EFICIÊNCIA DE UM SISTEMA DE FILTRAÇÃO MECÂNICA
ASSOCIADO À UM FILTRO DE MACRÓFITAS ENRAIZADAS NO
TRATAMENTO DE EFLUENTES DE AQUICULTURA
Felipe Aparecido Gabriel de Miranda (Bolsista PIBITI/CNPq), Atanásio Alves do Amaral,
Elziane Favoreto Alves, Érikson da Costa Nogueira, Lucas Pedro Gonçalves Junior
1
Seção de Aquicultura, Campus de Alegre
Instituto Federal do Espírito Santo - Ifes
2
Departamento de Zootecnia, Centro de Ciêncas Agrárias
Universidade Federal do Espírito Santo - UFES
[email protected], [email protected], [email protected], [email protected],
[email protected]
Resumo - O presente trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência de um sistema de filtração mecânica
associado a um leito cultivado com macrófitas enraizadas no tratamento de efluentes de aquicultura. Amostras
do efluente foram coletadas quinzenalmente, antes e depois de passar pelo sistema de filtração. Os seguintes
parâmetros foram analisados: turbidez, temperatura, oxigênio dissolvido, pH, alcalinidade, dureza, demanda
bioquímica de oxigênio, amônia, nitrito, nitrato e ortofosfato. O sistema de filtração foi eficiente na remoção de
todos os parâmetros analisados, exceto a demanda bioquímica de oxigênio, mostrando maior eficiência na
remoção do nitrato e da turbidez. Quanto à demanda bioquímica de oxigênio, há necessidade de ajustes, para
melhor desempenho do sistema de filtração.
Palavras-chave: Efluentes de aquicultura, filtros combinados, filtro mecânico, biofiltro.
Abstract - This study aimed to evaluate the efficiency of a mechanical filtration system associated with a bed
planted with rooted macrophytes in the treatment of effluents from aquaculture. Samples of effluent were
collected every two weeks, before and after passing through the filtration system. The following parameters were
analyzed: turbidity, temperature, dissolved oxygen, pH, alkalinity, hardness, biochemical oxygen demand,
ammonia, nitrite, nitrate and orthophosphate. The filtration system was efficient in removing all parameters,
except the biochemical oxygen demand, indicating greater efficiency in the removal of nitrate and turbidity. As
for the biochemical oxygen demand, need to adjust the filtration system for best performance.
Key-words: Effluents from aquaculture, combined filters, mechanical filters, biofilters.
INTRODUÇÃO
O crescimento da atividade de cultivo de organismos aquáticos, ocorrido nos últimos
anos, contribuiu para a tomada de consciência, por parte dos pesquisadores e dos produtores,
sobre a necessidade de manter o padrão de qualidade da água no ambiente do cultivo, visando
à saúde dos organismos cultivados e ao aumento da produtividade. Os órgãos de fiscalização
ambiental, por sua vez, tornaram-se mais exigentes quanto à qualidade do efluente devolvido
aos corpos de água naturais, criando leis específicas para garantir a preservação da qualidade
da água no ambiente natural.
Na aquicultura, a deterioração da qualidade da água se deve à eutrofização, resultante
da introdução de grande quantidade de matéria orgânica [15]. As chuvas, os fertilizantes e a
decomposição microbiana de compostos nitrogenados são as principais fontes de nutrientes
em sistemas de cultivo [13]. Os sistemas de criação muitas vezes apresentam altas densidades
de estocagem e a grande quantidade de efluentes gerados quase sempre é despejada nos leitos
dos rios sem passar por nenhum tipo de tratamento. Como consequência ocorre a
contaminação e a eutrofização dos ecossistemas aquáticos adjacentes [3].
Sistemas combinados de filtro mecânico e biofiltro são eficientes no tratamento de
efluentes de piscicultura [15] [17], suinocultura [10] e esgoto doméstico [16]. As macrófitas
absorvem intensamente os nutrientes [7] [8] e o filtro mecânico diminui a quantidade de
sólidos suspensos. Tais sistemas são de baixo custo, portanto acessíveis aos pequenos
produtores, constituindo-se em uma alternativa viável para o tratamento de efluentes, em
pequenas propriedades rurais.
Esse trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência de um sistema de filtração
constituído por um filtro mecânico associado a um filtro de macrófitas enraizadas, no
tratamento de efluentes da aquicultura.
METODOLOGIA
O sistema de tratamento, constituído por um filtro mecânico de fluxo lento seguido de um
filtro de macrófitas enraizadas do gênero Typha (taboa), foi instalado próximo a uma lagoa
que recebe o efluente dos viveiros de aquicultura do Ifes – Campus Alegre. A água, captada
da lagoa por uma mangueira de borracha, foi transferida para uma caixa de fibrocimento e,
desta, para mais duas caixas de fibrocimento interligadas em série, onde foram instalados os
filtros. O fluxo de água através do sistema de filtração, mantido constante durante o período
experimental, foi calculado para um tempo de residência médio de 15 dias [11]. Um modelo
do sistema de filtração é apresentado na Figura 1.
