remoÇÃo de sÓlidos suspensos totais da Água do … · sabe-se que o acúmulo de substâncias...
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA
CENTRO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS
DEPARTAMENTO DE AQUICULTURA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM AQUICULTURA
REMOÇÃO DE SÓLIDOS SUSPENSOS TOTAIS DA ÁGUA DO
CULTIVO SUPERINTENSIVO DE Litopenaeus vannamei COM
BIOFLOCO PELO MÉTODO DE FLOTAÇÃO POR AR
DISSOLVIDO
Dissertação apresentada ao Programa de
Pós-graduação em Aquicultura, da
Universidade Federal de Santa Catarina
como requisito para obtenção do Título de
Mestre em Aquicultura.
Orientador: Luis Alejandro Vinatea Arana
Helena Lopes Galasso
Florianópolis
2014
Remoção de sólidos suspensos totais da água do cultivo
superintensivo de Litopenaeus vannamei com biofloco
pelo método de flotação por ar dissolvido
Por
HELENA LOPES GALASSO
Esta dissertação foi julgada adequada para a obtenção do título de
MESTRE EM AQUICULTURA
e aprovada em sua forma final pelo Programa de
Pós-Graduação em Aqüicultura.
_____________________________________
Prof. Alex Pires de Oliveira Nuñer, Dr.
Coordenador do Programa
Banca Examinadora:
__________________________________________
Dr. Luiz Alejandro Vinatea Arana – Orientador
__________________________________________
Dr. Alex Pires de Oliveira Nuñer
__________________________________________
Dr. Eudes de Souza Correia
__________________________________________
Dr. Flávio Rubens Lapolli
À minha família,
com muito amor.
Agradecimentos
Ao Programa de Pós-graduação em Aquicultura na pessoa de
seu coordenador, secretário, professores e demais funcionários.
Ao Professor Dr. Luis Vinatea pela orientação, interesse e
atenção dedicados por todo o período de mestrado.
À Professora Dra. Katt Lapa pela coorientação, dedicação e
generosidade em repassar seus vastos conhecimentos desde a graduação.
A todos os professores, alunos e funcionários do Laboratório
Integrado do Meio Ambiente do Departamento de Engenharia Sanitária
e Ambiental, especialmente ao Professor Dr. Flávio Rubens Lapolli e
Dra. Lucila Adriani Coral do Laboratório de Reuso de Águas.
Aos técnicos e funcionários do Laboratório de Camarões
Marinhos por toda solicitude, em especial Carlos Manoel do Espírito
Santo.
Aos colegas de curso e laboratório, em especial, ao Bruno e a
Isabela.
Às alunas de iniciação científica Ana Clara e Ana Carolina.
À minha família e amigos que me apoiaram em minhas escolhas
e decisões para traçar meu caminho.
Ao Gabriel pela confiança, carinho e dedicação durante os bons
e maus momentos.
Ao REUNI-MEC e CAPES pelo fornecimento da bolsa de
estudos.
A todos aqueles que de alguma forma contribuíram para a
realização deste trabalho.
Resumo
Na intensificação da carcinicultura, os cultivos vêm se desenvolvendo
em sistemas fechados, dispensando as altas taxas de renovação e
realizando a recirculação da água. Porém, nestes sistemas, existe um
grande acúmulo de material em suspensão dentro das unidades de
cultivo; sejam excretas dos animais, restos de ração ou mesmo da
biomassa bacteriana (bioflocos). Para que esse acúmulo não seja
prejudicial ao crescimento dos camarões é necessário realizar o controle
da qualidade da água através da remoção periódica desses sólidos. A
flotação por ar dissolvido (FAD) aparece como uma opção para realizar
essa função, a qual pode oferecer algumas vantagens sobre outros
métodos atualmente utilizados. Por isso, esta pesquisa visou avaliar em
escala de bancada os parâmetros de projeto para o dimensionamento de
flotadores por ar dissolvido para a retirada de sólidos suspensos totais
(SST) da água do cultivo superintensivo de camarões marinhos
Litopeneaus vannamei com biofloco e troca zero de água. As condições
testadas foram pressão de saturação (4,0, 4,5 e 5,0 bar) e taxa de
recirculação (10, 15 e 20%). Os resultados comprovaram que a
utilização da flotação apresentou bons índices na remoção de SST,
turbidez e DBO5, chegando a eficiências de remoção em até 60,08%,
89,47% e 91,35% respectivamente. Os valores de velocidade de flotação
variaram de 2,99 a 11,74 cm min-1
e a razão ar/sólidos ficou entre 0,005
e 0,016 mg ar mg sólidos-1
. Considerando todos os parâmetros de
qualidade de água analisados, a flotação por ar dissolvido teve melhor
desempenho de remoção quando aplicada a pressão de saturação acima
de 4,5 bar e taxa de recirculação acima de 15%, com tempo de saturação
de 8 minutos.
