III SIMPÓSIO INTERNACIONAL SOBRE GERENCIAMENTO DE
RESÍDUOS AGROPECUÁRIOS E AGROINDUSTRIAIS
12 A 14 DE MARÇO DE 2013 – SÃO PEDRO - SP
EFEITO DA PROFUNDIDADE NA REMOÇÃO DE NUTRIENTES EM LAGOAS
DE MATURAÇÃO TRATANDO EFLUENTE DE SUINOCULTURA
1*
1
1
Ana Cristina Araujo Pinto ; Luciano dos Santos Rodrigues ; Israel José da Silva , Bruna
1
1
1
Coelho Lopes ; Sarah Antonieta de Oliveira Verissimo ; Marianna Rosa Resende
1
Universidade Federal de Minas Gerais – UFMG, Belo Horizonte – Minas Gerais – Brasil.
*[email protected]
RESUMO: Uma série de três lagoas de maturação antecedidas por uma lagoa facultativa,
foram utilizadas para tratar o efluente de dois reatores anaeróbios (reator anaeróbio
compartimentado e reator UASB) em série de uma suinocultura. As lagoas de maturação
foram trabalhadas em três profundidades distintas: 0,40 m, 0,60 m e 0,80 m objetivando
avaliar qual melhor profundidade para remoção de nitrogênio e fósforo. Os parâmetros
analisados foram: nitrogênio amoniacal (N-am.); nitrogênio total Kjeldahl (NTK); nitrato
(NO3-); nitrogênio total (Nt); fósforo total (Pt). Nas três profundidades as lagoas foram
eficientes na remoção de fósforo, mas não de amônia.
Palavras-chave: lagoas de maturação, profundidade, nutrientes.
EFFECT OF DEPTH ON NUTRIENTS REMOVAL IN MATURATION PONDS
TREATING SWINE EFFLUENT
ABSTRACT: A series of three maturation ponds preceded by a facultative pond were
used to treat the swine effluent of two anaerobic reactors (anaerobic baffled reactor and
uasb reactor) in series. the maturation ponds were worked in three different depths: 0,40
m, 0,60 and 0,80 m, for evaluate the best depth for the removal of nitrogen and
phosphorus. The parameters analyzed were: ammonia (N-am.), Kjeldahl nitrogen (TKN),
nitrate, total nitrogen (N) total phosphorus (P), The three depths were efficient for
removing phosphorus, but not ammonia.
Keywords: maturation ponds, depth, nutrients.
INTRODUÇÃO
Os dejetos de suínos apresentam grande concentração de matéria orgânica,
nutrientes, minerais e vários compostos oriundos de sua alimentação. Esses constituintes
podem levar a sérias consequências quando lançados no solo ou em corpos d’água sem
qualquer tratamento e controle como eutrofização de lagos e represas, morte de peixes,
problemas de odor, doenças em seres humanos e animais, contaminação e saturação do
solo.
As elevadas concentrações de nutrientes presentes no efluente de suinocultura
costumam ser uma grande vantagem quando utilizado para fertirrigação, não se
objetivando a remoção destes no sistema de tratamento. No entanto, quando o efluente é
lançado em algum corpo receptor, a remoção do nitrogênio e do fósforo é fundamental
para evitar problemas ao ambiente e à saúde do homem e de animais.
Segundo Cavalcanti et al. (2001), lagoas convencionais não apresentam ambiente
adequado para remoção de nutrientes, sendo necessário criar condições favoráveis
através do consumo biológico de CO2, elevando o pH das lagoas, permitindo a remoção
por processos físicos e químicos. O nitrogênio pode ser removido fisicamente da fase
líquida por dessorção, por meio do desprendimento de gás amônia (NH3), que é a forma
nitrogenada predominante em valores elevados de pH. Uma remoção significativa de
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fósforo só é possível mediante a precipitação de sais insolúveis de fosfato, tais como
apatita e a estruvita.
A associação de pré-tratamento anaeróbio com lagoas de polimento é indicada
quando se pretende remover nitrogênio e fósforo do efluente final, em função das
condições favoráveis de pH (Van Haandel e Lettinga, 1994; Cavalcanti et al., 2001). A
menor produção de co2 devido à baixa carga orgânica, associada à maior atividade de
fotossíntese que o consome, pode resultar em elevado valor de ph (até 9 ou mais) nas
lagoas de polimento, favorecendo a formação de amônia molecular que pode se
desprender da fase líquida o que ira favorecer a maior concentração de íon fosfato e a
sua precipitação na forma de fosfato de cálcio (kato e florencio, 2001).
