AVALIAÇÃO DO SISTEMA DE WETLAND CONSTRUÍDO NO … · Tabela 5 – Demanda bioquímica de...
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1 CENTRO UNIVERSITÁRIO UNIVATES CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL AVALIAÇÃO DO SISTEMA DE WETLAND CONSTRUÍDO NO POLIMENTO DO EFLUENTE DA INDÚSTRIA FRIGORÍFICA DE AVES Ana Mara Stiegemeier Lajeado, novembro de 2014
Transcript of AVALIAÇÃO DO SISTEMA DE WETLAND CONSTRUÍDO NO … · Tabela 5 – Demanda bioquímica de...
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CENTRO UNIVERSITÁRIO UNIVATES
CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL
AVALIAÇÃO DO SISTEMA DE WETLAND CONSTRUÍDO NO
POLIMENTO DO EFLUENTE DA INDÚSTRIA FRIGORÍFICA DE
AVES
Ana Mara Stiegemeier
Lajeado, novembro de 2014
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Ana Mara Stiegemeier
AVALIAÇÃO DO SISTEMA DE WETLAND CONSTRUÍDO NO
POLIMENTO DO EFLUENTE DA INDÚSTRIA FRIGORÍFICA DE
AVES
Monografia apresentada ao Centro
Universitário UNIVATES, como requisito
para aprovação na disciplina de Trabalho de
Conclusão de Curso II parte da exigência para
obtenção do título de Bacharel em Engenharia
Ambiental.
Orientador: Prof. Dr. Odorico Konrad
Lajeado, novembro de 2014
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Ana Mara Stiegemeier
AVALIAÇÃO DO SISTEMA DE WETLAND CONSTRUÍDO NO
POLIMENTO DO EFLUENTE DA INDÚSTRIA FRIGORÍFICA DE
AVES
A Banca examinadora abaixo aprova a Monografia apresentada na disciplina de Trabalho de
Conclusão de Curso, do Centro Universitário UNIVATES, como parte da exigência para
obtenção do grau de Bacharel em Engenharia Ambiental.
Prof. Dr. Odorico Konrad
Centro Universitário UNIVATES
Prof a. Maria Cristina de Almeida
Centro Universitário UNIVATES
Prof. Felipe Zerwes
Centro Universitário UNIVATES
Lajeado, novembro de 2014
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Dedico este trabalho à minha família, cujo apoio é fundamental
para enfrentar as batalhas da vida e alcançar o sucesso.
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AGRADECIMENTOS
Aos professores do curso de Engenharia Ambiental da UNIVATES, por todo
conhecimento transmitido, pelas agradáveis aulas resultando em momentos únicos de
aprendizado.
Ao laboratório de biorreatores e efluentes líquidos do Curso de Engenharia Ambiental
da UNIVATES, pela disponibilidade de equipamentos para a realização das análises e ao
apoio integral, em especial à Jaqueline Fernandes Tonetto pelo apoio e ajuda prestada.
Ao professor orientador Odorico Konrad, pelos ensinamentos, apoio e pelas
oportunidades que me foram oferecidas durante o Curso de Engenharia Ambiental, ao qual
serei eternamente grato.
Á minha família, que sempre foi a favor do estudo, me incentivando para continuar a
lutar e alcançar os objetivos. Em especial ao meu noivo Aurélio Kreimeier que foi
fundamental para o cumprimento de mais esta importante etapa na minha vida.
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RESUMO
As exigências ambientais em relação aos parâmetros de lançamento de efluentes industriais
tornam-se cada vez mais rígidas, o que de fato é uma necessidade, tendo em vista que o
lançamento desordenado e fora dos padrões pré-estabelecidos pode causar sérias
consequências ao meio ambiente e também a saúde humana. Falando-se de sistemas de
tratamento de efluentes, os geradores devem avaliar o efluente gerado para poder implantar o
mais adequado a sua situação. Muitas empresas, no entanto, possuem estações de tratamento,
mas mesmo assim não conseguem atingir totalmente os padrões de lançamento exigidos pela
legislação vigente. Como solução para estas situações, o presente estudo avalia um sistema de
polimento final para correção de determinados padrões de lançamento, que consiste em
filtragem do efluente com o auxílio de plantas denominado Wetland Construído. As indústrias
frigoríficas são grandes geradoras de efluentes e vêm buscando novos métodos de tratamento,
levando em consideração principalmente que sejam de fácil implantação, operação e
manutenção, e também tratamentos mais eficientes, com custos menores.
Palavras-chave: Efluente de Abatedouro de Aves, Legislação, Polimento Final, Wetland
Construído.
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ABSTRACT
Environmental requirements related to the parameters of discharge of industrial effluents
become increasingly stringent, which is in fact a necessity, since the launch was cluttered and
pre-established patterns can cause serious consequences to the environment and also human
health. If speaking of wastewater treatment systems, generators must evaluate the effluent to
be able to implement the right system for your situation. Many companies however, have
treatment plants, but still can not fully achieve the discharge standards required by law. As a
solution to these situations, this study evaluate a final polishing system as a solution for the
correction of certain discharge patterns, which is to filter the effluent with the aid of maps
called constructed wetlands. Slaughterhouses are large generators of waste and are seeking
new methods of treatment, especially considering they are easy to deploy, operate and
maintain, and always seeking more effective treatments at lower costs.
Keywords : Poultry Slaughterhouse, Legislation , Final Polishing, Constructed Wetland.
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LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Características do efluente gerado em frigorífico de aves......................................25
Tabela 2 – Parâmetros de lançamento com as concentrações conforme Consema nº
128/2006....................................................................................................................................25
Tabela 3 – Partes constituintes do sistema Wetland Construído...............................................33
Tabela 4 – Descrição do sistema de tratamento........................................................................37
Tabela 5 – Demanda bioquímica de oxigênio no Wetland Construído – DBO5 (mg/L)...........64
Tabela 6 – Teores de oxigênio dissolvido no Wetland Construído (mg/L)..............................66
Tabela 7 – Potencial hidrogeniônico no Wetland Construído – pH..........................................68
Tabela 8 – Turbidez no Wetland Construído (UNT)................................................................70
Tabela 9 – Eletrocondutividade no Wetland Construído (µS)..................................................72
Tabela 10 – Carbono presente no Wetland Construído (mg/L)................................................74
Tabela 11 – Concentração de nitrogênio total no Wetland Construído (mg/L)........................76
Tabela 12 – Sólidos totais no Wetland Construído (%)............................................................78
Tabela 13 – Sólidos voláteis no Wetland Construído (%)........................................................80
Tabela 14 - Sólidos fixos no Wetland Construído (%).............................................................82
Tabela 15 - Temperaturas medidas no Wetland Construído e ambiente (ºC)...........................83
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Maiores países exportadores de carne de frango em 2013 (mil toneladas).............21
Figura 2 – Maiores países produtores de carne de frango em 2013 (mil toneladas).................22
Figura 3 – Percentual de abate de frango nos estados brasileiros.............................................22
Figura 4 - Sistema com macrófitas emergentes de fluxo superficial (WFS)............................28
Figura 5 – Sistema com macrófitas emergentes de fluxo subsuperficial (WFSS)....................29
Figura 6 - Perfil do Wetland Construído para fluxo horizontal................................................30
Figura 7 – Perfil do Wetland Construído para fluxo vertical (WFV).......................................30
Figura 8 – Inflorescência da taboa...........................................................................................32
Figura 9 – Ciclo do nitrogênio..................................................................................................35
Figura 10 – Fluxograma da estação de tratamento de efluentes da empresa em estudo...........38
Figura 11 - Impermeabilização do protótipo.............................................................................44
Figura 12 – Preenchimento do protótipo com brita..................................................................44
Figura 13 – Espaçamento entre as plantas................................................................................45
Figura 14 – Saída do efluente...................................................................................................46
Figura 15 – Vista lateral do sistema Wetland Construído adotado...........................................46
Figura 16 – Armazenamento do efluente..................................................................................47
Figura 17 – Sistema de controle de vazão de entrada do efluente no Wetland Construído......48
Figura 18 – Aferição de vazão..................................................................................................49
Figura 19 – Frascos utilizados na determinação de DBO5.......................................................50
Figura 20 – Aparelho utilizado para medição de OD...............................................................51
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Figura 21 – Aparelho para determinação do pH.......................................................................52
Figura 22 – Aparelho para leitura da turbidez..........................................................................53
Figura 23 – Aparelho para medição da eletrocondutividade....................................................54
Figura 24 – Equipamento para determinação de carbono.........................................................55
Figura 25 – Destilador de nitrogênio........................................................................................56
Figura 26 – Termômetro...........................................................................................................59
Figura 27 – Desenvolvimento do Wetland Construído.............................................................62
Figura 28 – Amostras coletadas nos dias 04/07/08 e 09 de abril de 2014................................71
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LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 01 – Variação da DBO5 entrada e saída do Wetland Construído (em mg/l), Percentual
de Remoção...............................................................................................................................64
Gráfico 02 – Variação do Oxigênio Dissolvido na entrada e saída no Wetland Construído (em
mg/L) , Percentual de Aumento................................................................................................66
Gráfico 03 – Variação do Potencial Hidrogeniônico na entrada e saída do Wetland
Construído, Percentual de Variação..........................................................................................68
Gráfico 04 – Variação da Turbidez na entrada e saída do Wetland Construído (em UNT),
Percentual de Remoção.............................................................................................................70
Gráfico 05 – Variação da Eletrocondutividade na entrada e saída do Wetland Construído (em
µs), Percentual de Remoção......................................................................................................73
Gráfico 06 – Variação do Carbono na entrada e saída do Wetland Construído (em mg/L),
Percentual de Remoção.............................................................................................................75
Gráfico 07 – Variação do Nitrogênio (NTK) na entrada e saída do Wetland Construído (em
mg/L), Percentual de Remoção.................................................................................................77
Gráfico 08 – Variação de Sólidos Fixos entrada e saída do Wetland Construído (em %),
Percentual de Remoção.............................................................................................................79
Gráfico 09 – Variação de Sólidos Voláteis entrada e saída do Wetland Construído (em %),
Percentual de Remoção.............................................................................................................80
Gráfico 10 – Variação de Sólidos Fixos entrada e saída do Wetland Construído (em %),
Percentual de Remoção.............................................................................................................82
Gráfico 11 – Variação da temperatura entrada e saída do Wetland Construído e ambiente (em
ºC).............................................................................................................................................84
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LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
AOAC - Association of Official Analytical Chemistry
C - Carbono
CONAMA – Conselho Nacional do Meio Ambiente
CONSEMA – Conselho Estadual do Meio Ambiente
CRHEA – Columbia Region Healthcare Engineers Association
DBO5 – Demanda Bioquímica de Oxigênio em cinco dias
DQO – Demanda Química de Oxigênio
EMBRAPA – Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária
EPA – Environmental Protection Agency
ETE – Estação de Tratamento de Efluentes
FAMASUL – Federação da Agricultura e Pecuária de Mato Grosso do Sul
FAO - Organização das Nações Unidas para Alimentação e Agricultura
kg - Kilogramas
L – Litros
m – Metro
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MAPA – Ministério da Agricultura Pecuária e Abastecimento
MDIC – Ministério do desenvolvimento, Indústria e Comércio Exterior
mg – Miligrama
mL – Mililitro
mm - Milímetro
N - Nitrogênio
NTK – Nitrogênio Total Kjeldahl
O – Oxigênio
OD – Oxigênio Dissolvido
ONU – Organização das Nações Unidas
pH – Potencial Hidrogeniônico
SECEX – Secretaria do Comércio Exterior
SIF – Serviço de Inspeção Federal
UASB - Upflow Anaerobic Sludge Blanket
UBABEF – União Brasileira de Avicultura
UNEP – United Nations Environment Programme
USDA – Departamento de Agricultura dos Estados Unidos
WFHS – Wetland Fluxo Horizontal Subsuperficial
WFS – Wetland Fluxo Superficial
WFSS – Wetland Fluxo Subsuperficial
WFV – Wetland Fluxo Vertical
TCC – Trabalho de Conclusão de Curso
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SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO…………………………………………...…………………………17
1.1 Objetivos…………………………………………………….........………...……….…19
1.1.1 Objetivo geral…………………………………………...........……...………….…...19
1.1.2 Objetivo específico…………………………………..................…………………….19
2. REFERENCIAL TEÓRICO…………………….......………...………………..…..20
2.1 Produção Avícola ........................................................................................................20
2.1.1 Importância econômica da atividade........................................................................20
2.1.2 Definição da atividade................................................................................................23
2.1.3 Preservação da água..................................................................................................23
2.2 Efluentes Industriais...................................................................................................24
2.2.1 Estação de tratamento de efluentes industriais (ETE)............................................24
2.3 Padrões de atendimento para lançamentos.................................................................25
2.4 Wetland Construído.......................................................................................................25
2.4.1 Tipos de Wetlands Construídos..................................................................................27
2.4.1.1 Wetlands de fluxo superficial (WFS)......................................................................27
2.4.1.2 Wetlands de fluxo subsuperficial (WFSS)..............................................................28
2.4.1.3 Wetlands de fluxo horizontal subsuperficial (WFHS)..........................................29
2.4.1.4 Wetlands de fluxo vertical (WFV)...........................................................................30
2.4.2 Macrófitas....................................................................................................................31
2.4.3 Componentes de Wetland Construído.......................................................................33
2.4.4 Remoção dos poluentes em Wetland Construído.....................................................33
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3. CARACTERIZAÇÃO DO SISTEMA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
ADOTADO PELO ABATEDOURO DE AVES EM QUESTÃO...........................37
3.1 Etapas do tratamento de efluentes industriais............................................................37
3.1.1Caixas separadoras......................................................................................................38
3.1.2 Calha Parshall.............................................................................................................39
3.1.3 Peneiras........................................................................................................................39
3.1.4 Caixas de gordura.......................................................................................................40
3.1.5 Decantadores primários.............................................................................................40
3.1.6 Lodos ativados.............................................................................................................40
3.1.7 Decantadores secundários..........................................................................................41
3.1.8 Lagoas facultativas......................................................................................................41
4. MATERIAL E MÉTODOS........................................................................................42
4.1 Construção da Wetland ................................................................................................42
4.1.1 Plantio de macrófitas.................................................................................................44
4.1.2 Fluxo de percolação....................................................................................................44
4.1.3 Armazenamento do efluente......................................................................................45
4.1.4 Vazão de entrada e saída do sistema Wetland Construído .....................................46
4.2 Análise do efluente pré e pós Wetland Construído......................................................48
4.2.1 Determinação de DBO5..............................................................................................49
4.2.2 Determinação de oxigênio dissolvido........................................................................50
4.2.3 Determinação de pH...................................................................................................51
4.2.4 Determinação de turbidez..........................................................................................52
4.2.5 Determinação de eletrocondutividade......................................................................53
4.2.6 Determinação de carbono..........................................................................................54
4.2.7 Determinação de nitrogênio.......................................................................................55
4.2.8 Determinação de sólidos totais...................................................................................56
4.2.9 Determinação de sólidos voláteis e fixos...................................................................57
4.2.10 Temperatura..............................................................................................................57
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES...................................................................................59
5.1 Demanda bioquímica de oxigênio - DBO5...................................................................61
5.2 Oxigênio dissolvido - OD...............................................................................................63
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5.3 Potencial hidrogeniônico – pH......................................................................................65
5.4 Turbidez..........................................................................................................................67
5.5 Eletrocondutividade.......................................................................................................70
5.6 Carbono..........................................................................................................................72
5.7 Nitrogênio.......................................................................................................................74
5.8 Sólidos totais, fixos e voláteis........................................................................................76
5.9 Temperaturas.................................................................................................................82
5.10Discussões finais............................................................................................................84
6. CONSIDERAÇÕES FINAIS..........................................................................................87
6.1 Sugestões para próximos trabalhos..............................................................................89
REFERÊNCIAS...................................................................................................................90
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1. INTRODUÇÃO
Segundo dados da ONU (Organização das Nações Unidas), citados na Ubabef, 2013 a
população mundial já passa de sete bilhões de pessoas e deverá chegar a nove bilhões em
meados de 2050. Esse crescimento ocorrerá principalmente nos países em desenvolvimento
dos continentes Asiático e Africano como, por exemplo, China, Índia e Nigéria.