Palavras-chave: FAD, SST, camarões marinhos, biofloco, recirculação,
qualidade de água.
Abstract
The intensification of shrimp culture has been developed in closed
systems, eliminating high rates for exchange and performing water
recirculation. However, in this system, there is a large accumulation of
suspended material within the ponds; as animal excreta, remains of feed
or even bacterial biomass in excess (bioflocs). For this accumulation not
be detrimental to the growth of shrimps, is necessary make the control
of water quality removing these solids periodically. The dissolved air
flotation (DAF) appears as an option to execute this function, which
may offer some advantages over other methods currently used.
Therefore, this research aimed to evaluate in laboratory scale the design
parameters for dimensioning dissolved air floaters to remove total
suspended solids (TSS) from water in super intensive culture of marine
shrimp Litopeneaus vannamei with biofloc and zero water exchange.
The conditions tested were the saturation pressure (4.0, 4.5 and 5.0 bar)
and recirculation rate (10, 15 and 20%). Results revealed that the use of
dissolved air flotation indices has good removal of TSS, turbidity and
BOD5, reaching efficiencies up to 60.08%, 89.47% and 91.35%
respectively. Flotation velocity values ranged from 2.99 to
11.74 cm min-1
and air/solids ratio was between 0.005 and
0.016 mg air mg solid-1
. Considering all water parameters analyzed, the
dissolved air flotation presented better performances when applied the
saturation pressure above 4.5 bar and recirculation rate above 15%, with
saturation time of 8 minutes.
Keywords: DAF, TSS, marine shrimp, bioflocs, recirculation, water
quality.
Lista de Tabelas
Tabela 1: Configuração dos tratamentos aplicados nos ensaios de
bancada no Floteste, pressão de saturação (bar), taxa de
recirculação (%) e tempo de flotação (min) ....................... 29
Tabela 2: Taxas de remoção (%) expressa por fatores (pressão e taxa
de recirculação) dos parâmetros COTd, DBO5, fosfato,
nitrato, nitrito, SST e turbidez (médias ± desvio padrão) ... 33
Tabela 3: Valores das concentrações obtidas dos clarificados dos
parâmetros COTd, DBO5, fosfato, nitrato, nitrito, SST e
turbidez, separados por fatores (pressão e taxa de
recirculação), e efluente bruto utilizado nos testes do
Floteste (médias ± desvio padrão) ...................................... 34
Lista de Figuras
Figura 1: Esquema ilustrativo do equipamento Floteste utilizado nos
ensaios de bancada ............................................................. 28
Sumário
Introdução.............................................................................................. 17
Objetivos ............................................................................................... 21
Objetivo geral ............................................................................ 21
Objetivos específicos .................................................................. 21
Artigo .................................................................................................... 22
Resumo ..................................................................................... 23
1. Introdução .......................................................................... 24
2. Material e métodos ............................................................. 26
2.1 Condições de cultivo ............................................................... 26
2.2 Coletas de amostras de água para testes em bancada .............. 27
2.3 Procedimentos experimentais ................................................. 27
2.4 Cálculo da razão Ar/Sólidos (A/S) .......................................... 29
2.5 Análises de qualidade de água dos ensaios no Floteste .......... 30
2.6 Análise estatística.................................................................... 30
3. Resultados ......................................................................... 31
3.1 Análise estatística.................................................................... 31
3.2 Velocidade de flotação e razão ar/sólidos (A/S) ..................... 31
3.3 Qualidade de água ................................................................... 32
3.4 Eficiências de remoção ........................................................... 32
3.5 Concentrações dos clarificados e amostras brutas .................. 32
3.6 Oxigênio dissolvido ................................................................ 35
4. Discussão ........................................................................... 35
5. Conclusão .......................................................................... 40
Agradecimentos ......................................................................... 40
Referências Bibliográficas .......................................................... 41
Considerações finais .............................................................................. 47
Referências Bibliográficas da Introdução ............................................. 48
17
Introdução
A aquicultura é um setor produtivo que vem crescendo ano após
ano acompanhando a diminuição dos estoques pesqueiros e o aumento
do consumo de proteína proveniente dos organismos aquáticos. Segundo
a FAO (2012), de 2007 a 2010 houve um decréscimo da produção
pesqueira em 1,98% enquanto a aquicultura mundial no mesmo período
cresceu 24,32%. Dentro da aquicultura, a produção de camarões vem
tomando cada vez mais espaço. De acordo com dados da FAO (2012),
no ano de 2010 a carcinicultura mundial produziu cerca de 5,7 milhões
de toneladas de crustáceos, sendo que a produção no Brasil neste ano foi
de 69.522 toneladas, gerando uma receita de aproximadamente
213,5 milhões de dólares para o país.