Figura 1: Modelo de sistema de filtração
Fonte: IPEMA (2006)
Para a montagem do filtro mecânico, sobre o sistema de drenagem foi distribuída uma
camada de 10 cm de brita n.º 3 que foi coberta com uma camada de casca de arroz e coberta
por uma terceira de areia grossa. A espessura total do meio filtrante foi de 60 cm. Para a
montagem do filtro de macrófitas, sobre o sistema de drenagem foi distribuída uma camada de
10 cm de brita n.º 3, coberta com uma camada de casca de arroz, areia grossa (2 mm) e brita
n.º 3, em proporções iguais. Nessa caixa foram colocadas macrófitas (Tipha sp.) em fase
inicial de desenvolvimento.
Amostras do efluente foram coletadas quinzenalmente, antes e depois de passar pelo
sistema de filtração. Os parâmetros analisados foram: temperatura (termômetro), pH
(peagômetro), e turbidez (turbidímetro); oxigênio dissolvido (OD), alcalinidade e dureza, por
titulometria; amônia, nitrito, nitrato e ortofosfato, por espectrofotometria. As análises foram
realizadas no Laboratório de Ecologia Aquática e Produção de Plâncton (LEAPP) do Ifes Campus de Alegre, conforme a metodologia descrita no Standard methods for the
examination of water and wastewater [2].
RESULTADOS
Observou-se a redução da temperatura, do OD, do pH, da turbidez e dos nutrientes (N e
P), após a passagem da água pelos filtros. Em relação ao OD, o fato pode ser explicado pela
redução da velocidade da água, ao passar pelo filtro, associada à presença de matéria orgânica
no meio e à falta de ventilação. Quanto ao pH, a redução pode ser explicada pela ação dos
processos de oxidação biológica, que ocorrem nos biofiltros (Duarte, Pereira e Ceballos,
2001). A DBO5 permaneceu constante e houve ligeiro aumento da alcalinidade e da dureza da
água. Os valores dos parâmetros físicos e químicos da água, antes e depois de passar pelo
sistema de filtração, encontram-se na Tabela 1.
Tabela 1: Eficiência do sistema de filtração
parâmetro
temperatura (ºC)
OD (mg/L)
DBO5
pH
alcalinidade (mg CaCO3/L)
dureza (mg CaCO3/L)
turbidez (UNT)
amônia (mg/L)
nitrito (mg/L)
nitrato (mg/L)
ortofosfato (mg/L)
entrada
28,6
6,0
0,6
8,1
11,0
7,6
45,1
0,099
0,006
0,501
6,95
saida
27,8
5,0
0,6
7,2
14,1
9,0
14,1
0,054
0,005
0,006
1,33
redução (%)
2,8
16,7
0,0
11,1
68,7
45,5
16,7
98,8
80,9
DISCUSSÃO E CONCLUSÕES
A eficiência da taboa pode variar de 1,64% a 87% para o nitrogênio e de 4,94% a 54%
para o fósforo [4] [12]. Essa grande variação está intimamente ligada a fatores químicos,
físicos e biológicos, que são diferentes em cada região. No presente trabalho, a taboa
apresentou eficiência maior do que a descrita em literatura, na redução do nitrato (98,8%) e do
ortofosfato (80,9%). O nitrato e o ortofosfato são as principais formas de nitrogênio e de
fósforo absorvidas pelas plantas [6] [14]. Algumas plantas absorvem mais fósforo do que
necessitam para o crescimento, armazenando-o para utilizar mais tarde. Essa absorção de
fósforo em excesso chama-se consumo luxuriante [13] e pode ser o que aconteceu com a
taboa, nesse experimento.
Não é esperada nenhuma ação do sistema de filtração sobre a alcalinidade e a dureza da
água, que são influenciadas pelas características do solo [1] [14]. Essas variáveis
apresentaram ligeiro aumento, que precisa ser estudado. Talvez o material do filtro mecânico
tenha liberado carbonato na água, contribuindo para o aumento dessas variáveis, mas não se
pode fazer nenhuma afirmação a respeito.
A redução da turbidez deve estar relacionada ao filtro mecânico, que retém os sólidos
em suspensão. Entretanto não houve redução da DBO, o que indica a necessidade de ajuste do
sistema de filtração, para que o uso seja recomendado.
A eficiência de filtros com macrófitas depende de várias características do sistema,
como tempo de residência da água no sistema, velocidade de vazão, características do efluente
e adaptação das macrófitas utilizadas [9]. No caso desse experimento é necessário verificar a
quantidade de plantas utilizada, a espessura do meio filtrante e o tempo de residência da água.