Para responder a essa demanda, conforme a Organização das Nações Unidas para
Alimentação e Agricultura (FAO, 2013), a produção de alimentos deve crescer
aproximadamente 70% no mundo e cerca de 40% no Brasil, sendo que se destacará um
crescimento em ritmo maior em carnes de aves, bovinos, suínos e ovinos em relação à
demanda por produtos agrícolas até 2023.
Atualmente o Brasil é o maior exportador de carne de aves do mundo, escoando sua
produção para 150 países, e o terceiro maior produtor neste quesito, permanecendo atrás
somente dos Estados Unidos e China. No mercado nacional vem conquistando amplo espaço,
sendo que a carne de frango é a proteína mais consumida pela população brasileira desde
2008, gerando um consumo de 42 kilogramas (kg) por pessoa ao ano (FAMASUL, 2013).
Com esse aumento da população e a necessidade na geração de alimentos, em um
cenário atual, globalizado e altamente competitivo, é natural que produtos responsáveis a
sanar as necessidades básicas do ser humano, sejam produzidos em grande escala
(CAVALCANTI, 2004).
O abate de aves é realizado em frigoríficos cada vez mais equipados, em especial com
o aumento crescente da automação nas operações. No Brasil são adotadas normas rígidas
quanto às questões de higiene e limpeza, sendo as mesmas inspecionadas diariamente pelo
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Serviço de Inspeção Federal (SIF), órgão esse vinculado ao Ministério da Agricultura
Pecuária e Abastecimento (MAPA) (MINISTÉRIO DA AGRICULTURA, 1952).
A carne de frango vem sendo oferecida no mercado ao longo dos anos, e mesmo após
alguns períodos de baixas no consumo, tornou-se presença obrigatória nos hábitos alimentares
principalmente dos brasileiros. A alta no seu consumo dentro do mercado nacional também tem
interferência direta com o preço final do produto, que é menor se comparado à carne bovina, suína
e peixes, principais concorrentes diretos (UBABEF, 2013).
Com o aumento do setor de produção avícola, principalmente no âmbito industrial,
houve também um aumento expressivo em relação ao lançamento de efluentes nos corpos
hídricos. Isto demandou por controles de emissão mais restritos, quanto aos parâmetros de
qualidade dos efluentes descartados pelas indústrias, visando gerar um efluente com menor
carga impactante (CONAMA, 2005).
De acordo com Mess (2006), o setor onde se enquadram matadouros e frigoríficos tem
grande relevância na poluição dos recursos hídricos, com despejos de elevadas vazões com
carga orgânica composta principalmente por fósforo e nitrogênio.
A carga orgânica sem o devido tratamento pode acarretar a eutrofização dos corpos
hídricos e diminuição de oxigênio dissolvido (OD), geradas por compostos nitrogenados e
fosforados (PEREIRA, 2004). Algumas tecnologias já são utilizadas pela indústria para tratar
seus efluentes, como por exemplo, os reatores anaeróbios do tipo UASB (Upflow Anaerobic
Sludge Blanket), também conhecidas como reatores de manta de lodo.
Outro sistema bastante utilizado são as lagoas de estabilização, que consiste em um
processo pelo qual a entrada do efluente ocorre em uma extremidade da lagoa, o efluente é
tratado e sai na extremidade oposta. Estas lagoas podem ser divididas em três classes:
anaeróbia (matéria orgânica se sedimenta no fundo, formando lodo); facultativa (pode haver a
presença ou não de oxigênio para a degradação da matéria) e aeróbia (a fotossíntese
proporciona a produção de CO2 ). No entanto, para que esse sistema funcione de fato, são
necessários ao menos dois grupos de bactérias, as aeróbias, que sobrevivem com oxigênio e
também as anaeróbias, que sobrevivem sem a presença de oxigênio. O sistema é simples e
eficiente, mas também possui uma reduzida eficiência em remoção dos níveis de nitrogênio
(SPERLING, 2002).
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Salientando que, de acordo com Cavalcanti (2004), a noção de desenvolvimento
econômico é um fenômeno cercado por limitações físicas e suportáveis do uso dos recursos
naturais, e os ecossistemas somente operam dentro de uma amplitude capaz de conciliar
condições econômicas e ambientais.
Desenvolve-se então, uma biotecnologia promissora e com características de remoção
de nitrogênio, para desvinculação da poluição hídrica, são os sistemas conhecidos como
“Banhados Construídos” ou “Wetlands Construídos”. Com o intuito de agir sobre esse
problema, buscam-se novos métodos de tratar os efluentes e que sejam cada vez mais eficazes
para a correção de problemas ambientais gerados pelo mesmo, visto que, se trata de um
problema real a ser resolvido pelas indústrias de abate de aves. Desta forma o presente estudo
possui grande valia, utilizado como tentativa de resolução do problema apresentado.
1.1 Objetivos
Os objetivos do presente trabalho estão divididos em: objetivo geral e objetivos
específicos.
1.1.1 Objetivo geral
O presente trabalho teve como objetivo o estudo com Wetland Construído, sistema de
polimento, em efluente de frigorífico de aves, para avaliação da eficiência do sistema em
relação a remoção de poluentes.
1.1.2 Objetivos específicos
Construção de protótipo de um Wetland Construído;
Análise do efluente pré e pós Wetland Construído;
Avaliar a eficiência do sistema implantado.
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2. REFERENCIAL TEÓRICO
As abordagens desenvolvidas neste capítulo visam demonstrar a fundamentação
teórica contemplando as bibiografias aplicadas ao presente estudo.
2.1 Produção Avícola
A atividade avícola sempre existiu no Brasil, sendo no início de modo artesanal,
voltado apenas á família que consumia a sua carne e seus ovos, não tendo uma produção em
larga escala no início dos anos 1960. Em meados da década de 80, até onde vinha avançando
em questões de desenvolvimento da avicultura de corte, o setor teve uma diminuição nas
vendas o que gerou certa estagnação. No final de 1980 a produção avícola voltou a crescer,
após aperfeiçoar práticas desenvolvidas e também atender as exigências dos consumidores,
dentre as quais se destacaram preços e qualidade (EMBRAPA, 2014).
2.1.1 Importância econômica da atividade
Devido à necessidade de produzir alimentos em larga escala para o mundo todo, a
produção da carne de frango no Brasil vem crescendo nos últimos dez anos. Segundo a
UBABEF (2014), a produção nacional de frangos deu um salto de 4,81 milhões de toneladas,
o que representa um aumento de 60% no período entre 2002 e 2012. Por sua vez as
exportações cresceram de 1, 625 milhões de toneladas para 3,918 milhões no mesmo período.
Atualmente cerca de 30% da produção nacional de frango é exportada para um
mercado internacional que contempla um total de 150 países, sendo o Brasil maior exportador
neste ramo (USDA; UBABEF, 2014).
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Figura 1 - Maiores países exportadores de carne de frango em 2013 (mil tonelada)
Fonte: USDA/UBABEF (20013)
Conforme a UBABEF (2014), em 2013 a produção de carne de frango no Brasil foi
um pouco menor que no ano de 2012, sendo consumido 12,308 milhões de toneladas, o que
gera um consumo per capita de 42 kg por habitante ano.
No mercado interno a carne de frango vem ganhando espaço ao longo dos anos, sendo
a carne mais consumida no país desde o ano de 2008, devido a vários fatores dentre os quais
se destaca o preço de aquisição em relação às demais carnes presentes no mercado. Esse
consumo interno representa aproximadamente 70% da produção do país, a qual é destinada,
portanto, somente ao mercado nacional (FAMASUL, 2013).
O Brasil se encontra atualmente em terceiro colocado na classificação mundial quanto
à produção de carne de frango no ano de 2013, segundo a UBABEF (2013), produzindo
menos apenas que a China, segunda colocada, e que os Estados Unidos, que se encontra em
primeiro lugar.
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Figura 2 - Maiores países produtores de carne de frango em 2013 (mil toneladas)
Fonte: USDA/ UBABEF (2013)
Conforme citado pelo MAPA (2014), o estado do Rio Grande do Sul também possui
significativa importância na produção e exportação de carne de frango. Encontra-se em
terceiro colocado no quesito de maiores estados produtores e também em relação a estados
exportadores, atingindo 18,28% de um total de 3.891.721 toneladas exportadas anualmente
(MDIC/SECCEX, 2013).
Figura 3 - Percentual de abate de frango nos estados brasileiros.
Fonte: USDA/ UBABEF (2013).
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2.1.2 Definição da atividade
Devido a uma demanda cada vez maior de carne de frango no mercado nacional e
internacional, vem-se inovando muito neste ramo de indústria, aumentando a automação das
operações e incluindo maquinários específicos para as funções mais variadas. Instalações são
melhoradas, equipamentos adequados a um fluxo cada vez mais rápido de produção e os
processamentos são muito mais eficientes. Com uma demanda cada vez maior, otimização de
processos e operações mais eficientes as empresas têm necessidade de aproveitar ao máximo
os horários para produzir. Assim são adotadas normas rígidas quanto às questões de higiene e
limpeza, sendo as mesmas inspecionadas, diariamente, pelo Serviço de Inspeção Federal
(SIF), órgão esse vinculado ao Ministério da Agricultura Pecuária e Abastecimento (MAPA)
(MINISTÉRIO DA AGRICULTURA, 1952).
2.1.3 Preservação da água
Segundo Oliveira (2005), água é um recurso que disponibiliza a realização de todas as
atividades humanas, pois possui a capacidade de manutenção da biodiversidade do planeta,
produção de alimentos e todos os ciclos naturais. Para Silva (2002), este elemento natural é
representativo como componente bioquímico dos seres vivos, é um capital de inestimável
importância como fator de desenvolvimento socioeconômico.
Com o crescimento desordenado e uma rápida expansão populacional, houve um
descaso para com os recursos hídricos, tanto pelas autoridades como também pela sociedade,
ignorando os resultados desta degradação durante muito tempo (SILVA, 2002).
De acordo com Hespanhol (2008), o descarte irregular de efluentes lançados no
ecossistema, podem acarretar impactos ambientais e também, conforme Calijuri (2013), gerar
efeitos prejudiciais à saúde, que dependendo do grau e intensidade de exposição, podem
resultar até mesmo em óbitos em situações extremas.
Para Gonçalves (2006), o uso racional da água compreende uso eficiente e sem
desperdícios. Para a preservação da mesma é necessária a utilização de métodos que visem
uma diminuição no consumo, redução do desperdício, sistema adequado e eficiente de
tratamento e reaproveitamento de água.
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2.2 Efluentes industriais
Conforme Giordano (2004), pode-se definir efluente industrial toda água oriunda dos
processos na fábrica, desde a sua incorporação nos produtos até a água utilizada para
processos de limpeza e higienização dos mais diversos materiais utilizados, bem como águas
de higiene dos colaboradores.
As características predominantes nos efluentes industriais, relacionados aos
frigoríficos são: alta carga orgânica, alta concentração de gordura, nitrogênio e fósforo,
flutuações de temperatura, devido à necessidade de utilização de água quente e fria, e
flutuações de pH, este último, devido ao uso quantitativo de agentes de limpeza como
produtos químicos ácidos e básicos (UNEP, 2000).
Constatamos, portanto, que efluentes de frigoríficos possuem valores considerados de
DBO5 (Demanda Bioquímica de Oxigênio) e DQO (Demanda Química de Oxigênio),
parâmetros utilizados para quantificar carga poluidora orgânica nos efluentes, sólidos em
suspensão, graxas e material flotável. Além do sangue, fragmentos de carne, de gorduras e de
vísceras são compostos que também podem ser encontrados nos efluentes oriundos de plantas
frigoríficas.
2.2.1 Estação de tratamento de efluentes (ETE)
O sistema de tratamento de efluentes tem como objetivo tratar efluentes gerados na
indústria em geral, com o intuito de preservar ao máximo o meio ambiente. Podem ser
variados e a escolha pelo método a ser utilizado depende diretamente das características de
cada efluente gerado (SPERLING et al., 2000).