Visto a importância da carcinicultura no Brasil e no mundo, se
torna importante a busca por novas tecnologias de produção que possam
aumentar ainda mais sua eficiência, produtividade e rentabilidade. Para
isso, os sistemas de produção vêm se intensificando, produzindo cada
vez mais em áreas menores. Ao mesmo tempo em que o aumento da
produtividade se faz necessário, existe uma cobrança maior por
mudanças nos sistemas produtivos na esfera da sustentabilidade, já que a
carcinicultura é considerada uma atividade com grande impacto
ambiental (GRÄSLUND e BENGTSSON, 2001; BIAO et al., 2004;
SOUSA et al., 2006; ANH et al., 2010; THOMAS et al., 2010;
MOLNAR et al., 2013).
Desta forma, a produção vem se desenvolvendo em sistemas
fechados, dispensando as altas taxas de renovação de água e realizando
a recirculação da mesma no cultivo. Consequentemente, esses sistemas
vêm diminuindo o volume de água gasto nas grandes produções,
reduzindo a quantidade de efluente lançado no meio ambiente e
utilizando com mais responsabilidade os recursos naturais. Além disso,
ao produzir em sistemas fechados tem-se também maior biosseguridade,
melhor controle da qualidade da água, da entrada e saída de patógenos e
o desempenho dos animais cultivados (BRATVOLD; BROWDY, 1998;
ANDREATTA; BELTRAME, 2004; HARGREAVES, 2006;
SAMOCHA et al., 2007; VINATEA et al., 2010).
Na busca da intensificação dos cultivos e criação de novas
tecnologias surgiu o cultivo com bioflocos. Esta tecnologia se baseia na
formação de flocos microbianos que ajudam a manter a qualidade da
água (AVNIMELECH, 1999; DE SCHRYVER et al., 2008), além de
trabalhar com a recirculação e troca zero de água. Os bioflocos
18
microbianos são aglomerados de diatomáceas, macroalgas, matéria
fecal, restos de organismos mortos, bactérias, protistas e invertebrados
(DECAMP et al., 2002; BALCÁZAR et al., 2006).
Sabe-se que o acúmulo de substâncias nitrogenadas tóxicas na
água de cultivo, como NH3 e NO2-, é uma das maiores preocupações nos
sistemas intensivos (COLT; ARMSTRONG, 1979; AVNIMELECH,
2004). A maior fonte dessas substâncias tóxicas dentro de cultivos
aquícolas é a utilização de rações com altos índices de proteína, já que
os animais aquáticos precisam dela para a produção de energia
(HEPHER, 1988). Além disso, a própria excreção dos animais em forma
de amônia também contribui para o aumento da toxicidade nos tanques
(AVNIMELECH, 1999).
A principal função dos flocos microbianos no cultivo é o
consumo de compostos nitrogenados por parte das bactérias
nitrificantes, transformando-os em compostos menos tóxicos
(AVNIMELECH, 2007; CRAB et al., 2007). O crescimento dos
microrganismos componentes dos flocos é estimulado pelo aumento da
relação carbono e nitrogênio (C:N) existente na unidade de cultivo.
Desta forma, é fundamental realizar a fertilização da água com
compostos ricos em carbono, propiciando a incorporação de nitrogênio
amoniacal sob a forma de biomassa bacteriana (AVNIMELECH, 1999).
Portanto, a manutenção desses flocos se torna muito importante para a
conservação da qualidade da água no próprio ambiente de cultivo
(BROWDY et al., 2001).
O acúmulo de material em suspensão dentro das unidades de
cultivo se torna evidente, seja pelas excretas dos animais, restos de ração
ou mesmo da biomassa bacteriana excedente (bioflocos)
(SCHVEITZER et al., 2013). Por isso, se realiza a manutenção da
qualidade da água através da remoção periódica dos sólidos suspensos
(ATWOOD et al., 2004; RAY et al., 2010). A retirada deste material
permite que as populações de microorganismos mantenham-se sempre
em fase exponencial de crescimento (WEIRICH et al., 2003) reduzindo
a demanda de oxigênio oriunda dos eventos de alimentação (VAN
WYK, 2006). A concentração indicada de sólidos suspensos totais no
cultivo de Litopenaeus vannamei com biofloco está entre 400 a
600 mg L-1
(SCHVEITZER et al., 2013). Portanto, a remoção do
excesso dos sólidos suspensos totais é um processo imprescindível para
o bom funcionamento do sistema de cultivo em biofloco.
Atualmente, o método mais usado para a remoção de sólidos
suspensos é a sedimentação (BOYD, 1992; TEICHERT-
CODDINGTON et al., 1999; NUNES, 2002; JACKSON et al., 2003;
19
CUNHA et al., 2004; DÍAZ, 2007; MAIGUAL et al., 2013). Nesse
processo, acontece o fenômeno no qual as partículas em suspensão
apresentam movimento descendente no meio líquido de menor massa
específica devido à ação da gravidade (DI BERNARDO et al., 2002).