Esse trabalho tem como objetivo avaliar a eficiência de remoção de nutrientes com
as lagoas de maturação operando em três diferentes profundidades (0,40 m, 0,60 m e
0,80m).
MATERIAL E MÉTODOS
O trabalho foi realizado nas instalações da suinocultura da Fazenda Experimental
da Escola de Veterinária da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), localizada no
município de Igarapé, Minas Gerais. A fazenda possui uma granja de ciclo completo com
40 matrizes.
O sistema de tratamento constitui-se de tratamento preliminar composto por uma
peneira com furos de seção circular de 3,0 mm de diâmetro para retenção de sólidos
sedimentáveis, e de tratamento secundário, em escala real, constituído de um reator
anaeróbio compartimentado (RAC) seguido de um reator UASB.
O sistema em escala piloto compõe o tratamento terciário, constituído a partir do
efluente do reator UASB, formado por uma lagoa facultativa de dimensões 2,00 x 4,00 x
1,10 m, e por três lagoas de maturação com dimensões 3,00 x 0,60 m cada, operadas
com as profundidades de 0,40 m, 0,60 m e 0,80m.
O trabalho foi dividido em três fases separadas em função das diferentes
profundidades das lagoas de maturação, como pode ser observado na Tabela 1. As
alturas foram distintas para verificação do comportamento das lagoas em cada fase,
sendo que, consequentemente, o TDH também foi alterado.
Os parâmetros analisados foram: nitrogênio amoniacal (N-am.); nitrogênio total
Kjeldahl (NTK); nitrato (NO3-); nitrogênio total (Nt); fósforo total (Pt).
As análises foram realizadas conforme descrito no Standard Methods for the
Examination of Water and Wastewater (APHA/ AWWA /WEF, 2005).
RESULTADOS E DISCUSSÃO
As concentrações médias iniciais (Tabela 2) de amônia variaram de 202 a 268 mg
L-1, se elevando nos reatores anaeróbios pela amonificação. Nas lagoas as
concentrações de N-am. diminuíram, provavelmente em função da nitrificação, pois as
concentrações de nitrito e nitrato se elevaram nestes reatores. A volatilização também
pode ter ocorrido, mesmo com as lagoas não tendo valores elevados de pH, chegando a
médias próximas ou acima de 8,0 e atingindo, na 1ª fase, máxima de 9,15. Outro fator
que pode ter contribuído com a redução da amônia foi a assimilação pelas algas,
principalmente na 1ª fase, onde provavelmente a quantidade de algas era maior, sendo
observado a maior eficiência na redução da amônia nas LM neste período. A redução do
NTK também sugere que a amônia foi removida ou sofreu nitrificação, principalmente na
fase 1.
Mesmo com a higienização das baias duas vezes ao dia, a concentração de nitrato
foi elevada no afluente, o qual pode ter sido proveniente da ração. O aumento do nitrato
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nas lagoas com redução do NTK sugere que ocorreu a nitrificação da amônia. A
desnitrificação também pode ter ocorrido devido à presença de nitrato nas lagoas e a
redução do nitrogênio total, visto que no período da manhã, muitas vezes, as lagoas
estavam em anaerobiose (principalmente na fase 2 e 3) mostrando que tiveram períodos
anóxicos.
As lagoas de maturação não contribuíram muito na remoção (Tabela 3) da amônia,
apresentando melhores resultados na fase 1, mostrando que conforme a profundidade
aumentava menor era a eficiência.
O afluente apresentou concentrações médias de Pt variando de 100 a 125 mg L-1,
sendo que o efluente da lagoa facultativa variou de 29 a 38 m L-1. As lagoas de
maturação tiveram eficiência de 37,9%, 41,9% e 36,8% com TDH total de 5,7, 9,9 e 14,1
dias, nas fases 1, 2 e 3, respectivamente, sendo que a LM1 foi a maior responsável pela
remoção nas 3 fases. O efluente final apresentou concentração variando entre 18 e 24
mg L-1 nas 3 fases. Mesmo com a menor profundidade da fase 1, o que favorece a
elevação do pH em função da fotossíntese, a 2ª fase é que teve maior eficiência. As
baixas eficiências destas lagoas se devem aos baixos TDH e, provavelmente, ao grande
decaimento das algas no fundo das lagoas favorecendo a ressolubilização do fósforo,
principalmente no período da noite, pelo aumento da camada anaeróbia.