No processo de abate de frangos existe uma grande utilização de água, oriunda
principalmente dos processos de sangria, depenagem, evisceração e preparação das carcaças
(HUBNER 2001, apud SUNADA 2011). A quantidade estimada por Phillip, Romero e Bruna
(2004) é de 20 litros de água por ave abatida, levando em consideração todo o processo de abate
na indústria.
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Tabela 1- Características do efluente gerado em frigorífico de aves
ANÁLISE UNIDADE EPA CRHEA
VARIAÇÃO MÉDIA MÉDIA
pH 6,3 – 7,4 6,9 6,8
O.D. mg.L -1 0,0 – 2,0 0,5 2,0
DBO mg.L -1 370,0 – 610,0 398,0 810,0
DQO mg.L -1 460
Sólidos Totais mg.L -1 650,0
Sólidos Fixos mg.L -1 486,0
Sólidos Voláteis mg.L -1 164,0
Sólidos Sedimentáveis mg.L -1 175,5
Óleos e Graxas mg.L -1 170,0 – 230,0 201,0 784,0
Fonte: Adaptado de EPA, (2002).
2.3 Padrões de atendimento para lançamentos
Para o lançamento de efluente no meio ambiente é necessário que se cumpram uma
série de parâmetros biológicos, químicos e físicos (VON SPERLING, 2005). A Resolução
CONSEMA Nº 128/2006 estabelece os limites das concentrações dos seguintes poluentes:
DBO5, DQO, Nitrogênio Total Kjeldahl (NTK), Nitrogênio Amoniacal e Fósforo.
Tabela 2 – Parâmetros de lançamento com as concentrações conforme Consema nº 128/2006
Faixa de Vazão
(m3 /dia)
DBO5
(mg O2/ L)
DQO
(mg O2/ L)
Nitrogênio
Amoniacal
(mg Nam/L)
NTK
(mg NTK/L)
Fósforo
(mg P/L)
Q<20 180 400 20 20 4
20≤Q<100 150 360 20 20 4
100≤Q<500 110 330 20 20 3
500≤Q<1000 80 300 20 20 3
1000≤Q<3000 70 260 20 15 2
3000≤Q<7000 60 200 20 15 2
7000≤Q<10000 50 180 20 15 2
10000≤ Q 40 150 20 10 1
Fonte: Adaptado CONSEMA, (2006).
2.4 Wetland Construído
Segundo Kadlec (2009), Wetlands são áreas de terra que durante maior parte do ano
ficam úmidas, pela sua posição e localização na topografia do local. Normalmente são
conhecidos como banhados, pântanos, brejos ou mangues. Podem ocorrer a partir de
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transições de planaltos e de planícies com alta retenção de águas, mas também podem ser
encontrados em depressões e em locais de baixa permeabilidade do solo.
Wetland na língua inglesa quer dizer terras alagadas, e é o termo utilizado para
denominar pântanos, banhados e brejos (SALATI, 2003). Já no Brasil emprega-se este termo
para denominar terras úmidas, leito de raízes, banhados construídos, tanque de macrófitas,
leito de macrófitas, alagados construídos, terras alagadas cultivadas, filtros plantados entre
outros. Este fato dificulta a consolidação apropriada dos experimentos como fontes reais de
tratamento, pois sua denominação é muito ampla (ZANELLA, 2008).
No Brasil, os primeiros estudos considerando Wetlands foram realizados no
Amazonas, avaliando as várzeas geradas durante o período de cheias dos Rios Amazonas e
Solimões, onde se verificou mudanças significativas na saída da água destes lagos naturais, no
seu retorno ao leito normas dos rios (SIOLI, 1984).
Na primeira tentativa de modificação da qualidade das águas, visando melhora das
mesmas, empregando-se Wetlands Construídos foram obtidos resultados iniciais satisfatórios.
A mesma foi realizada por Salati et al., (1982), que construiram um lago artificial próximo a
um córrego poluído na cidade de Piracicaba em São Paulo.
O sistema de Wetlands Construídos é uma tecnologia considerada recente para o
polimento no tratamento de efluentes. Entretanto é uma técnica natural de depuração em
ambientes aquáticos conhecida desde o surgimento do ser humano.
Os Wetlands podem ser construídos empregando vários tipos de plantas, dentre os
quais se destacam o emprego de espécies macrófitas, podendo ser flutuante fixa ou livre,
submersa fixa ou livre e emergente (ZANELLA, 2008). Segundo Armstrong et al., (1998) as
macrófitas com maior índice de utilização são a Typha latifólia, conhecida também como
Taboa, a Zantedeschia aethiopica conhecida como copo de leite e o Juncus spp, conhecido
como junco. Estas plantas possuem a características de transportar oxigênio para o sistema
radicular, criando zonas de oxidação na rizosfera decompondo a matéria orgânica presente,
possibilitando o crescimento e a fixação de nitrogênio. O principio é de que as plantas
escolhidas para atuarem no sistema devem ter propriedades físicas e químicas para suportar o
ambiente úmido por um longo período de tempo, pois há algumas espécies que não possuem
tal propriedade.
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Os sistemas ainda vêm sofrendo alterações na sua construção, em busca de resultados
que apresentem maior eficiência e adequação do sistema às mais variadas situações (BRIX,
1993). Cabe salientar que Wetlands Construídos já possui dados que comprovam de fato sua
eficiência e podem tratar os mais variados tipos de efluente gerados, englobando desde água
das chuvas, esgotos domésticos, efluentes industriais e utilizados até mesmo para tratamento
de chorume de aterros sanitários (SCHARF et al., 2006; SEZERINO, 2004).
Além da fácil implantação, manutenção e operação do sistema, o mesmo apresenta
mais uma vantagem em relação aos outros sistemas, que é a construção do mesmo, a qual
pode ser adaptada ao terreno, funcionando por gravidade, sendo desnecessária nestes casos, a
utilização de bombas para bombeamento do efluente a ser tratado. Assim é evitado, segundo
Campebell et al., (1992) um alto investimento, além de se tratar de um sistema de adaptação
facilitada e integrado à paisagem. Ressalta-se, ainda, conforme Van Kaich (2002), o Wetland
não gera lodo resultante no processo, subproduto da grande maioria dos sistemas
convencionais.
2.4.1 Tipos de Wetlands Construídos
Existem vários modelos de Wetlands Construídos, dentro dos quais os mais utilizados
estão listados abaixo. Deve-se avaliar cada sistema de tratamento de efluentes e adaptar o
sistema de Wetlands Construídos mais apropriado.
2.4.1.1 Wetlands de fluxo superficial (WFS)
Em sistemas de Wetlands de fluxo superficial, o efluente possui fluxo acima da
superfície, passando entre as folhas e caules das plantas empregadas no tratamento
(KADLEC, 1996; MANNARINO, 2003).
Neste modelo de Wetlands Construídos, a introdução de oxigênio é maior em
decorrência da exposição do efluente líquido ao meio atmosférico, também favorecendo a
exposição aos raios ultravioleta, gerando, consequentemente, maior inativação de patógenos.
O fator negativo deste sistema é a exposição do efluente ao meio ambiente, já que o mesmo
fica visível e livre, o que gera a criação e proliferação de vetores, um tanto desagradáveis
(MONTEIRO, 2009).
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Figura 4 - Sistema com macrófitas emergentes de fluxo superficial (WFS).
Fonte: Adaptado de USDA (2002)
2.4.1.2 Wetlands de fluxo subsuperficial (WFSS)
Neste tipo de sistema, o efluente possui seu fluxo passando pelo substrato, sem fluxo
acima da superfície. O efluente escoa verticalmente ou horizontalmente por gravidade, através
do meio filtrante (KALDEC, 1996). A passagem do efluente pelo meio filtrante (substrato),
contato com bactérias facultativas e com raízes das plantas, onde através de formação de
biofilme e as raízes das plantas ocorre à depuração da matéria orgânica e promove a
nitrificação/ desnitrificação (MAIER, 2007).
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Figura 5 - Sistema com macrófitas emergentes de fluxo subsuperficial (WFSS).
Fonte: Adaptado de Brix (1993).
2.4.1.3 Wetlands de fluxo horizontal subsuperficial (WFHS)
Os sistemas de fluxo horizontal possuem passagem de efluente em perfil horizontal
conforme detalhado na Figura 6. Nessa concepção, a entrada do efluente inicia-se no leito de
material construída de brita, e segue dentro do sistema, através de uma declividade
caracterizada no fundo do reator (SEZERINO et al., 2004). Para Cooper et al., (1996) e Brix
(1997), durante o fluxo, o efluente passa por zonas aeróbias e anóxicas. A zona aeróbia
constitui-se quando o efluente está em contato com o sistema radicular das macrófitas, pois
elas transportam oxigênio e fazem a convecção e difusão do oxigênio atmosférico. Nas zonas
anaeróbias e anóxicas ocorre a depuração por processos de origem físicos, químicos e a
degradação microbiológica. As macrófitas são plantadas na parte superior da última camada,
que pode ser de areia ou brita, e seu sistema radicular fica nas camadas adjacentes.
Segundo Cooper (1996), o Wetland Construído de fluxo horizontal possui de forma
geral um bom aproveitamento na remoção da matéria orgânica (DBO5 e SS) e nitrificação/
desnitrificação.
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Figura 6 - Perfil do Wetland Construído para fluxo horizontal
Fonte: Adaptado de Kadlec (2009)
2.4.1.4 Wetlands de fluxo vertical (WFV)
Já os sistemas constituídos de fluxo vertical se constituem pela entrada do efluente
pela parte superior, e consequentemente fluxo de saída pela parte inferior do Wetland
Construído, conforme visualizado na Figura 7.
Figura 7 – Perfil do Wetland Construído de fluxo vertical (WFV).
Fonte: Sezerino et al., 2004
Os Wetlands Construídos de fluxo vertical normalmente são construídos em
superfícies planas, diferentemente do sistema de fluxo horizontal, que necessita da
declividade para fluxo de efluente (SEZERINO et al., 2004). Já as macrófitas são plantadas
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como citado anteriormente, na parte superior do reator. Seu sistema radicular infiltra nas
camadas inferiores.
Para Cooper (1996), o Wetland Construído vertical promove um grande arrasto de
oxigênio atmosférico para as camadas filtrantes, tornando suficiente a oxidação da amônia e a
degradação da matéria orgânica. O sistema é alimentado de forma intermitente por bombas,
onde é drenado pelas camadas de substrato (areia e cascalho) com um fluxo vertical e
coletado pelo sistema de drenagem. Após a alimentação ocorre a absorção do nitrogênio pelas
plantas e a decomposição da matéria orgânica (KADLEC, 2009).
2.4.2 Macrófitas
Macrófitas aquáticas é o termo utilizado para denominar as plantas herbáceas que
crescem na água e em solos alagados ou inundados. Este termo é o mais utilizado para
descrição destas espécies vegetais capazes de habitar ambientes úmidos e até mesmo alagados
(ESTEVES, 1998).
As macrófitas aquáticas utilizam energia do sol para assimilação de carbono
inorgânico da atmosfera e produção de matéria orgânica, a qual servirá de energia para os
animais, bactérias e fungos. Em decorrência da diversidade de habitat de alagados estima-se
que mais de 5.000 espécies de plantas são classificadas como macrófitas de água doce (BRIX,
1997; VYMAZAL et al., 1998; MELO JÚNIOR, 2003; BRASIL et al., 2007).
As macrófitas distribuem o fluxo recebido em alagados construídos ou naturais e
reduzindo a velocidade e criando condições para sedimentação de sólidos suspensos e
aumentando o tempo de contato entre o efluente e a superfície de contato da planta (BRIX,
1997; GOPAL, 1999).
Salientando que as plantas presentes em alagados também requerem nutrientes para
seu crescimento e reprodução sendo que a absorção dos mesmos é realizada pelas raízes. Uma
grande quantidade destes é assimilada e convertida em biomassa das macrófitas que podem
posteriormente serem colhidas. Caso não colhidas, os nutrientes que foram incorporados à
planta retornam a água pelos processos de decomposição das espécies vegetais (BRIX, 1994b;
BRIX, 1997; GOPAL, 1999).
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Conforme Lorenzi (2000) e Almeida (2005), a taboa (Typha angustifólia L.) também é
conhecida por partasana, painera-do-brejo, capim-de-esteira, tabua, pau-de-lagoa, paina-de-
flexa, paineira-de-flexa, landim, erva-de-esteira, espadana e tabebuia. É uma planta herbácea
perene que cresce em brejos e regiões alagadiças. A taboa pode produzir até sete toneladas de
rizomas por hectare, sendo as mesmas comestíveis, possuindo alto teor de proteínas e
carboidratos. Sua floração é em forma de espiga e pode ser visualizada na Figura 8.
(ALZUGARAY, 1988; LORENZI, 2000). As folhas e hastes são utilizadas na fabricação de
papel em decorrência da alta concentração de celulose e também para confecção de artesanato
e móveis (VALENTIM, 2003; ALMEIDA, 2005). As taboas são, portanto plantas aptas para
crescerem em meios com altas cargas orgânicas, gerando consequentemente uma redução dos
sedimentos (BENDIX, 1994; BRIX, 1994).
Figura 8 - Inflorescência da Taboa
Fonte: Carvalho (2005)
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2.4.3 Componentes do Wetland Construído
Para Souza et al., (2000), o sistema de Wetlands possui como substratos compostos de
cascalhos, areia e outros materiais inertes, onde ocorre a proliferação de biofilme que
agregam populações de microrganismos que atuam nos processos biológicos nas águas
residuais.
O sistema Wetland Construído apresentado neste presente estudo é constituído das
seguintes partes: material filtrante, macrófitas, biofilme, geomenbrana, tubulações, registros e
efluente, conforme a Tabela 03.
Tabela 3 - Partes constituintes do sistema Wetland Construído
Partes Constituintes Composição
Material Filtrante Camada do substrato, constituído de areia e cascalho.