Contudo, sólidos suspensos contendo algas ou partículas de baixa
densidade dificilmente são removidos pelo processo de sedimentação
devido à tendência de flutuação das mesmas (SHAN-PEI et al., 2007).
Deste modo, a flotação pode ser uma ótima alternativa para a remoção
dos sólidos suspensos totais, já que os flocos microbianos possuem
características de flotabilidade por terem em sua composição partículas
de baixa densidade.
Ao contrário da sedimentação, a flotação por ar dissolvido
(FAD) se caracteriza pela ascensão das partículas suspensas pela
aderência de microbolhas de ar às mesmas, tornando-as de menor massa
específica que o meio onde se encontram, promovendo a separação
bifásica e se acumulando na superfície do líquido na forma de lodo para
posterior remoção (DI BERNARDO, 1993). Neste processo, as bolhas
de ar são geradas pela redução da pressão de um fluxo de água
previamente saturado com ar dentro de uma câmara de saturação, o qual
é injetado no meio líquido a ser tratado permitindo a remoção das
partículas
(DI BERNARDDO; DANTAS, 2005).
Aplicada inicialmente em tratamento de águas residuárias das
indústrias de minério, papel e celulose (REALI, 1991), a tecnologia de
flotação por ar dissolvido vem sendo utilizada também no tratamento de
efluentes domésticos, principalmente após a década de 50 (OLIVEIRA,
2005). Atualmente, a aplicação da flotação pode ter diversas finalidades
e é amplamente utilizada no tratamento de águas de abastecimento e de
lazer, no pré-tratamento e pós-tratamento de esgotos domésticos e no
tratamento de efluentes industriais, além da remoção de óleos e graxas
(BRATBY, 1983; MATIOLO; RUBIO, 2003; COUTINHO, 2007;
CORAl, 2009).
Contudo, na aquicultura, a tecnologia de flotação por ar
dissolvido ainda é pouco explorada, salvo na separação de biomassa de
microalgas do seu meio de cultivo (CHEN et al., 1998; CHENG et al.,
2011; CHRISTENSON; SIMS, 2011; GARG et al., 2012; ZHANG
et al., 2012; BARRUT et al., 2013; SHOW; LEE, 2014). Algumas
pesquisas inovadoras vêm sendo desenvolvidas ao longo dos anos,
principalmente no caráter ambiental e tratamento de efluentes,
investigando tecnologias como reatores em batelada sequenciais
(BOOPATHY et al., 2007; FONTENOT et al., 2007; CORRÊA, 2008),
20
biorreatores à membrana (VISVANATHAN et al., 2008), entre outros.
Porém, o emprego da flotação por ar dissolvido na manutenção da
qualidade de água e possível tratamento de efluente ainda é pouco
conhecido.
No confronto com a tecnologia mais utilizada de separação de
sólidos, a sedimentação, o processo de flotação por ar dissolvido
apresenta maiores benefícios. Segundo Shan-Pei et al. (2007), em
comparação com a sedimentação, o processo de flotação por ar
dissolvido tem maior eficiência na remoção de turbidez, carbono
orgânico total, algas e bactérias, com valores de 95%, 30%, 94% e 97%
respectivamente, resultando em 5% a 40% a mais na remoção dos
índices analisados. Jokela et al. (2001) conseguiram a remoção de 70% a
90% de fósforo do efluente de cultivo de trutas com a utilização de
flotadores de ar dissolvido em fazendas comerciais na Finlândia.
Outras vantagens da FAD são o bom funcionamento com
partículas de menor tamanho, a possibilidade de realizar uma partida
rápida da unidade de tratamento, a utilização de menor área para
implantação, a possibilidade da produção de lodo com alta concentração
de sólidos, diminuindo também o custo de tratamento do lodo gerado,
além da incorporação de oxigênio no clarificado que retornará para a
unidade de cultivo ou mesmo lançado no ambiente (VIITASAARI et al.,
1995; METCALF; EDDY, 2003).
Desta forma, a utilização da flotação por ar dissolvido para a
remoção de sólidos suspensos totais de cultivos de camarão marinho
com biofloco pode ser uma solução viável. Porém, ainda faltam estudos
que definam os parâmetros de projeto para o dimensionamento e
construção de flotadores que possam realizar esta tarefa com eficiência.
Assim, torna-se de extrema importância a realização de pesquisas que
produzam informações que garantam a implementação dessa nova
tecnologia na manutenção da qualidade de água em cultivos
superintensivos de camarões marinhos, com troca zero de água e do
tratamento das águas residuárias desse sistema, os quais são também
relevantes na questão ambiental.
21
Objetivos
Objetivo geral
Contribuir para os estudos na aplicação de tecnologias na
manutenção da qualidade da água de cultivos superintensivos de
camarões marinhos Litopeneaus vannamei com biofloco.
