-Resultado

Através de uma avaliação do Tratamento de Efluentes da Suinocultura do IFRJ – Campus Nilo

Peçanha, amostras foram coletadas desde o início do tratamento dos dejetos de suínos, ou seja,

em diferentes estágios de tratamento.

No quadro abaixo, o resultado é comparativo da primeira lâmina com a última, após o

tratamento com o Aguapé.

R

E

S

U

L

T

A

D

O

pH Turbidez

(NTU)

Nitrogênio

Amoniacal

(mg/L)

DQO

(mg

O2/L)

5DBO20

(mg/L)

Sólidos

Sedimentáveis

(mL/L)

Amostra

Lâmina

D’agua

7

2715

1.960

2.329,13

603

220

Amostra

Após

Lagoa de

6

109

19,6

35,28

211,5

Não detectado


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Aguapé

Eficiência

95%

99%

98,49%

64,90%

100%

De acordo com o resultado das amostras o tratamento mostra-se eficiente quanto à remoção de

materiais biodegradáveis e não biodegradáveis, nitrogênio amoniacal e turbidez.

Apresentou também que atende a Resolução CONAMA 430/2011, referente a remoção da DBO,

com eficiência acima da recomendação, 60%, lançamento de Nitrogênio amoniacal com limite de

20mg/L e Sólidos sedimentáveis com limite de 1mL/L.

5-Conclusão

O tratamento de águas residuais com Aguapé só será eficiente, cumprindo todas as etapas de

tratamento do efluente líquido nos tanques e lagoas de tratamento aeróbico e anaeróbico,

conforme nos foi demonstrado pelo Dr. Jorge Luis.

Após todo este processo, a utilização da Fitorremediação com Aguapé no tratamento de águas

residuais da suinocultura mostrou-se eficiente, atendendo a legislação vigente.

A água retida no tanque de fitorremediação poderá ser usada também para fértil irrigação nas áreas

adjacentes aos tanques usadas como capineiras e pasto para os animais, antes mesmo de passar

pelo filtro de pedregulho, areia e carvão.

6- Referências:

BERNARDO, S.; SOARES, A. A.; MANTOVANI, E. C. Manual de irrigação. 8. ed. Viçosa:

Ed. UFV, 2009. 625 p.


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DIAS, Carlos. Fitorremediação: uso de plantas para descontaminação ambiental. Disponível em:

<http://hotsites.sct.embrapa.br/prosarural/programacao/2010/fitorremediacao-o-uso-de-plantas-

para-descontaminacao-ambiental. Acesso em: 5 mar. 2013.

KONZEN, E. A. Manejo e utilização de dejetos suínos. Concórdia: EMBRAPA; CNPSA,1983.

32 p. (Circular Técnica, 6).

MANFRINATO, E.S. Avaliação do método edafo-fitodepuração para tratamento preliminar

de águas. 98 f. Dissertação (Mestrado)- Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, USP,

1987.

MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE. Conselho Nacional do Meio Ambiente. Resolução n. 357,

de 17 de março de 2005. Disponível em:

<http://www.mma.gov.br/port/conama/res/res05/res35705.pdf>. Acesso em: 27 fev. 2013.

MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE. Conselho Nacional do Meio Ambiente. Resolução n. 430,

de 13 de maio de 2011. Disponível em:

<http://www.mma.gov.br/port/conama/legiabre.cfm?codlegi=646>. Acesso em: 3 mar. 2013.

OLIVEIRA, P. A. V. de (Coord.). Manual de manejo e utilização de dejetos de suínos.

Concórdia: EMBRAPA; CNPSA, 1993. 188 p. (Documentos, 27).

PESCOD, M. B. Wastewater treatment and use in agriculture. FAO irrigation and drainage

paper 47. Rome, FAO, 1992. Disponível em: <

http://www.fao.org/docrep/T0551E/T0551E00.htm>. Acesso em: 8 mar. 2013.

______; HIGARASHI, Martha Mayumi. Unidade de compostagem para o tratamento dos

dejetos de suínos. Concórdia:

EMBRAPA Suínos e Aves, 2006. Projeto de controle da degradação ambiental decorrente

da suinocultura em Santa Catarina.

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http://www.fao.org/docrep/T0551E/T0551E00.htm

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