Macrófitas
São denominadas por macrófitas ou macrófitas aquáticas todos
os vegetais que habitam ambientes submersos por água.
Plantas utilizadas para absorção do nitrogênio constituído no
sistema.
Biofilme São populações de microrganismos que através de processos
químicos e biológicos, cooperam com a depuração do efluente.
Geomembrana São revestimentos impermeabilizantes de PEAD (polietileno de
alta densidade), utilizados em obras de proteção Ambiental, tais
como Aterros Sanitários e Industriais, Lagoas para tratamento de
Efluentes e Barragens de Rejeito.
Tubulações Utilizados para a condução do efluente no sistema.
Registros Controla a entrada e saída do efluente no sistema.
Efluente Água residual do processo produtivo. Fonte : Gonçalves,2006; Armstrong et al., 1998; Mess, 2006; Braile & Cavalcanti, 1979
2.4.4 Remoção dos poluentes em Wetland Construído
Para o despejo dos efluentes industriais em recursos hídricos, uma série de padrões
deve ser atingida em conformidade com a legislação vigente. Neste contexto o emprego do
sistema de Wetland Construído tem contribuído na remoção de vários poluentes, gerando
deste modo um efluente melhor tratado e consequentemente atingindo padrões de lançamento
ao meio ambiente.
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Para Kadlec (2009), a eutrofização dos corpos hídricos tem como agente de preocupação
os compostos de nitrogênio. Os compostos nitrogenados nos corpos receptores apresentam
toxicidade para invertebrados e vertebrados aquáticos.
Para a remoção do contaminante, ocorre o ciclo do nitrogênio, que consiste em diversas
transformações básicas de amonificação (mineralização), nitrificação, desnitrificação, fixação
de nitrogênio, assimilação e volatilização, conforme visualizado na Figura 4.
Amonificação: Transformação de nitrogênio orgânico em amônia, sendo este, o
primeiro passo para mineralização do elemento (REDDY; PATRICK, 1984).
Segundo os autores ocorrem processos bioquímicos exotérmicos para conversão da
amônia em forma orgânica.
Nitrificação: É o processo de transformação da amônia em nitrato por bactérias
quimiossintetizantes (REDDY; PATRICK, 1984).
Desnitrificação: É o processo de liberação de nitrogênio gasoso para atmosfera, este
processo é o realizado pelas bactérias desnitrificantes presentes no Wetland
Construído (REDDY; PATRICK, 1984).
Fixação de nitrogênio: É o processo de assimilação do nitrogênio atmosférico para
dentro da solução e fixado pelas plantas e bactérias (KADLEC, 2009).
Assimilação do nitrogênio: É o processo biológico no qual o nitrogênio é utilizado
pelas plantas resultando em biomassa (KADLEC, 2009).
Volatilização: É o processo que volatiza nitrogênio da solução para atmosfera
(KADLEC, 2009).
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Figura 9 - Ciclo do nitrogênio
Fonte: Mitsch & Gosselink (1993)
Em resumo, o nitrogênio é mineralizado pela amônia por ação de degradação bacteriana e
hidrólise. Para a nitrificação o oxigênio requerido é suprido por difusão e convecção
atmosférica e pelas plantas para incorporação na forma de biomassa.
A relação C/N (carbono/ nitrogênio) indica o grau de decomposição da matéria orgânica,
uma vez que o C é utilizado como fonte de energia para o crescimento de microorganismos e
o N é necessário para a síntese de proteínas. Relação esta que afeta a atividade microbiana e é
fundamental para a realização dos processos de tratamento de efluentes e esgotos em
Wetlands construídos. A relação C/N decresce a medida que os microorganismos vão
consumindo o C e liberando CO2 (AQUINO et al.,2005).
A presença de fósforo na água pode ser sob a forma de fósforo solúvel reativo, fósforo
dissolvido total, fósforo orgânico dissolvido e fósforo como ortofosfato
(KALDEC&KNIGHT,1996). Já a remoção do fósforo por Wetland Construído acontece por
meio de absorção por parte das plantas, imobilização microbiana e retenção por adsorção no
solo ou substrato e precipitação (SILVA, 2007). Conforme Kadlec (1996), o fósforo é
absorvido pelos microorganismos presentes em um Wetland Construído para a realização de
sua síntese celular.
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A presença dos sólidos em águas ou efluentes tem relação direta com a entrada de luz
solar no sistema e gera uma demanda alta de oxigênio dissolvido no corpo receptor (VON
SPERLING, 1996). Quando houver a detecção de sólidos voláteis em efluentes ou esgotos em
geral a serem tratados, constata-se de maneira indireta a presença de matéria orgânica,
portanto, considerado um parâmetro importante se tratando de monitoramento de sistemas de
tratamento (PHILLIPI & SEZERINO,2004).
A DBO5 é outro parâmetro com significativa importância para a avaliação da carga
orgânica encontrada nos efluentes e posteriormente lançada em recursos hídricos. Sua
presença em elevadas concentrações pode acarretar uma série de danos, dentre o qual, a
redução da quantidade de oxigênio dissolvido no recurso hídrico em que é lançado, resultando
em problemas relacionados à vida aquática presente no corpo receptor (KACZALA, 2005).
Wetlands Construídos são sistemas conhecidos e diferenciados, pois oferecem a
possibilidade de tratar águas poluídas em alagados construídos intencionalmente, mas com
condicionantes naturais, sendo possível a adaptação destas áreas para efetivar o sistema.
Contribuindo assim, principalmente na remoção de DBO, DQO e remoção de nutrientes
(VERHOEVEN & MEULMAN, 1999).
Salati (2003) e Nogueira (2003) também afirmam que alagados construídos oferecem
muitas oportunidades para tratamento de águas poluídas em relação às áreas alagadas naturais,
pois podem ser moldadas para efetivar sua eficiência quanto a diminuição de DBO e DQO,
remoção de nutrientes e ainda evitar danos diretos e indiretos ao meio ambiente por se tratar
de um sistema controlado.
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3 CARACTERIZAÇÃO DO SISTEMA DE TRATAMENTO DE EFLUENTES
ADOTADO PELO ABATEDOURO DE AVES EM QUESTÃO
3.1 Etapas do tratamento de efluentes industriais
Existe uma série de tratamentos aplicáveis a cada tipo de efluente gerado, cada qual
com a finalidade de tratar ou atuar sobre um efluente específico. Dentre as partes constituintes
da estação de tratamento de efluentes, onde ocorreram as coletas do efluente analisado no
presente trabalho, estão: caixas de areia, calha parshall, peneiras, caixas de gordura,
decantadores primários e secundários, lagoas facultativas e lodos ativados.
Tabela 4 - Descrição do sistema de tratamento
Nível Remoção
Preliminar Sólidos em suspensão grosseiros (material de maiores dimensões e areia)
Primário Sólidos em suspensão sedimentáveis
DBO em suspensão (matéria orgânica componente dos sólidos em suspensão
sedimentáveis)
Secundário DBO em suspensão (matéria orgânica em suspensão fina, não removida no
tratamento primário)
DBO solúvel (matéria orgânica na forma de sólidos dissolvidos)
Terciário Nutrientes
Patogênicos
Compostos não biodegradáveis
Metais pesados
Sólidos inorgânicos dissolvidos
Sólidos em suspensão remanescentes
Nota: A remoção de nutrientes por processos biológicos e patogênicos, podem ser considerada como
integrante do tratamento secundário, dependendo da concentração de tratamento local.
Fonte: ABEAS (1996)
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O fluxograma abaixo apresenta a Figura 10 exemplificando a ordem da Estação de
Tratamento de Efluentes da empresa em estudo e sua descrição respeita esta ordem.
Figura 10 - Fluxograma da estação de tratamento de efluentes da empresa em estudo.
Fonte: autora
3.1.1 Caixas de areia
As caixas separadoras são utilizadas com duas aplicações: a primeira é para a remoção
de areias, sendo então chamadas de caixas de areia e a segunda é para a remoção de gorduras
ou óleos e graxas, denominadas neste caso de caixas de gordura (CHERNICHARO, 2001).
Nas caixas para remoção de areia, a mesma é realizada por um processo chamado de
sedimentação, aonde os grãos de areia e quaisquer outros materiais de granulometrias
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semelhantes e/ou maiores vão depositando-se no fundo da caixa devido a sua maior dimensão
e densidade, em relação aos outros materiais em suspensão, os quais tem uma sedimentação
mais lenta (CHERNICHARO, 2001).
A remoção da areia do efluente é muito importante, pois evita e previne uma série de
problemas no decorrer do processo, principalmente no que se refere à abrasão de
equipamentos, obstrução de tubulações, bombas e tanques (SPERLING, 1996; METCALF,
2003).
3.1.2 Calha Parshall
Calha Parshall é um sistema de medição da vazão de entrada de fluídos. É um dos
modelos de medidores de vazão que é indicada para medir grandes volumes de vazão ou para
efluentes com grande quantidade de sólidos em suspensão. Pode ser construída em concreto,
fibra de vidro ou aço inox (SPERLING, 1996).
3.1.3 Peneiras
Peneiras são tubos circulares perfurados, que permanecem em movimentos circulares
enquanto o efluente passa no interior dos mesmos. O efluente escoa pelos orifícios das
mesmas e os sólidos são destinados a uma caixa coletora na sua extremidade de saída. O
peneiramento tem por objetivo a remoção de sólidos mais finos que não foram removidos na
parte de gradeamento e que possam vir a passar pelas caixas de areia. A retirada desses
sólidos é muito importante para o correto funcionamento das etapas seguintes, principalmente
no que se refere ao tratamento primário (SPERLING, 2002).
As peneiras podem ser construídas de vários materiais, mas verifica-se um uso comum
de chapas metálicas perfuradas para sua confecção. Seu formato circular vazado permite que
o efluente seja lançado na sua parte interna, local onde ficam retidos os materiais grosseiros,
liberando somente a parte líquida e pós finos, que estão dissolvidos no efluente para o
processo de seguimento do tratamento. As perfurações que são realizadas nas chapas ou
ranhuras são específicas e dimensionadas para cada tipo de efluente a ser tratado, permitindo
deste modo somente a passagem de líquidos pelos mesmos. Esse processo é semelhante a um
processo de filtração (METCALF, 2003).
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3.1.4 Caixa de gordura
A remoção de óleos e graxas é muito importante, pois evita problemas futuros no
funcionamento geral e previne problemas nas instalações da estação de tratamento, dentre os
quais se podem citar formações de pelotas de gordura, formação de filme de gordura o que
impede a transferência de oxigênio para o meio líquido e entupimento de peneiras
(CHERNICHARO, 2001; SPERLING, 1996).
O uso das caixas de gordura apresenta muitas vantagens, onde podem ser destacados a
facilidade de operação e o baixo custo de construção. O principal aspecto a ser controlado na
utilização das caixas é o resíduo que fica depositado no fundo da caixa, o qual possibilita
fermentação anaeróbia. O processo a ser adotado neste caso é a remoção com periodicidade
deste material e o destinando para o descarte adequado (CHERNICHARO, 2001).
O processo de flotação consiste na injeção de partículas de ar no fundo do tanque
contendo efluente, sendo este processo ser realizado de modo mecanizado, levando sempre
em consideração a quantidade e características específicas de cada efluente (SPERLING,
2002).
3.1.5 Decantadores primários
Os decantadores primários têm como função a sedimentação da matéria orgânica ou
inorgânica (partículas mais pesadas) presente no efluente. Possui raspadores superficiais que
realizam a remoção do material flutuante no líquido e destinam o mesmo por calha específica
para compartimento no fundo, que serve como depósito deste material (SABESP, 2004).
3.1.6 Lodos ativados
O sistema de lodos ativados apresenta três etapas subsequentes que contemplam
tanque de aeração ou reator, tanque de decantação ou decantador secundário e recirculação de
lodo, para alimento dos microrganismos no reator (SPERLING, 2002).
Nos tanques de aeração ou reatores ocorre a degradação da matéria orgânica por
microrganismos aeróbios, que necessitam de oxigênio para sua sobrevivência. Para tanto, há
injeção de ar através dos aeradores, os quais podem ser superficiais e/ou submersos. Nos
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tanques de aeração da empresa em estudo, diariamente, são introduzidos nutrientes, para
formação e manutenção de colônias de microrganismos aeróbios, pois os mesmos são os
responsáveis por degradar a matéria orgânica presente no efluente, e para tanto, é de
fundamental importância a sua manutenção para uma maior eficiência do sistema. Esses
microrganismos são redirecionados dos decantadores secundários (CHERNICHARO, 2001;
VON SPERLING, 2002).
3.1.7 Decantadores secundários
Nos decantadores secundários ocorre uma nova sedimentação de sólidos que ainda
possam estar presentes no efluente, os quais ficam armazenados no fundo do decantador. Essa
matéria que possui alta carga microbiana é em parte reciclada, voltando ao reator para
abastecimento do mesmo com esses microrganismos e parte é descarta (CHERNICHARO,
2001; VON SPERLING, 2002).
3.1.8 Lagoas facultativas
O tratamento por lagoas facultativas é um processo natural onde ocorre o consumo de
materiais orgânicos por bactérias heterotróficas, aeróbias e anaeróbias. Necessita de uma
grande área de implantação das mesmas (SPERLING, 1996).
O tratamento por lagoas facultativas se subdivide em zona anaeróbia, zona aeróbia e
zona facultativa.
A matéria em suspensão (DBO particulada) tende a sedimentar, vindo a
construir o lodo no fundo (zona anaeróbia). Este lodo sofre o processo
de decomposição por microrganismos anaeróbicos, sendo convertida
lentamente em gás carbônico, água, metano e outros. Após um
determinado período de tempo, apenas a fração inerte (não
biodegradável) permanece na camada do fundo. O gás sulfídrico gerado
não causa problemas de mau cheiro, pelo fato de ser oxidado, por
processos químicos e bioquímicos na camada aeróbia superior
(SPERLING, 1996 p.94).
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O tratamento por lagoas facultativas é eficiente, porém mais lento, fazendo com que o
efluente fique retido por um período maior de tempo até que ocorra seu tratamento adequado
(VON SPERLING, 1996).