Objetivos específicos
Avaliar os parâmetros de projeto para flotadores utilizando a
água de cultivo superintensivo de camarões marinhos (Litopenaeus
vannamei) em biofloco para a obtenção da pressão de saturação, do
tempo de saturação, da taxa de recirculação, da razão ar/sólidos (A/S) e
da velocidade de flotação adequados ao sistema de cultivo.
Avaliar a eficiência de remoção de sólidos suspensos totais da
água de cultivo de camarões Litopenaeus vannamei em fase de engorda
sob os parâmetros de projeto testados em escala de bancada.
22
Artigo
Remoção de sólidos suspensos totais da água do cultivo
superintensivo de Litopenaeus vannamei com biofloco pelo método
de flotação por ar dissolvido
Helena Lopes Galassoa, Katt Regina Lapa
*, Luis Vinatea
a
a Laboratório de Camarões Marinhos, Departamento de Aquicultura,
Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), Florianópolis, SC,
88061-600, Brasil * Autor correspondente: Laboratório de Camarões Marinhos, Servidão
dos Coroas s/n (fundos), Barra da Lagoa, Florianópolis, SC 88061-600,
Email: [email protected]
Artigo apresentado de acordo com as normas da revista Aquacultural Engineering. QUALIS CAPES A2 na área de Zootecnia e Recursos
Pesqueiros e fator de impacto igual a 1,406.
23
Resumo
A remoção de sólidos suspensos totais da água é um procedimento
chave para o bom funcionamento dos sistemas de cultivo
superintensivos de camarões marinhos com bioflocos. Este trabalho
visou contribuir na avaliação dos parâmetros de projeto necessários para
o dimensionamento adequado de um flotador por ar dissolvido para a
remoção de sólidos suspensos totais num sistema de bioflocos com troca
zero de água do camarão da espécie Litopeneaus vannamei. Foram
avaliadas pressões de saturação de 4,0, 4,5 e 5,0 bar e taxas de
recirculação de 10, 15 e 20%. A utilização da flotação por ar dissolvido
na remoção de sólidos suspensos totais foi viável, atingindo até 60,08%
de remoção. Igualmente, foi observado grande potencial em remoção de
outras variáveis, tais como turbidez e DBO5, com máximos de 89,47% e
91,35%, respectivamente. Ainda, a aplicação por ar dissolvido manteve
outros parâmetros essenciais de qualidade de água sem alteração, mas
em ótimas condições para o cultivo, como alcalinidade, pH, temperatura
e salinidade. As velocidades de flotação variaram entre 2,99 e 11,74
cm min-1
e a razão ar/sólidos ficou entre 0,005 e 0,016
mg ar mg sólidos-1
. Considerando todos os parâmetros de qualidade de
água analisados, a flotação por ar dissolvido teve melhor desempenho
com pressão de saturação acima de 4,5 bar, taxa de recirculação acima
de 15% e tempo de saturação de 8 minutos.
Palavras-chave: FAD, SST, camarões marinhos, bioflocos,
recirculação, efluente.
24
1. Introdução
Para acompanhar a demanda do crescimento populacional e da
própria atividade da aquicultura, verifica-se um grande aumento das
pesquisas e investimentos em sistemas de produção que intensificam os
cultivos e produzam cada vez mais em menor espaço (Funge-Smith e
Phillips, 2000; Blancheton et al., 2007). Com esse objetivo, os cultivos
de animais aquáticos em sistemas fechados com recirculação, que têm
menor renovação de água e maior controle de qualidade, ganham espaço
e atenção na comunidade de pesquisa e de produtores comerciais
(Piedrahita, 2003; De Schryver et al., 2008; Crab et al., 2012; van Rijn,
2013).
O cultivo de camarão branco, Litopenaeus vannamei, em
sistema superintensivo com bioflocos é um exemplo deste avanço
(Crab et al., 2012). Devido às altas densidades de estocagem, as
quantidades de ração utilizadas nos cultivos intensivos são elevadas e há
um acúmulo de material em suspensão, uma vez que os camarões retêm
apenas uma porcentagem dos nutrientes presentes na ração; assim,
grande parte dos resíduos gerados no processo se deposita nas unidades
de cultivo (Boyd e Tucker, 1998; Avnimelech, 1999). Por isso se deve
realizar a manutenção da qualidade da água através da remoção
periódica de sólidos suspensos (Atwood et al., 2004;
Ray et al., 2010). A retirada deste material permite que as populações de
microorganismos mantenham-se sempre em fase exponencial de
crescimento (Weirich et al., 2003) reduzindo a demanda bioquímica de
oxigênio (DBO) oriunda dos eventos de alimentação (van Wyk, 2006).