CONCLUSÃO
Apesar das lagoas terem apresentado maior remoção com 0,40 m de profundidade,
elas não foram eficientes na remoção da amônia em nenhuma profundidade,
provavelmente pelo baixo tempo de detenção hidráulica.
As lagoas foram eficientes na remoção de fósforo, mas o resultado não foi
influenciado pela profundidade.
AGRADECIMENTOS
À Fundação de Amparo à Pesquisa de Minas Gerais (FAPEMIG) pela bolsa de
doutorado concedida e pelo apoio financeiro.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
APHA/AWWA/WEF. Standard Methods for the Examination of water and wastewater, 21.
ed. Washington, D. C. 2005. 1600 p.
CAVALCANTI, P.F.F.; VAN HAANDEL, A.C.; KATO, M.T. et al. Pós-tratamento de
efluentes anaeróbios em lagoas de polimento. In: CHERNICHARO, C.A.L.
(Coordenador). Pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios. Coletânea de
Trabalhos Técnicos. Belo Horizonte: PROSAB, 2001,vol.2, 105-170p.
KATO, M.T.; FLORENCIO, L. Pós-tratamento de efluente anaeróbio em lagoa de
polimento. In: CHERNICHARO, C.A.L. (coodenador). Pós-tratamento de efluentes de
reatores anaeróbios. Coletânea de Trabalhos Técnicos. Belo Horizonte: PROSAB, 2001.
v.2, p. 59-68.
VAN HAANDEL, A. C.; LETTINGA, G. Tratamento anaeróbio de esgotos: um manual
para regiões de clima quente. Campina Grande, Paraíba: Universidade Federal da
Paraíba, 1994, 208 p.
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Tabela 1 - Fases do experimento, profundidade das lagoas de maturação, TDH, período
e número de coletas.
Profundidade das
Nº de
TDH
Fase
Período
Meses
(dias)
LM (m)
coletas
5,66
1
0,40
23/02/2010 a
6
22
31/08/2010
9,93
2
0,60
28/09/2010 a
5
22
28/02/2011
14,09
3
0,80
12/12/2011 a
2
15
29/02/2012
Tabela 2 - Concentração média e desvio padrão do nitrogênio amoniacal (N-am.), NTK,
nitrato (NO3) e nitrogênio total (Nt) do afluente e dos efluentes do RAC, reator
UASB, lagoa facultativa e lagoas de maturação, das fases 1, 2 e 3.
Parâmetro
N-am.
-1
(mg L )
NTK
-1
(mg L )
NO3
-1
(mg L )
Nt
-1
(mg L )
Fase
Afluente
RAC
UASB
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
202+131
268+123
254+103
1594+322
1666+155
1490+65
10+04
07+04
06+04
1760+68
1713+34
1496+67
315+188
318+158
396+144
630+157
629+755
600+24
06+12
0+0
02+02
715+28
659+86
602+24
309+166
242+134
407+73
558+194
588+161
608+16
01+01
0,1+01
01+01
664+78
598+133
586+82
LF
247+154
231+103
347+97
344+132
370+112
296+33
02+02
02+03
01+01
422+134
381+130
314+08
LM 1
164+102
206+81
317+96
279+99
343+62
295+39
05+09
02+02
01+01
309+300
337+40
285+63
LM 2
LM 3
149+129
189+106
313+95
264+99
306+78
276+77
08+10
02+03
02+02
300+74
331+57
309+07
140+129
163+106
279+92
241+110
293+89
268+84
06+06
07+06
01+02
252+119
335+40
253+86
Tabela 3 – Eficiências médias de remoção do N-am., NTK e Nt nas 3 fases do
experimento.
Parâmetro
Fase
LM1
1
33,6
N-am.
2
10,8
3
8,6
1
18,9
NTK
2
7,3
3
0,3
1
26,8
Nt
2
11,5
3
9,2
* Eficiência calculada a partir do efluente do RAC.
Eficiência de remoção
LM2
9,1
8,3
1,3
5,4
10,8
6,4
2,9
1,8
-8,4
LM3
6,0
13,8
2,9
8,7
4,2
2,9
16,0
-1,2
18,1
Série LM
43,3
29,4
19,6
29,9
20,8
9,5
40,3
12,1
19,4