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4 MATERIAL E MÉTODOS
O presente estudo avaliou a eficiência do Wetland Construído como sistema de
polimento para efluente de frigorífico de aves. Para a concretização deste estudo foi
necessária à construção de um protótipo com certa antecedência, devido a se tratar de um
sistema com filtragem por plantas e as mesmas requererem um período para adaptação e
crescimento.
Para prosseguimento a este estudo, realizou-se a coleta dos efluentes em estação de
tratamento de efluentes de frigorífico de aves, e acondicionou-se o mesmo em tanques de 200
litros, para transporte e posterior destinação ao sistema de Wetland Construído.
A realização das coletas ocorreu em datas distintas ao longo o ano, com a intenção de
contemplar as quatro estações, levando em consideração ao final do estudo, a eficiência do
sistema nos variados períodos.
4.1 Construção do Wetland
Para a construção da caixa de alvenaria usaram-se tijolos. As dimensões do protótipo
são de 1,50 m de largura e 2,50 m de comprimento e profundidade de 0,50 m. Para agilizar a
secagem da argamassa foi utilizado um secante e para impermeabilização foi utilizada uma
lona de 200 micras, conforme visualizado na Figura 11.
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Figura 11 - Impermeabilização do protótipo.
Fonte: autora
Para constituir as camadas de material filtrante do protótipo foram utilizadas camadas
de brita e areia. A montagem utilizou 20 cm de brita grossa número quatro (máximo 3 cm de
diâmetro) no fundo do protótipo, seguida de 10 cm de brita média número dois (máximo 1,5
cm de diâmetro) e no topo 10 cm de areia irregular (máximo 0,5 cm de diâmetro), somando
40 cm de camada (esquema para visualização das camadas apresentado na Figura 15).
Preenchimento do protótipo com brita pode ser visualizado na Figura 12.
Figura 12 – Preenchimento do protótipo com brita.
Fonte: autora
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4.1.1 Plantio das macrófitas
O plantio da macrófita utilizada ocorreu no mesmo dia da construção do protótipo.
Foram utilizadas plantas da espécie Typha latifólia, plantadas sob a camada filtrante com
espaçamento de 20 cm entre as mesmas, conforme Figura 13.
Figura 13 - Espaçamento entre as plantas.
Fonte: autora
4.1.2 Fluxo de percolação
A dinâmica da percolação do efluente é por fluxo subsuperficial horizontal,
abrangendo as camadas filtrantes e em contato como sistema radicular das macrófitas (Figura
13). A modo de efetivar processo utilizou-se tubos soldáveis, com bitolas de 25 mm de água
fria perfurados a cada 2 cm em toda a superfície de contato para que a entrada de efluente no
sistema ocorra de modo uniforme.
Para o expurgo do sistema adotou-se uma flange de 60 mm, com saída em registro de
esfera, para esvaziamento total do protótipo. Para o descarte do efluente tratado a ser coletado
para análises, adotou-se um tubo de 25 mm. Para fluxo de saída do efluente até esse cano
coletor, foi utilizado tubo de bitola de 25 mm colocado perpendicularmente ao cano de saída e
com furos a cada 2 cm, para coleta da água provinda do sistema em uniformidade. Esquema
de implantação da tubulação de saída pode ser visto na Figura 14.
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Figura 14 - Saída do efluente.
Fonte: autora
Figura 15 - Vista lateral do sistema Wetland Construído adotado.
Fonte: autora.
4.1.3 Armazenamento do efluente
O efluente bruto foi coletado e destinado a tanques de 200 L de polietileno, tampados
para evitar a proliferação de vetores característicos dos efluentes em questão, como moscas e
mosquitos. O mesmo foi armazenado em abrigo do sol para evitar desgaste ou ressecamento
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dos registros que foram utilizados para medição do controle da vazão e do próprio tanque a
fim de evitar o ressecamento do mesmo. O tanque pode ser visualizado na figura 16.
Figura 16 – Armazenamento do efluente
Fonte: autora
4.1.4 Vazão de entrada e saída do sistema Wetland Construído
Um dos tanques foi perfurado na lateral inferior onde se acoplou um flange de 25 mm,
com o sistema de medição de vazão, e entrada do efluente no sistema, conforme Figura 17.
A determinação do volume útil do protótipo foi feita através do preenchimento
controlado com água, utilizando um hidrômetro para controle de vazão de entrada. O
procedimento foi realizado em triplicata para preenchimento dos espaços vazios e absorção da
água pelos materiais. Constatou-se que o volume de efluente a ser adicionado no protótipo é
de 300 L. Após aferição do volume foi estabelecido que o tempo de detenção hidráulica total
é de 72 horas, devido a baixa vazão do sistema de 4,16 L/h.
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Considerando que o volume útil do protótipo é de 300 L, e o tempo de detenção de
cada amostra foi de 3 dias adotou-se a adição de 100 L/dia de efluente. Para medir esta vazão
corretamente adequou-se o fechamento do registro número 2, consequentemente ocorreu à
abertura do registro número 1.
Após a aferição da vazão adequada ao funcionamento do sistema, foi efetuado o
fechamento da torneira e a consequente abertura do registro número 2, direcionando o
efluente pela tubulação até a entrada do protótipo.
Figura 17 - Sistema de controle da vazão de entrada do efluente no Wetland Construído.
Fonte: autora
A iniciação do processo ocorreu com o esgotamento total da água e a inclusão de 300
L de efluente mediante a vazão pré estabelecida. Realizado o preenchimento do protótipo foi
adicionado 100L/dia de efluentes durante o período de 72 horas (total de 300 L). Portanto, o
tempo de detenção para cada amostragem respeita 3 dias, até o extravasamento para coleta.
Através da abertura da torneira e com o auxilio de um becker graduado realizou-se a
aferição da vazão, conforme visualizado na Figura 18.
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Figura 18 - Aferição da vazão.
Fonte: autora
4.2 Análises do efluente pré e pós Wetland Construído
A intenção principal deste estudo é realizar a comparação de níveis de DBO5, oxigênio
dissolvido, pH, turbidez, eletrocondutividade, sólidos, carbono e nitrogênio. A coleta de
temperatura do efluente e ambiente, também serão relatados, relacionando-se com os demais
dados obtidos.
A coleta do efluente destinado ao Wetland Construído realizou-se na saída das lagoas
facultativas, armazenado em tanques de 200 L e direcionados a área onde encontra-se
instalado o protótipo.
Realizou-se amostragens do efluente na saída das lagoas (abatedouro de aves), para
verificar e comparar a eficiência ou não do sistema em relação às amostragens coletadas por
três dias seguidos no extravasamento do Wetland Construído, lembrando que cada amostra
coletada na sua saída permaneceu ou teve três dias de retenção dentro do sistema.
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4.2.1 Determinação de DBO5
A quantidade de matéria orgânica biodegradável presente em um recurso hídrico tem
relação direta com a demanda de oxigênio necessária para a sobrevivência dos organismos
aquáticos. Quanto maior for à carga orgânica biodegradável lançada, maior será a quantidade
de oxigênio necessária para a respiração das bactérias que consomem oxigênio dissolvido,
presentes do corpo d’água. Esta demanda é resultado de uma atividade bioquímica, por isso
Demanda Bioquímica de Oxigênio – DBO. A DBO indica, portanto o teor de matéria
orgânica presente no efluente. Ainda conforme Mazzini (2003), DBO5 (5 dias a 20ºC) é um
teste que avalia a quantidade de matéria biodegradável presente na amostra. A determinação
da BDO5 será realizada por Oxitop, marca WTW conforme a Figura 19.
Figura 19 - Frascos para determinação de DBO5
Fonte: autora
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4.2.1.1 Metodologia
Verificar provável faixa de DBO da amostra e, a partir deste dado estipular a
quantidade de amostra a ser utilizada, conforme tabela do fabricante, colocar três gotas do
inibidor de nitrificação na amostra, colocar duas pastilhas de NaOH (hidróxido de sódio)
dentro do recipiente superior da garrafa, prender o display digital, iniciar o processo de
medição pressionando as teclas S e M, simultaneamente, destinar os frascos a bandeja
incubadora a 20ºC por 5 dias, após realizar a medição no display do equipamento.
Metodologia seguida é o Método Respirométrico 5210D, descrito em sua íntegra no
ASSOCIATION OF OFFICIAL ANALYTICAL CHEMISTRY (AOAC) (APHA,1995).
4.2.2 Determinação do oxigênio dissolvido
A presença de oxigênio dissolvido (OD) é muito importante para a sobrevivência dos
organismos aeróbios, e sua concentração na água varia diariamente, devido a esta estar
diretamente relacionada ao processo de fotossíntese, respiração e decomposição de matéria
orgânica (KUBITZA, 1998). A determinação do oxigênio dissolvido será realizada por
Oxímetro DM – 4P da marca Digimed, conforme Figura 20.
Figura 20 - Aparelho utilizado para medição de O dissolvido.
Fonte: autora
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4.2.2.1 Metodologia
Após a coleta, destinar o efluente a um becker, introduzir o sensor agitando o efluente
constantemente, esperar a estabilização do aparelho, realizar a leitura e anotar o resultado.
Esse procedimento é realizado em triplicata, gerando uma média. Metodologia seguida é o
Método Eletrométrico 4500G, descrito em sua íntegra no ASSOCIATION OF OFFICIAL
ANALYTICAL CHEMISTRY (AOAC) (APHA,1995).
4.2.3 Determinação de pH
O potencial hidrogeniônico refere-se à concentração de íons de hidrogênio em uma
solução, conferindo a mesma condições ácidas, neutras ou básicas. Para que ocorra um
desenvolvimento adequado das bactérias o pH precisa estar ajustado conforme necessidade
das mesmas. A grande maioria das bactérias se desenvolvem muito bem com um pH entre 6,5
e 7,5, considerando uma variação mínima e máxima de 4 e 9 ( CAMPOS et al, 2006).
A determinação do pH foi realizado por Phmetro DM – 20 da marca Digimed,
conforme Figura 21.
Figura 21 - Aparelho para determinação de pH
Fonte: autora
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4.2.3.1 Metodologia
Colocar 200 mL da amostra no becker, imergir os eletrodos na amostra e esperar
estabilizar a medição, realizar a leitura no visor do aparelho. Metodologia seguida é o Método
Potenciométrico 4500B, descrito em sua íntegra no ASSOCIATION OF OFFICIAL
ANALYTICAL CHEMISTRY (AOAC) (APHA,1995).
4.2.4 Determinação de turbidez
A medida de turbidez representa a intensidade com que ocorre a passagem de luz
através da água ou efluente a ser analisado, sendo ela de fácil visualização quando adquire
aparência turva. Em águas para consumo humano, a turbidez está diretamente associada ao
controle de qualidade das águas (FERREIRA et al, 2006). A determinação da turbidez
realizou-se por Turbidímetro DM –TU da marca Digimed, conforme Figura 22.
Figura 22 - Aparelho para leitura da turbidez.
Fonte: autora
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4.2.4.1 Metodologia
Inserir uma amostra no equipamento, aguardar a leitura, realizar a leitura diretamente
no visor do aparelho. Metodologia seguida é o Método Nefelométrico 2130B, descrito em sua
íntegra no ASSOCIATION OF OFFICIAL ANALYTICAL CHEMISTRY (AOAC)
(APHA,1995).
4.2.5 Determinação de eletrocondutividade
Eletrocondutividade é medição de corrente elétrica, a qual a solução aquosa é hábil a
transportar. Quando forem encontrados valores elevados para eletrocondutividade em análises
de efluentes, ocorre a alteração do transporte de elementos químicos entre o meio e interior
das células microbianas, as quais são as responsáveis pelo tratamento dos efluentes, causando
inibições do metabolismo destas células (DAN et al, 2003).
Determinação de eletrocondutividade se realizou com auxílio de Eletrocondutivímetro
W12-D da marca BEL Engineering, visualizado conforme Figura 23.
Figura 23 - Aparelho para medição da eletrocondutividade.
Fonte: autora
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4.2.5.1 Metodologia
Colocar 200 mL da amostra em um becker, imergir os eletrodos na amostra e
aguardar a estabilização da medição, realizar a leitura diretamente no visor do aparelho.
Metodologia seguida é o Método condutivimétrico 2510B, descrito em sua íntegra no
ASSOCIATION OF OFFICIAL ANALYTICAL CHEMISTRY (AOAC) (APHA,1995).
4.2.6 Determinação do carbono
A presença de carbono em escala elevada em águas e efluentes interfere diretamente
na vida aquática, tendo sua origem principalmente de efluentes e resíduos, e também em
menor escala, ser originário de matéria viva. A presença elevada de carbono orgânico total é
utilizada como grau de poluição de corpos hídricos (CETESB, 2014).
A determinação do carbono ocorreu com auxílio de HPLC da marca SHIMADZU, por
processo de cromatografia líquida no Laboratório de Química da Univates conforme Figura
24.
Figura 24 – Equipamento para determinação de carbono.
Fonte: autora
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4.2.6.1 Metodologia
Realizar a medição do volume em recipiente específico, colocar o mesmo no
equipamento e após o mesmo informará os dados sobre o percentual de carbono presente na
amostra. Metodologia seguida é o Método de combustão em alta temperatura 510B, descrita
em sua íntegra no ASSOCIATION OF OFFICIAL ANALYTICAL CHEMISTRY (AOAC)
(APHA,1995).
4.2.7 Determinação de nitrogênio (NTK)
O nitrogênio é um elemento importantíssimo no que se refere ao crescimento de
vegetais e organismos em geral, pois é utilizado para realização da síntese de aminoácidos.
Se, em elevadas concentrações e associado aos fosfatos em ambientes aquáticos, gera o
crescimento desordenado de alguns organismos, gerando eutrofização. Em uma poluição
recente a predominância é de nitrogênio orgânico e amoniacal, já em poluição remota se
encontra as formas de nitrito e nitrato (Baungarten, 2001). Para determinação do nitrogênio se
utilizou o destilador de nitrogênio, como visualizado na Figura 25.