Sendo a remoção do excesso dos sólidos suspensos totais da
água um processo imprescindível para o bom funcionamento do sistema
de cultivo em biofloco, existe a necessidade de realizar pesquisas que
revelem o melhor método de tratamento que se adeque às necessidades
desse sistema e também à dos produtores, para que a atividade da
aquicultura ganhe cada vez mais eficiência econômica e sustentabilidade
ambiental.
Atualmente, o método mais usado para a remoção de sólidos
suspensos em cultivos superintensivos é a sedimentação. Nesse
processo, as partículas em suspensão apresentam movimento
descendente no meio líquido de menor massa específica devido à ação
da gravidade (Di Bernardo et al., 2002). Contudo, sólidos suspensos
contendo algas ou partículas de baixa densidade dificilmente são
removidos por este processo devido à tendência de flutuação das
mesmas (Shan-Pei et al., 2007).
25
Os bioflocos presentes nos tanques de cultivo, que ajudam na
reciclagem de nutrientes, são constituídos de bactérias, microalgas,
fezes, exoesqueletos, restos de organismos, protozoários, invertebrados,
entre outros (Decamp et al., 2002; Balcázar et al., 2006). Assim,
considera-se a flotação por ar dissolvido (FAD) uma alternativa para a
realização da remoção dos sólidos suspensos totais.
Ao contrário da sedimentação, o processo de flotação por ar
dissolvido se caracteriza pela ascensão das partículas suspensas pela
aderência de microbolhas de ar às mesmas, tornando-as de menor massa
específica que o meio de onde se encontram, e consequentemente
promovendo a separação bifásica, acumulando-se na superfície do
líquido (Di Bernardo et al., 2002).
O processo de flotação por ar dissolvido pode ter maiores
benefícios em relação ao de sedimentação. Segundo Shan-Pei et al.
(2007), o processo de flotação apresenta maior eficiência na remoção
de turbidez, carbono orgânico total, algas e bactérias, com valores de
95%, 30%, 94% e 97% respectivamente, resultando em 5 a 40% a mais
na remoção dos índices analisados do que no processo de sedimentação.
Jokela et al. (2001) conseguiram a remoção de 70 a 90% de fósforo do
efluente de cultivo de trutas com a utilização de flotadores de ar
dissolvido em fazendas comerciais na Finlândia.
Outras vantagens da FAD são o bom funcionamento com
partículas de menor tamanho, a possibilidade de realizar uma partida
rápida da unidade de tratamento e utilização de menor área para
implantação, a possibilidade da produção de lodo com alta concentração
de sólidos (Ives, 1984), diminuindo também o custo de tratamento desse
lodo gerado, além da incorporação de oxigênio no clarificado que
retornará para a unidade de cultivo.
Desta forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar os parâmetros
de projeto, como pressão de saturação, tempo de saturação, taxa de
recirculação, razão ar/sólidos (A/S) e velocidade de flotação, para o
dimensionamento de flotadores por ar dissolvido e as eficiências de
remoção utilizando a água de cultivo superintensivo de camarões
marinhos (Litopenaeus vannamei) em bioflocos.
26
2. Material e métodos
O experimento foi realizado na cidade de Florianópolis, Santa
Catarina, Brasil, no Laboratório de Camarões Marinhos (LCM) do
Departamento de Aquicultura, no Laboratório Integrado do Meio
Ambiente (LIMA) e Laboratório de Reuso de Águas (LaRA) do
Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental, pertencentes à
Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
2.1 Condições de cultivo
As amostras de água em sua forma bruta para a realização dos
testes em bancada foram retiradas do cultivo de juvenis de camarões
Litopenaeus vannamei em sistema biofloco.
O cultivo foi realizado em um tanque circular de fibra de vidro
com 8 m de diâmetro e volume útil total de 50.000 L. Foi feita a
fertilização da água do cultivo com farinha de trigo, ração e melaço
durante 15 dias. O tanque foi povoado com 250 camarões por metro
cúbico, com peso aproximado de 5,00 g cada. A ração comercial
utilizada continha 35% de proteína e foi fornecida 3 vezes ao dia
(8h00min, 12h00min e 17h00min) em quantidade ajustada pelo
consumo aparente. A salinidade foi mantida em 35 ‰. Não foram
realizadas renovações de água, somente foi reposta a água perdida por
evaporação.