AGRADECIMENTOS
Ao CNPq, pela bolsa de iniciação em desenvolvimento tecnológico e inovação.
REFERÊNCIAS
[1] ALBANEZ, J. R.; MATOS, A. T. Aqüicultura. In: MACEDO, J. A. B. Águas & águas. 3.
ed. Belo Horizonte: CRQ-MG, 2007. (Suplemento disponível on line)
[2] AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION (APHA). Standard methods for
examination of water and wastewater. 21. ed. Washington, D.C.: APHA, AWWA, WEF,
2005.
[3] BOYD, C. E.; QUEIROZ, J. Manejo do solo e da qualidade da água em viveiro para
aquicultura. Trad.: Eduardo Ono. Campinas: ASA, 1997.
[4] BRASIL, M. da S.; MATOS, A. T. de; SOARES, A. A. Plantio e desempenho fenológico
da taboa (Thypha sp.) utilizada no tratamento de esgoto doméstico em sistema alagado
construído, Eng. Sanit. Ambient., v. 12, n. 3, jul/set, p. 268-272. 2007.
[5] DUARTE, M. A. C.; PEREIRA, E. H. N.; CEBALLOS, B. S. O. Avaliação comparativa
da eficiência de três sistemas de tratamento de esgoto doméstico em Natal – RN. In:
CONGRESSO INTERAMERICANO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL,
21. João Pessoa, 2001. ANAIS... João Pessoa: PB/ABES, 2001.
[6] ESTEVES, F. A. Fundamentos de Limnologia. 2. ed. Rio de Janeiro: Interciência, 1998.
[7] GENTELINI, A. L. Tratamento de efluente de piscicultura orgânica utilizando macrófitas
aquáticas Eichhornia crassipes (Mart. Solms) e Egeria densa (Planchon.). Disssertação
(Mestrado em Engenharia Agrícola) - Programa de Pós-Graduação de Engenharia Agrícola.
Maringá: Universidade Estadual do Oeste do Paraná, 2007.
[8] GENTELINI, A. L.; GOMES, S. D.; FEIDEN, A.; ZENATTI, D.; SAMPAIO, S. C.;
COLDEBELLAS, A. Produção de biomassa das macrófitas aquáticas Eichhornia crassipes
(aguapé) e Egeria densa (egeria) em sistemas de tratamento de efluente de piscicultura
orgânica. Semine: Ciências Agrárias, Londrina, v.29, n.2, p.441-448, abril/junho, 2008.
[9] HERNARES, M. N. P. Utilização de macrófitas aquáticas flutuantes no tratamento de
efluentes de carcinicultura. Dissertação (Mestrado em Aquicultura) – CAUNESP,
Universidade Estadual Paulista – Campus de Jaboticabal, Jaboticabal, 2008.
[10] HUSSAR, G. J. Avaliação do desempenho de leitos cultivados no tratamento de
águas residuárias de suinocultura. 2001. 118f. Dissertação (Mestrado em Engenharia
Agrícola) - FEAGRI, Universidade Estadual de Campinas, 2001.
[11] HUSSAR, G. J.; PARADELA, A. L.; JONAS, T. C.; RODRIGUES, J. P. Tratamento de
água e de tanque de piscicultura através de leitos cultivados de vazão subsuperficial: análise
da qualidade física e química. Eng. Ambient., v. 2, n. 1, p. 046-059, jan/dez. 2005.
[12] MARTINS, A. P. L.; REISSMANN, C. B.; FAVARETTO, N.; BOEGER, M. R. T;
OLIVEIRA, E. B. Capacidade da Typha dominguensis na fitorremediação de efluentes de
tanques de piscicultura na Bacia do Iraí. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e
Ambiental, v.11, n.3, p.324–330. 2007.
[13] PÁDUA, D. M. C. Fundamentos de piscicultura. 2. ed. Goiânia: Ed. da UCG, 2001.
[14] SIPAÚBA-TAVARES, L. H. Limnologia aplicada à aqüicultura. Jaboticabal: FUNEP,
1995.
[15] SIPAÚBA-TAVARES, L. H. Utilização de biofiltros em sistemas de cultivo de peixes.
Informe Agropecuário, Belo Horizonte, v. 21, n. 203, p. 38-43, mar./abr. 2000.
[16] VAN KAICK, T. S. Estação de tratamento de esgoto por meio de zona de raízes: uma
proposta de tecnologia apropriada para saneamento básico no litoral do Paraná. 2002. 128 f.
Dissertação (Mestrado em Tecnologia) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná,
Curitiba. 2002.
[17] ZANIBONI FILHO, E. O impacto ambiental de efluentes da piscicultura. In: SIMPÓSIO
SOBRE MANEJO E NUTRIÇÃO DE PEIXES, 3. Campinas, 1999. Anais... Campinas:
Colégio Brasileiro de Nutrição Animal. 1999. p. 1-14.