Figura 25 - Destilador de nitrogênio
Fonte: autora
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4.2.7.1 Metodologia
A metodologia seguida é o Método Macro-Kjeldahl 4500B e está referenciado em sua
íntegra na ASSOCIATION OF OFFICIAL ANALYTICAL CHEMISTRY (AOAC)
(APHA,1995). A análise consiste em pipetar 10 mL da solução problema num balão
volumétrico de 250 mL e avolumar com água deionizada. Para a amostra do branco: pipetar
50 ml de água deionizada no tubo de proteína. Pipetar 25 mL da amostra problema no tubo de
proteína. Pipetar 50 mL do reagente de digestão em cada tubo de proteína. Por no bloco de
digestão (ou bloco digestor) à 150°C até o volume da amostra reduzir mais ou menos 30 mL,
em seguida aumentar a temperatura para 385°C até que a cor das amostras fique verde claro.
Tirar as amostras do bloco de digestão e deixar esfriar, em seguida acrescentar 50 mL de água
deionizada. Por no destilador de nitrogênio. No destilador por 50 mL de soda 40% com
tiossulfato de sódio, embaixo acoplar um erlenmeyer com 50 mL de ácido bórico 2% e quatro
gotas de indicador misto, a sua cor ficará rosa claro. Destilar até 175 mL de amostra, quando
começar a destilar a cor fica verde, pois contém nitrogênio. O branco não pode ficar verde, se
ficar houve contaminação e terá que fazer de novamente, ele fica da cor do indicador só mais
diluído. Titular com ácido sulfúrico. Após aplicar a equação:
Cálculo: (A-B) . F ou (A-B) . 280
Amostra Va
A= volume de ácido sulfúrico gasto na amostra.( Volume da amostra)
B= volume de àcido sulfúrico gasto na amostra. (Volume do branco)
A = Volume da titulação B = Volume da padronização
A metodologia a ser seguida está referenciada em sua íntegra na AOAC.
4.2.8 Determinação de sólidos totais
A metodologia adotada é o Método Gravimétrico 2540B, para o ensaio das análises de
sólidos totais e está descria na ASSOCIATION OF OFFICIAL ANALYTICAL
CHEMISTRY (APHA,1995). O cálculo para adquirir o teor de ST (sólidos totais) se dá
através da seguinte equação:
ST(%) = (A-B / C-B ) x100
Onde:
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A = Peso do cadinho + amostra ao sair da estufa (g)
B = Peso do cadinho cerâmico vazio (g)
C = Peso do cadinho + amostra antes da estufa (g)
4.2.8.1 Metodologia
Identificação do cadinho e pesagem do mesmo, colocação de amostra no cadinho e
repesagem, destinar a estufa em 105ºC por um período de 24 horas, pesar novamente. O teor
de sólidos totais será medido através da evaporação de um determinado volume do efluente,
ao qual será aplicada a equação acima ao final dos procedimentos.
4.2.9 Determinação de sólidos voláteis e fixos
A metodologia adotada para o ensaio das análises de sólidos voláteis e fixos está
descria na AOAC. Para o cálculo de determinação de sólidos voláteis (SV) utilizou-se a
seguinte equação:
SV(%)= (A-D/ A-B) X100
Onde:
A = Peso da cápsula + amostra ao sair da estufa (g)
B = peso da cápsula cerâmico vazio (g)
D = peso da cápsula + amostra ao sair do forno mufla (g)
O teor de sólidos voláteis é adquirido através da volatilização na mufla e o teor de
sólidos presentes na amostra ao sair da estufa.
4.2.19.1 Metodologia
Pesar o cadinho vindo da estufa, regular a mufla a 500ºC, colocar o cadinho na mufla
por um período de 8 horas, retirar o cadinho da mufla, anotar todos os valores pertinentes
durante o processo e aplicar a equação citada anteriormente.
4.2.10 Temperatura
A temperatura interfere diretamente no metabolismo dos microrganismos, salientando
que quando a temperatura for mais elevada, maior a taxa metabólica gerando com isso um
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processo acelerado de biodegradação da matéria orgânica, consumo de oxigênio dissolvido e
assimilação de nutrientes em um determinado corpo aquático (APHA, 2005).
Figura 26 – Termômetro
Fonte: autora
4.2.10.1 Metodologia
Após a coleta do efluente, mergulhar o termômetro na amostra, esperar a estabilização
da temperatura, realizar a leitura e anotar o resultado. A medição da temperatura ambiente
consiste em deixar o termômetro captar a temperatura ambiente, esperar a estabilização,
realizar a leitura e anotar o resultado.
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5 RESULTADOS E DISCUSSÕES
O efluente analisado neste presente estudo refere-se ao efluente de lançamento final
em recurso hídrico, proveniente de frigorífico de aves. Salientando que realizou-se a coleta do
mesmo na saída da lagoa facultativa, analisado e posteriormente destinado a sistema de
Wetland Construído por período de três dia de detenção hidráulica e analisado novamente,
para posterior constatação da eficiência do mesmo.
A coleta do efluente analisado, oriundo da indústria frigorífica de aves, foi
transportado até o local de instalação do protótipo, distante aproximadamente 500 metros da
área de coleta. Realizou-se a coleta do efluente sempre de modo total, para preenchimento do
sistema e para mais três dias de análises após o preenchimento do mesmo. Cada coleta
realizada, portanto, resultou num total de 300 litros para preenchimento do sistema e mais 300
litros para posterior extravasamento do mesmo e coleta para análise na saída do Wetland
Construído.
As coletas do efluente se deram sempre em um dia específico no frigorífico de aves, o
mesmo ficou armazenado em tanques de 200 litros, fechados com tampas e ao abrigo do sol
para posterior destinação do mesmo ao sistema. Cabe ressaltar que tal modo de coleta e
armazenamento do efluente pode interferir direta ou indiretamente no resultado das análises,
porém foi o único modo encontrado para a realização do experimento e posteriores análises.
Implantou-se o sistema Wetland Construído em agosto de 2013 verificando-se,
portanto o crescimento e adaptação das plantas ao longo dos meses. Inicialmente o
desenvolvimento das plantas foi mais lento podendo ser visualizado através da Figura 27 na
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data de 10 de setembro de 2013 o nascimento das primeiras folhas nas plantas. Após o seu
sistema radicular já firmado no sistema, verificou-se uma aceleração no seu crescimento
verificado no dia 23 de novembro de 2013 e também no dia 01 de janeiro de 2014. A poda das
plantas foi realizada em apenas um momento durante o andamento do estudo, no mês de
julho, quando se constatou um crescimento muito rápido das folhas após a mesma, fato este
que indica um sistema radicular firme e em pleno funcionamento dentro do sistema. O último
registro das plantas foi realizado 10 de outubro de 2014, após a última destinação de efluente
ao protótipo e análises realizadas.
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Figura 27 - Desenvolvimento do Wetland Construído.
Fonte: autora
5.1 Demanda bioquímica de oxigênio - DBO5
Para Sezerino (2004), o emprego de Wetlands Construídos, após uso de lagoas pode
gerar uma redução de até 90% nas taxas de DBO5 e DQO, que é a concentração carbonácea,
como também para a fração nitrogenada – NTK.
02 agosto 2013 10 setembro 2013
01 janeiro 2014 23 novembro2013
03 julho 2014 10 outubro 2014
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Conforme Solano, Soriano e Ciria (2004) o desempenho de um alagado construído de
fluxo subsuperficial plantado com taboa durante um período de dois anos, obteve um
resultado de remoção de 81% no primeiro ano e 92% de remoção da DBO5 para o segundo
ano. A redução em leitos de fluxo subsuperficial pesquisado por Meira et al., (2001a),
utilizando como macrófita a taboa, resultou em uma redução de 76,9% a 83,6% de remoção
da DBO5, adotando como período de detenção 5 a 10 dias.
Salientando ainda o estudo realizado por Costa et al., (2003), onde foi analisado um
sistema de fluxo subsuperficial também adotando a taboa, gerando uma redução média de
88% em relação a DBO5, com tempo de detenção de 10 dias. Já Platzer et al., (2007), Kaick
et al., (2008) e Almeida et al., (2007), descreveram eficiências na ordem de 77% a 98% na
remoção da DBO5.
A Tabela 5 e Gráfico 01 apresentam os valores encontrados para DBO5 na entrada e
saída do sistema de Wetland Construído e respectivamente o seu percentual de remoção
referente a este parâmetro.
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Tabela 5 – Demanda Bioquímica de Oxigênio no Wetland Construído – DBO5 (mg/L)
Data da coleta Efluente entrada
Wetland
Efluente saída Wetland Percentual de
Remoção (%)
04/04/14 400
07/04/14 90 - 77,5
08/04/14 170 - 57,5
09/04/14 140 - 85
06/06/14 500
09/06/14 100 - 80
10/06/14 80 - 84
11/06/14 90 - 82
22/08/14 200
25/08/14 10 - 95
26/08/14 10 - 95
27/08/14 20 - 90
03/10/14 200
06/10/14 20 - 90
07/10/14 25 - 87,50
08/10/14 40 - 80
Fonte: autora
Gráfico 01 - Variação da DBO5 entrada e saída do Wetland Construído (em mg/L),
Percentual de Remoção.
Fonte: autora
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A concentração de matéria orgânica biodegradável, DBO5 no estudo em questão,
apresentou considerável redução, possuindo uma variação desde 57,5% na amostra coletada
08/04/2014 até 95% nas amostras dos dias 25 e 26/08/2014. Este alto percentual de redução
na DBO5 destaca a retenção de matéria orgânica no sistema adotado. O percentual médio de
redução de DBO5 foi de 83,62%, resultado este que acorda com o encontrado pelos autores
dos estudos anteriormente citados.
5.2 Oxigênio dissolvido – OD
A diferença na concentração de OD encontrada em efluentes se deve a atividade de
plantas e microorganismos presentes no sistema. O oxigênio fornecido a sistemas de Wetlands
de fluxo subsuperficial deve-se principalmente ao transporte de gás pelas plantas, aos seus
sistemas de raízes, à rizosfera e vizinhanças através de seu tecido formada por arênquimas
(PRIDE et al., 1990 e STOTTMEISTER et al., 2003).
Ao contrário dos Wetlands de fluxo superficial, quando ocorre a difusão de O2 da
atmosfera na superfície da água exposta, nos subsuperficiais este fenômeno é limitado pelo
isolamento do fluxo de efluente da superfície (LAWSON, 1985 citado por REED & BROWN,
1992).
Este parâmetro é muito importante para os organismos aeróbios, os quais são
responsáveis pela estabilização da matéria orgânica. Durante este processo, os
microorganismos utilizam oxigênio para respiração. Este fato pode causar redução da
disponibilidade do mesmo no meio, acarretando alguns problemas, como a morte de
organismos aquáticos que necessitam de oxigênio para sobreviver. Salientando ainda que a
falta de oxigênio cria condições anaeróbias, podendo gerar maus odores devido à liberação de
gases (KACZALA, 2005).
Conforme Brix (1997), os níveis de OD aumentam pela ação das raízes das plantas.
Ainda, segundo estudo realizado com sistema de Wetlands para tratamento de esgoto, também
verificou-se um aumento na concentração de OD após a passagem do esgoto pelo sistema
(HENCH et al., 2003; KASEVA, 2004; KALDEC et al., 1997). Resultados estes que também
foram obtidos no protótipo do estudo em questão, podendo os resultados ser visualizados na
Tabela 6 e Gráfico 02.
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Tabela 6 – Teores de oxigênio dissolvido no Wetland Construído ( mg/L).
Data da coleta Efluente entrada
Wetland
Efluente saída
Wetland
Percentual de
Aumento (%)
04/04/14 7,45
07/04/14 9,10 + 22,14
08/04/14 9,7 + 30,20
09/04/14 7,66 + 2,81
06/06/14 4,6
09/06/14 7,6 + 65,21
10/06/14 6,2 + 34,78
11/06/14 7,7 + 67,39
22/08/14 6,4
25/08/14 11,2 +75,00
26/08/14 10 + 56,25
27/08/14 7,3 + 14,06
03/10/14 9,9
06/10/14 10,9 + 10,10
07/10/14 10,6 + 17,77
08/10/14 10,3 + 4,04
Fonte: autora
Gráfico 02 - Variação do oxigênio dissolvido na entrada e saída do Wetland Construído (em
mg/L), percentual de aumento.
Fonte: autora
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Após observar os resultados das análises, demonstrados na Tabela 7, fica evidente que,
após o polimento no Wetland, os índices de OD aumentaram. Nas amostras analisadas
verificou-se um aumento no valor deste parâmetro após passar o efluente pelo Wetland. Os
valores possuem uma variação que vai desde 2,81% na amostra do dia 09/04/2014 até 75% no
dia 25/08/2014. Em média, os teores de OD na saída do Wetland encontraram-se 33,31% mais
elevados que na entrada do sistema.
5.3 Potencial hidrogeniônico – pH
Se tratando de pH, os Wetlands Construídos de fluxo subsuperficial tendem a
neutralização durante a passagem do efluente pelo fluxo pelo leito, mas, cabe salientar que
esse comportamento ainda não é totalmente claro. Outro estudo realizado pelo autor verifica,
no entanto que sistemas Wetlands Construídos quando recebem efluentes provenientes de
lagoas de estabilização em uma faixa de pH alcalina, levam-no à neutralidade (GSCHLÖBL
et al., 1998).
Em estudo realizado com zona de raízes ou alagados construídos para tratamento de
esgoto doméstico, foi observado que o pH pouco se alterou nas coletas de entradas e saídas do
sistema resultando numa variação de 6,56 a 7,54 (LOHMANN 2011). Tal resultado também
pode ser comprovado na passagem do efluente no Wetland Construído deste estudo,
observando a Tabela 7 e Gráfico 03.