Os parâmetros determinados de qualidade de água do tanque de
cultivo foram: alcalinidade (APHA, 1998 - 2320 B), amônia (N-NH3)
(APHA, 1998 – 4500 E), demanda bioquímica de oxigênio (DBO5)
(APHA, 1998 - 5210 B), fosfato (P-PO43) (APHA, 1998 – 4500 E),
nitrato (N-NO3) (APHA, 1998 – 4500 E), nitrito (N-NO2)
(APHA, 1998 – 4500 B), pH (YSI 100, YSI Incorporated, Yellow
Springs, OH, EUA), salinidade (YSI 30, YSI Incorporated, Yellow
Springs, OH, EUA), sólidos sedimentáveis (SSed) (Cone Imhoff),
sólidos suspensos totais (SST) (APHA, 1998 - 2540 C - microfiltro de
fibra de vidro 0,6 µm), temperatura e oxigênio dissolvido (OD) (YSI
550A, YSI Incorporated, Yellow Springs, OH, EUA), transparência
(Disco de Secchi) e turbidez (Turbidímetro 2171, ALFAKIT,
Florianópolis, SC, Brasil).
A temperatura e OD foram mensurados 2 vezes ao dia e as
demais variáveis 2 vezes por semana. A concentração de SST foi
mantida entre 400 e 600 mg L-¹ (Schveitzer et al., 2013) com o auxílio
de um decantador de fluxo vertical acoplado ao tanque de cultivo. Todos
27
os parâmetros de qualidade de água citados foram mantidos dentro dos
valores recomendados para o cultivo de Litopenaeus vannamei de
acordo Boyd e Tucker (1998). .
2.2 Coletas de amostras de água para testes em bancada
Foram realizadas seis coletas de água do cultivo de camarões,
entre abril e maio de 2013, uma por semana. As amostras foram
retiradas do tanque de cultivo à profundidade de 15 cm com auxílio de
recipientes plásticos de 5 L apropriadas para transporte, totalizando
25 L. Estas amostras foram acondicionadas e levadas ao LIMA para a
realização dos testes de bancada no Floteste. Ao coletar as amostras de
água, os recipientes foram completamente preenchidos, sem deixar
espaço entre a superfície da água e a tampa para melhor conservação das
mesmas.
2.3 Procedimentos experimentais
Os ensaios de flotação por ar dissolvido foram realizados em
equipamento de bancada utilizado em ensaios de tratabilidade de água
(Jarteste), acoplado a uma câmara de saturação; que juntos recebem o
nome de Floteste (Centurione Filho e Di Bernardo, 2003). O Floteste é
composto por três jarros com volume útil de 2 L cada e base quadrada
de 113 mm x 113 mm (Figura 1G). A câmara de saturação foi conectada
a um compressor de ar para efetuar a saturação da água, sendo
posteriormente preenchida com aproximadamente 1,5 L de água doce e
pressurizada a pressão escolhida (4, 4,5 ou 5 bar) ajustando um
manômetro na parte superior da câmara (Figura 1A-E). No fundo de
cada jarro haviam canaletas com pequenos orifícios para promover
melhor distribuição da água saturada e consequentemente das
microbolhas de ar.
A água coletada do tanque de cultivo era homogeneizada e
despejada nos jarros do Floteste, retirando possíveis bolhas do fundo dos
mesmos. Descartava-se o primeiro jato de água saturada em um
recipiente (Figura 1I), para a entrada e distribuição igualitária desta e,
posteriormente, era aberta uma válvula manual no fundo do jarro
(Figura 1F). Após o tempo determinado para a coleta (tempo de
flotação), desprezava-se uma pequena alíquota do efluente clarificado
por alguns segundos para fazer a limpeza do tubo coletor e então se
recolhia a alíquota de 500 mL em recipiente plástico por um ponto de
coleta situado a 12 cm da base do jarro (Figura 1H).
28
O equipamento Floteste utilizado para os ensaios não permitia a
coleta do lodo flotado na superfície da lâmina d’água, portanto
possibilitou as análises apenas dos clarificados (amostra de água após os
testes no Floteste).
Figura 1
Esquema ilustrativo do equipamento Floteste utilizado nos ensaios de
bancada.
O tempo de saturação adotado em todos os tratamentos foi de
8 minutos, a partir de trabalhos realizados por Centurione Filho e Di
Bernardo (2003). Devido às condições do equipamento utilizado, foi
adotada pressão de saturação mínima de 4 bar e taxa de recirculação
mínima de 10%. Desta forma, os tratamentos combinaram as pressões
de saturação 4,0, 4,5 e 5,0 bar e as taxas de recirculação 10, 15 e 20%. A
cada amostra semanal foi realizada uma repetição de todos os
tratamentos, de T1 a T9, completando seis repetições de cada um. A
configuração dos tratamentos, pressão de saturação, taxa de recirculação
e tempo de flotação, está representada na Tabela 1.
Os tempos de flotação foram determinados durante os primeiros
ensaios baseados na observação da flotação dos bioflocos nos jarros do
Floteste, desde a aplicação da água saturada até a flotação total aparente,
ou seja, até que os sólidos suspensos cessassem o movimento de
ascensão. Após a verificação do tempo de flotação, refazia-se o método
nas demais repetições semanais dos tratamentos com o auxílio de um
cronômetro.