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Tabela 7 - Potencial hidrogeniônico no Wetland Construído – pH
Data da coleta Efluente entrada
Wetland
Efluente saída
Wetland
Percentual de
Redução ou
Aumento (%)
04/04/14 7,12
07/04/14 7,15 + 0,42
08/04/14 7,40 + 3,93
09/04/14 6,85 - 3,79
06/06/14 7,59
09/06/14 6,88 - 9,35
10/06/14 6,81 - 10,27
11/06/14 7,42 - 2,23
22/08/14 6,93
25/08/14 7,34 + 5,91
26/08/14 7,23 + 4,32
27/08/14 6,95 + 0,28
03/10/14 6,90
06/10/14 6,77 - 1,88
07/10/14 6,40 - 7,24
08/10/14 6,64 - 3,76
Fonte: autora
Gráfico 03 - Variação do potencial hidrogeniônico na entrada e saída do Wetland Construído,
percentual de remoção.
Fonte: autora
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5.4 Turbidez
Os efluentes em geral, podem conter uma vasta quantidade de materiais causadores de
turbidez, tanto inorgânicos como orgânicos. Tais materiais encontram-se suspensos em
partículas, impedindo a passagem de luz. Dependendo do tamanho das partículas, elas podem
sedimentar naturalmente após um determinado período de tempo em repouso, porém
tamanhos menores destas partículas, não sedimentam, e denominam-se coloides (KACZALA,
2005).
Wetlands são sistemas de tratamento com alta eficácia na remoção de sólidos em
suspensão, e consequentemente na turbidez, uma vez que ambos os parâmetros estão
relacionados e relatados em um série de estudos a respeito (PRIDE et al., 1990; GREEN &
UPTTON, 1994; KALDEC et al., 1997; GSCHLÖBL et al., 1998; NERALLA et al., 2000;
CAMPOS et al., 2002; AL-OMARI & FAYYAD, 2003; HENCH et al., 2003;
MANNARINO, 2003; SOLANO et al., 2004) .
Os resultados de eficiência na remoção da turbidez obtidos no estudo em questão vão
de encontro daqueles descritos pelos autores que concentram suas pesquisas em sistemas
semelhantes de tratamento de efluentes, como é o caso de Souza (2003), que encontrou taxa
de redução de 60% utilizando Taboa; Valentim (2003), que encontrou taxa de redução entre
39 e 85%; Brasil et al., (2005), que encontraram taxa de redução na ordem de 86%
pesquisando varias espécies vegetais em vários tipos de substratos.
Na Tabela 8 e Gráfico 04 podem ser observadas as variações de turbidez na entrada e
saída do Wetland Construído e consequentemente seu percentual de remoção.
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Tabela 8 – Turbidez no Wetland Construído (UNT)
Data da coleta Efluente entrada
Wetland
Efluente saída
Wetland
Percentual de
Remoção (%)
04/04/14 57,4
07/04/14 3,23 - 93,37
08/04/14 2,51 - 95,62
09/04/14 1,92 - 96,65
06/06/14 89,0
09/06/14 3,51 - 96,05
10/06/14 6,80 - 92,35
11/06/14 3,30 - 96,29
22/08/14 72,3
25/08/14 3,21 - 89,84
26/08/14 5,25 - 90,00
27/08/14 7,21 - 90,38
03/10/14 40,4
06/10/14 6,77 - 83,24
07/10/14 4,02 - 90,04
08/10/14 3,00 - 92,57
Fonte: autora
Gráfico 04 - Variação da turbidez na entrada e saída do Wetland Construído (em UNT),
percentual de remoção.
Fonte: autora
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A redução da turbidez no efluente após a passagem pelo polimento no Wetland
Construído teve uma variação de 83,24% no dia 06/10/2014 a 96,65% em 09/04/2014, com
uma média de 92,32% de redução da mesma ao longo das análises.
A eficiência do sistema deve-se principalmente a processos físicos que retêm as
partículas presentes no efluente, criando um efeito filtrante pelas raízes das macrófitas
emergentes plantadas no Wetland, resultando na clarificação do efluente. A visualização da
Figura 28 demonstra a diferença na coloração da água coletada na lagoa e posterior ao
tratamento no Wetland, comprovando de fato sua eficiência.
Figura 28- Amostras coletadas nos dias 04/07/08 e 09 de abril de 2014
Fonte:autora
5.5 Eletrocondutividade – EC
A eletrocondutividade ou condutividade elétrica é a capacidade de uma solução
conduzir corrente elétrica, é resultado da presença de íons. Este parâmetro tem relação direta
com a salinidade. Quanto maior for à condutividade elétrica, maior será presença de íons e,
portanto de sais dissolvidos (KACZALA, 2005).
Segundo Costa et al., (2003) que analisou o esgoto após a passagem por um alagado
construído com taboa, constatou um aumento de 90,1%, na eletrocondutividade. Leopoldo et
al., (2000) observaram também um aumento destes valores após a passagem pelo sistema.
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Na Tabela 09 e Gráfico 05 apresentam-se os valores encontrados para a
eletrocondutividade no protótipo de Wetland Construído em estudo.
Tabela 09 – Eletrocondutividade no Wetland Construído (µs)
Data da coleta Efluente entrada
Wetland
Efluente saída
Wetland
Percentual de
Remoção (%)
04/04/14 989
07/04/14 777 - 21,43
08/04/14 776 - 21,53
09/04/14 930 - 5,93
06/06/14 1244
09/06/14 1236 - 0,64
10/06/14 1059 - 14,87
11/06/14 805 - 35,28
22/08/14 1208
25/08/14 818 - 32,28
26/08/14 706 - 41,55
27/08/14 886 - 26,65
03/10/14 1279
06/10/14 805 - 37,06
07/10/14 745 - 41,75
08/10/14 1108 - 13,36
Fonte: autora
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Gráfico 05 - Variação da eletrocondutividade na entrada e saída do Wetland Construído (em
µs), percentual de remoção.
Fonte: autora
Nas amostras analisadas verificou-se redução neste parâmetro após o efluente passar
pelo polimento. Esta redução variou desde 0,64% na amostra coletada no dia 09/06/2014 a
41,75% no dia 07/10/2014. Em média foi registrada uma redução de 24,36% neste parâmetro.
Ao contrário das citações realizadas pelos autores, o resultado encontrado neste estudo indica
uma remoção da eletrocondutividade, fato este que indica uma redução nos sais presentes no
efluente, devido à ação das plantas através das raízes, que utilizam os minerais como
nutrientes para seu desenvolvimento.
5.6 Carbono
A determinação do carbono é um importante parâmetro para indicar a presença de
matéria orgânica no efluente a ser analisado. Quanto maior for o resultado encontrado para
carbono orgânico total (COT), maior a quantidade de matéria orgânica presente no efluente
analisado. O COT é um parâmetro utilizado principalmente em águas limpas e efluentes para
reuso (RIBEIRO et al, 2013).
Estudos vêm sendo realizados em alagados e consequentemente resultados são obtidos
gerando uma linha de resultados esperados para os próximos em projetos e estudos em
andamento. Dentro dos quais vem se destacando a remoção de COT em tratamento
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principalmente de esgoto e efluentes (SOLANO et al., 2004; KASEVA, 2004; HENCH et al.,
2003; NERALLA et al., 2000).
Os resultados obtidos, referentes a COT obtidos no protótipo podem ser visualizados
na Tabela 10 e Gráfico 06.
Tabela 10 - Carbono presente no Wetland Construído (mg/L).
Data da coleta Efluente entrada
Wetland
Efluente saída
Wetland
Percentual de
Aumento ou
Remoção (%)
04/04/14 12,49
07/04/14 9,52 - 23,78
08/04/14 11,16 - 10,64
09/04/14 9,48 - 24,09
06/06/14 54,19
09/06/14 44,93 - 17,08
10/06/14 8,98 - 83,42
11/06/14 50,28 - 7,21
22/08/14 29,05
25/08/14 2,02 - 93,05
26/08/14 4,70 - 83,82
27/08/14 0,65 - 97,76
03/10/14 42,42
06/10/14 45,90 + 8,20
07/10/14 40,20 - 5,23
08/10/14 45,20 + 6,55
Fonte: autora
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Gráfico 06 - Variação do percentual de carbono entrada e saída do Wetland Construído (em
mg/L), percentual de remoção.
Fonte: autora.
O percentual de redução de carbono variou de um incremento de 8,20% em
06/10/2014 até uma redução 97,76% no dia 27/08/2014, tendo como redução média no teor de
carbono 35,94%.
A concentração de COT diminuiu em todas as amostras realizadas, no período
indicando que ocorreu uma diminuição na carga de poluentes presentes no efluente após a
passagem pelo sistema de polimento Wetland Construído.
5.7 Nitrogênio
No estudo em específico foi analisado o teor de nitrogênio total Kjeldahl, ou seja o
nitrogênio de forma orgânica e amoniacal.
Conforme Masi et al., (2007), se obteve bons resultados na remoção de nitrogênio em
estudos realizados com efluente bruto, em sistema de Wetland vertical e Wetland horizontal,
com taxas de remoção de 77% a 99% e 85%. Já em experimentos realizados por
Farahbakhshazad et al., (2000), com a utilização de Wetland de fluxo vertical, também no
tratamento de esgotos, a remoção de nitrogênio foi de 85%. Também, verificou-se uma
remoção em torno de 80% para alagados construídos com taboa (PLATZER et al 2007;
KAICK et al., 2008; ALMEIDA et al., 2007).
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A apresentação dos resultados encontrados para NTK estão descritos na Tabela 11 e
Gráfico 07.
Tabela 11 – Concentração de nitrogênio (NTK) no Wetland Construído (mg/L)
Data da coleta Efluente entrada
Wetland
Efluente saída
Wetland
Percentual de
Remoção (%)
04/04/14 35,70
07/04/14 3,13 - 91,23
08/04/14 1,65 - 95,37
09/04/14 3,07 - 91,39
06/06/14 46,89
09/06/14 4,57 - 90,24
10/06/14 8,99 - 80,81
11/06/14 8,84 - 81,13
22/08/14 72,17
25/08/14 4,73 - 93,44
26/08/14 3,24 - 95,49
27/08/14 9,59 - 86,70
03/10/14 60,7
06/10/14 60,5 - 22,63
07/10/14 48,5 - 37,98
08/10/14 76,4 - 2,30
Fonte: autora
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Gráfico 07 - Variação do nitrogênio total entrada e saída do Wetland Construído (em mg/L),
percentual de remoção.
Fonte: autora
Neste estudo a remoção de nitrogênio no Wetland Construído mostrou-se satisfatória.
Os percentuais de remoção variaram de 2,30% na coleta da amostra de 08/10/2014 até
95,49% na amostra do dia 26/08/2014. Em média o percentual de remoção de nitrogênio foi
de 72,30%.
5.8 Sólidos Totais, Fixos e Voláteis
A remoção dos sólidos totais ocorre devido à sedimentação, filtração que ocorre pelas
raízes das plantas (macrófitas), assimilação pelas mesmas, adsorção do solo, precipitação e
co-pressipitação com compostos insolúveis e oxidação realizada pelos microorganismos
(WATSON et al., 1989; CUNHA, 2006). Os resultados obtidos no protótipo quanto à
remoção de sólidos totais estão descrito na Tabela 12 e Gráfico 08 abaixo.
Sistemas de tratamento utilizando Wetlands Construídos vêm demonstrando relativa
eficiência na remoção de sólidos totais e voláteis. A remoção de sólidos fixos vem ocorrendo
com alguma frequência, porém cabe salientar que há casos em que vem sofrendo incremento
neste quesito específico (PRIDE et al., 1990; GREEN & UPTON, 1994; KADLEC et al.,
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1997; GSCHLÖBL et al., 1998; NERALLA et al., 2000; CAMPOS et al., 2002; AL-OMARI
& FAYYAD, 2003; HENCH et al., 2003; MANNARINO, 2003; SOLANO et al., 2004).
Tabela 12 – Sólidos totais no Wetland Construído (%)
Data da coleta Efluente entrada
Wetland
Efluente saída
Wetland
Percentual de
Remoção (%)
04/04/14 0,072
07/04/14 0,061 - 15,27
08/04/14 0,055 - 23,61
09/04/14 0,062 - 13,88
06/06/14 0,069
09/06/14 0,056 - 18,84
10/06/14 0,042 - 39,13
11/06/14 0,037 - 46,37
22/08/14 0,054
25/08/14 0,030 - 44,44
26/08/14 0,028 - 48,14
27/08/14 0,039 - 27,77
03/10/14 0,051
06/10/14 0,049 - 3,92
07/10/14 0,050 - 1,96
08/10/14 0,050 - 1,96
Fonte: autora
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Gráfico 08 - Variação de sólidos fixos entrada e saída do Wetland Construído (em %),
percentual de remoção.
Fonte: autora.
Os sólidos totais apresentaram redução em todas as amostras coletadas, que variam
desde 1,96% em 07/08/2014 até 48,14% em 26/08/2014, sendo que a média de redução igual
a 23,77%.
Ao analisar um sistema de tratamento de esgoto utilizando zona de raízes com capim
angola e conta de lágrima, lírio do brejo e taboa, Almeida (2005) obteve uma redução de
32,1% de sólidos voláteis. Para sólidos voláteis, obteve-se os resultados constantes na Tabela
13 e Gráfico 09.
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Tabela 13 - Sólidos voláteis no Wetland Construído (%)
Data da coleta Efluente entrada
Wetland
Efluente saída
Wetland
Percentual de
Remoção ou
Aumento (%)
04/04/14 53,816
07/04/14 47,782 - 11,21
08/04/14 56,928 + 1,85
09/04/14 29,041 -46,04
06/06/14 59,891
09/06/14 50,287 - 16,03
10/06/14 47,549 - 20,61
11/06/14 53,871 - 8,59
22/08/14 58,933
25/08/14 73,191 + 24,19
26/08/14 57,942 - 1,68
27/08/14 48,077 - 18,42
03/10/14 25,626
06/10/14 3,113 - 87,85
07/10/14 22,710 - 11,38
08/10/14 3,129 - 87,79
Fonte: autora
Gráfico 09 – Variação de sólidos voláteis entrada e saída do Wetland Construído (em %),
percentual de remoção.
Fonte: autora
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A redução dos sólidos voláteis, que são compostos por partículas de matéria orgânica
degradável que sofre decomposição durante o tratamento, também é confirmada pelos
resultados. Durante o estudo observou-se esse comportamento exceto nas coletas realizadas
em 08/04/2014 e 25/08/2014, quando o percentual de sólidos voláteis aumentou após o
tratamento de polimento no Wetland construído.
Nas demais coletas realizadas houve redução de teor de sólidos voláteis, com variação
de um incremento de 24,19% em 25/08/2014 até 87,85% em 06/10/2014, com uma média de
redução geral de 23,30%.
O percentual de redução dos sólidos fixos apresentados na Tabela 14 e Gráfico 10,
também foi encontrado na maior parte das coletas analisadas, porém, os dados obtidos
apresentaram algumas coletas com elevação no percentual de sólidos fixos, caso este também
ocorrido em amostragens de sólidos voláteis.
Em estudo realizado por Almeida (2005) por sistema de tratamento com zona de raízes
observou-se um incremento de 14,9% de sólidos fixos utilizando a taboa.
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Tabela 14 - Sólidos fixos no Wetland Construído (%)
Data da coleta Efluente entrada
Wetland
Efluente saída
Wetland
Percentual de
Remoção ou
Aumento (%)
04/04/14 46,187
07/04/14 52,218 + 13,05
08/04/14 43,071 - 6,75
09/04/14 70,958 + 53,63
06/06/14 42,560
09/06/14 41,025 - 3,61
10/06/14 30,589 - 28,13
11/06/14 44,609 + 4,81
22/08/14 41,066
25/08/14 26,808 - 34,71
26/08/14 16,057 - 60,89
27/08/14 51,922 + 26,43
03/10/14 74,374
06/10/14 96,887 + 30,26
07/10/14 77,289 + 3,91
08/10/14 96,870 + 30,24
Fonte: autora
Gráfico 10 - Variação de sólidos fixos entrada e saída do Wetland Construído (em %),
percentual de remoção.
Fonte: autora
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No caso do estudo realizado os valores encontrados nas amostragens variam de um
incremento de 53,63% em 09/04/2014 até uma redução de 60,89% em 26/08/2014,
apresentando uma média de redução de 2,38%, ressaltando o que outros estudos também vêm
encontrando.
5.9 Temperaturas
A temperatura é um parâmetro importante a ser analisado, já que se encontra
diretamente relacionado com o metabolismo dos microrganismos. Quanto maior a
temperatura maior também a taxa metabólica, acelerando o processo de biodegradação da
matéria orgânica, a assimilação de nutrientes e o consumo do oxigênio dissolvido do corpo
aquático. A temperatura influencia diretamente a solubilidade do oxigênio na água, a qual
aumenta com a diminuição da temperatura. Portanto, as águas frias retêm mais oxigênio que
as águas mais quentes (APHA, 2005).
Tabela 15 - Temperaturas medidas na entrada e saída do Wetland Construído e ambiente (ºC)
Data da coleta Efluente entrada
Wetland
Efluente saída
Wetland
Ambiente
04/04/14 27,5 29,0
07/04/14 23,3 24,6
08/04/14 21,9 23,1
09/04/14 20,3 22,0
06/06/14 22,1 19,6
09/06/14 20,3 19,0
10/06/14 19,2 19,7
11/06/14 18,8 19,3
22/08/14 28,8 30,2
25/08/14 23,0 15,7
26/08/14 15,7 13,8
27/08/14 13,4 14,5
03/10/14 25,1 24,5
06/10/14 20,6 19,8
07/10/14 19,6 22,0
08/10/14 20,9 21,5
Fonte: autora
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Gráfico 11 - Variação da temperatura entrada e saída do Wetland Construído e ambiente (em º
C).
Fonte: autora.
As temperaturas mantiveram-se próximas por aproximadamente todo o período do
estudo. No dia 25/08/2014 a temperatura ambiente teve uma queda brusca, fato esse que
esclarece o dado do efluente estar com temperatura maior que a temperatura ambiente. Este
fator teve interferência direta nas análises do dia seguinte também, 26/08/2014. Já no dia
27/08/2014 verifica-se que as temperaturas voltam a permanecerem mais próximas.
O comportamento da temperatura de entrada e saída do sistema de Wetland Construído
é dependente de alguns fatores. O afluente ao sistema é oriundo de lagoa facultativa e
posteriormente destinou-se para o protótipo, permanecendo no mesmo por três dias. É
esperado para o efluente do Wetland Construído, já que o sistema é aberto à atmosfera e
exposto às mudanças climáticas que ocorrem no ambiente. O resfriamento durante o período
noturno faz com que a temperatura seja mais baixa na saída.
A avaliação final comprova que o Wetland Construído realiza a equalização da
temperatura do efluente com o ambiente antes do lançamento, conforme dados demonstrados
na Tabela 16. Cabe ressaltar que todas as amostragens atingem a exigência legal de
lançamento de efluentes, que é de temperatura inferior a 40ºC.
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5.10 Discussões Finais
A DBO é o quanto os microorganismos daquele corpo dágua consomem de OD em um
período de tempo. Quanto mais oxigênio dissolvido, maior a possibilidade desses
microorganismos se desenvolverem e consequentemente maior a DBO. Existem outros fatores
que controlam a proliferação dos microorganismos, mas o OD e DBO são os principais neste
quesito.
A DBO5 apresentou valores de entradas mais elevados no sistema nos meses de abril e
agosto e obteve seu maior percentual de remoção no mês de agosto, seguido pelas
amostragens realizadas em outubro. Esse resultado pode ser correlacionado ao pico de alta
temperatura ambiente ao qual o sistema estava submetido, principalmente no mês de agosto e
consequentemente a diminuição da carga de DBO5 na entrada do sistema. Cabe ressaltar que
com o aumento da temperatura os microorganismos tem uma aceleração da taxa metabólica e
com isso ocorre uma maior degradação da carga orgânica e assimilação de nutrientes.
Quando a DBO5 aumenta, os níveis de OD tendem a diminuir com o tempo e o corpo
hídrico aumenta as condições para a proliferação de organismos anaeróbios, que pode gerar
mortandade em recursos hídricos. Ressaltando ainda que a temperatura interfere diretamente
na quantidade de OD presente nos recursos hídrico, quanto mais fria a água, maior a presença
de OD disponível. Se os resultados mostrarem uma DBO elevada, significa que será preciso
grandes taxas de OD para oxidar a matéria orgânica e não restará oxigênio suficiente para a
respiração dos peixes.
Se tratando de carbono, utilizado como energia para o crescimento dos
microorganismos, a maior redução também ocorreu em agosto, idem a amostra de DBO5.
Ambas estão ligadas entre si e referem-se à presença de matéria orgânica no efluente em
questão, verificando–se a redução de nas mesmas amostragens e consequentemente um
aumento de OD disponível neste período, demonstrando a ligação entre os diferentes
parâmetros analisados no sistema.
A redução de nitrogênio não poderia ser diferente, havendo também no período das
amostragens de agosto uma redução bem considerável neste padrão, fato este podendo ser
explicado pela relação carbono/ nitrogênio, onde o nitrogênio sintetiza as proteínas, sendo que
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a relação C/N vai decrescendo a medida que os microorganismos consomem C e liberam CO2
(AQUINO et al., 2005).
O pH, pouco se alterou durante todo o período de estudo, mantendo-se entre 6,40 a
7,59, faixa esta de acordo com o considerado ideal para a proliferação dos microorganismos
dentro do sistema implantado. A pouca variação neste padrão indica que independentemente
do período do ano e da temperatura a que foi submetido o Wetland Construído, houve pouca
alteração entre a entrada e saída do efluente nesta análise específica.
As amostragens para análise de remoção da turbidez mostraram um grande percentual
de remoção em todos os períodos analisados e também com as mais variadas temperaturas a
qual o sistema foi submetido. A maior remoção foi constatada em abril, quando as
temperaturas se mostravam mais elevadas em relação às demais datas das amostras realizadas,
porém como já dito anteriormente se obteve resultados gerais muito bons em relação a
remoção. A menor taxa de redução ocorreu no período de agosto onde a entrada do efluente
no sistema já possuía uma turbidez mais elevada, porém durante a realização destas
amostragens houve uma forte precipitação pluviométrica, o que pode influenciar no arraste de
areia para a saída do sistema, justificando este resultado.
Para as amostragens de sólidos totais que dependem tanto da carga orgânica (neste
caso específico) sobrenadante, quanto da matéria orgânica total no efluente a ser tratado se
encontrou resultados idênticos aos encontrados para a DBO5, com maior percentual de
remoção em agosto. Este fato pode ter tido interferência da forte precipitação pluviométrica
que houve em agosto gerando uma diluição do efluente.
Como citado anteriormente a turbidez teve um percentual de redução maior em abril,
porém o percentual de redução de agosto também foi muito bom. As amostragens de sólidos
apresentaram um resultado muito bom para redução de agosto, onde também, mesmo que um
pouco menor a redução de turbidez também foi considerável, existindo então a ligação entre
os dados de remoção ao longo da operação do sistema. A presença de sólidos fixos e voláteis
sofreu algumas alterações, ao longo das análises, devido aos diversos fatores envolvidos no
sistema e os resultados seguem a linha dos descritos pelos autores estudados.
Para eletrocondutividade, que coforme Kaczala (2006), se caracteriza pela presença de
sais dissolvidos no efluente se encontrou uma redução maior também no mês de agosto, isto
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significa que maior quantidade de íons (sais dissolvidos) foi absorvido pelas plantas neste
período, enfatizando que neste período houve um aumento drástico na temperatura e também
uma forte precipitação pluviométrica, que pode interferir direta ou indiretamente neste
resultado gerando uma dissolução do efluente.
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6 CONSIDERAÇÕES FINAIS
O tratamento de polimento pelo sistema Wetland Construído é uma técnica de fácil
implantação, manutenção e monitoramento, gerando um baixo custo. Ideal para correção de
vários parâmetros para lançamento adequado destes em recurso hídrico.
Os resultados mais significativos, que justificam e aprovam a utilização desta
tecnologia para o polimento dos efluentes na indústria estão relacionados aos parâmetros de
redução DBO5, Nitrogênio, Carbono, Turbidez e Sólidos. Esses resultados interferem
diretamente para uma contribuição da preservação da vida aquática, melhorando o padrão de
lançamento dos efluentes em corpos hídricos e consequentemente melhorando a qualidade da
água deste recurso.
A redução da turbidez no efluente após a passagem pelo polimento no Wetland
Construído teve uma variação de 83,24% no dia 06/10/2014 a 96,65% em 09/04/2014. A
redução média da turbidez atingiu 92,32%, sendo que esta análise teve o melhor resultado no
teor de redução encontrado após a passagem pelo sistema.
A redução dos percentuais de nitrogênio também foi muito significativa, onde os
percentuais de remoção variaram de 80,81% na coleta da amostra de 10/06/2014 até 95,49%
na amostra do dia 26/08/2014. O nitrogênio quando encontrado em excesso no meio gera a
eutrofização, processo que é responsável pelo crescimento descontrolado de algas e
consequentemente gera a redução do oxigênio disponível no meio. Essa falta de oxigênio no
meio aquático gera mortandade de seres aquáticos, sendo os mais visíveis os peixes. Em
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média o percentual de remoção de nitrogênio foi de 89,30%. O percentual de redução de
carbono ocorreu em todas as amostras, variando de 7,21% em 11/06/2014 até 97,76% no dia
27/08/2014, tendo como redução média no teor de carbono 48,77%.
Já a DBO5 redução com uma variação desde 57,5% na amostra coletada 08/04/2014
até 95% nas amostras dos dias 25 e 26/08/2014. O percentual médio de redução de DBO5 foi
de 83,62%. Este alto percentual de redução na DBO5 destaca a retenção de matéria orgânica
no sistema adotado. Em média, os teores de OD na saída do Wetland encontraram-se 33,31%
mais elevados que na entrada do sistema. Variação que vai desde 2,81% na amostra do dia
09/04/2014 até 75% no dia 25/08/2014. A coleta do dia 06/06/2014, estaria inadequada ao
lançamento se não tratada na Wetland Construído em estudo.
Se tratando de eletrocondutividade a redução variou desde 0,64% na amostra coletada
no dia 09/06/2014 a 41,75% no dia 07/10/2014. Em média foi registrada uma redução de
24,36% neste parâmetro. Esse resultado significa que ocorreu a redução de sais presentes no
efluente, ficando os mesmos retidos no sistema Wetland Construído, através de captação pelo
sistema radicular das plantas.
Conforme os dados anteriormente citados constata-se que o crescimento das plantas
foi adequado e verificou-se que mesmo após a poda, as plantas desenvolveram folhas
rapidamente, consequência de sistemas radiculares bem fixados e ativos no sistema de
implantação. O sistema foi testado durante diversas épocas do ano, verificando que de modo
geral a temperatura não interferiu no funcionamento do Wetland Construído, o qual se
mostrou eficiente mesmo no mês de junho, quando as temperaturas estiveram mais baixas.
Se tratando de um sistema com comprovada eficiência, barato, simples, de fácil
instalação e manutenção espera-se que seja adotado em um número maior de indústrias para
correção e adequação de efluentes lançados. Cabe ressaltar que para sua implantação um dos
únicos inoportunos é a necessidade de uma grande área de implantação, isto claro, refere-se
diretamente ao volume de efluente gerado e o tempo de detenção a ser adotado.
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6.1 Sugestões para próximos trabalhos
Para os próximos trabalhos de estudo a serem realizados neste ramo indica-se a
construção de um protótipo na empresa, para que o efluente possa ser diretamente direcionado
para o sistema e analisado diariamente o efluente da saída da lagoa e da saída do Wetland
Construído.
Para um interpretação mais correta e segura dos dados as análises deveriam ser
realizadas diariamente no efluente de entrada e saída do Wetland Construído, podendo assim
serem gerados valores de entrada e saída com maior confiabilidade.
Outro fator de importância a ser analisado é o índice pluviométrico, já que o mesmo
gera uma dissolução do efluente o que pode gerar resultados diferentes na concentração de
poluentes na entrada e provavelmente saída do Wetland Construído.
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REFERÊNCIAS
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