29
Também foram estimadas as velocidades de flotação
(cm min-1
) de cada tratamento a partir de cálculos baseados no volume
do jarro (cm³) e dos tempos de flotação (min) cronometrados.
Tabela 1
Configuração dos tratamentos aplicados nos ensaios de bancada no
Floteste, pressão de saturação (bar), taxa de recirculação (%) e tempo de
flotação (min).
Tratamento
Pressão de
saturação
(bar)
Taxa de
recirculação
(%)
Tempo de
flotação
(min)
T1 4,0 10 5,75
T2 4,0 15 3,13
T3 4,0 20 1,83
T4 4,5 10 3,03
T5 4,5 15 2,90
T6 4,5 20 1,60
T7 5,0 10 4,25
T8 5,0 15 2,00
T9 5,0 20 1,93
Com preocupações na geração de resíduos para o cultivo e em
baixar custos de manutenção, optou-se não utilizar quaisquer produtos
químicos durante os ensaios, sejam coagulantes ou floculantes, de
origem orgânica ou inorgânica.
2.4 Cálculo da razão Ar/Sólidos (A/S)
O cálculo da razão A/S é muito importante para o
dimensionamento do sistema de flotação, pois a eficiência do mesmo,
em termos de SST, depende primordialmente dessa relação. Quanto
maior a concentração de sólidos no efluente a ser tratado, maior será a
quantidade de bolhas necessárias para realização da flotação dos
mesmos.
Neste experimento, a relação adotada apoia-se na pressurização
de apenas uma parcela da vazão do efluente a ser tratado (água do
cultivo), ou seja, da parcela que seria recirculada (diferentes taxas de
30
recirculação). A razão A/S foi determinada utilizando a equação abaixo
(Jordão e Pessôa, 2005):
a
ar
X
Pfs
Q
Q
S
A )1(3,1 , em que:
A/S = razão ar/sólidos, mg ar mg sólidos -1
;
Qr = vazão recirculada, L s-1
;
Q = vazão afluente, L s-1
;
1,3 = densidade do ar, 1,3 mg ml-1
;
sa = solubilidade do ar na água à pressão atmosférica (igual a 18,7 ml L-1
a 20°C);
f = fração de saturação do ar dissolvido na pressão P (adotado 0,5);
P = pressão absoluta, atm (1 atm = 1,0132 bar);
Xa = concentração de SST afluente, mg L-1
.
2.5 Análises de qualidade de água dos ensaios no Floteste
Foram feitas análises da água coletada do tanque de cultivo
(amostra bruta) e dos clarificados resultantes de cada ensaio para
posterior comparação entre elas. Os parâmetros analisados foram:
alcalinidade, pH, temperatura, oxigênio dissolvido (OD), nitrito
(N-NO2), nitrato (N-NO3), fosfato (P-PO43), carbono orgânico total
dissolvido (COTd), demanda bioquímica de oxigênio (DBO5), sólidos
suspensos totais (SST) e turbidez.
As metodologias destas análises de água seguiram o
recomendado pelo Standard Methods for the Examination of Water and
Wastewater (APHA, 1998).
2.6 Análise estatística
Os resultados foram apresentados em valores de taxas de
remoção (%), comparando a concentração na água bruta do cultivo com
os clarificados resultantes dos ensaios no Floteste. As taxas de remoção
analisadas foram das variáveis: SST, DBO5, COTd, turbidez, nitrito,
nitrato e fosfato.
Para a avaliação das taxas de remoção foram feitos testes de
normalidade Kolmogorov-Smirnov & Lilliefors e homocedasticidade
Cochran C, Hartley, Bartlett. Em seguida foi aplicada uma análise de
variância bi-fatorial ao nível de significância 0,05 com as diferentes
31
pressões (4,0, 4,5, e 5,0 bar) e taxas de recirculação (10, 15 e 20%).
Quando não houve interação entre os fatores analisados (pressão e taxa
de recirculação), os dados foram expressos separadamente. Quando
houve diferença significativa entre os tratamentos foi aplicado o teste de
Tukey para a comparação de médias ao nível de significância 0,05.
3. Resultados
3.1 Análise estatística
A análise de variância bifatorial (p<0,05) mostrou que não
houve interação entre os fatores analisados (pressão e taxa de
recirculação) e os resultados foram expressos separadamente.
3.2 Velocidade de flotação e razão ar/sólidos (A/S)
Com a definição do tempo de flotação foi possível estimar a
velocidade de flotação (VF) de cada tratamento. Os tratamentos T1, T4
e T7, onde foi aplicada taxa de recirculação de 10%, a velocidade de
flotação foi 2,99, 5,69 e 4,05 cm min-1
, respectivamente. Em T2, T5 e
T8, com taxa de recirculação de 15%, os valores de VF foram,
respectivamente, 5,75, 6,21 e 9,0 cm mim-1
. Os tratamentos em que foi
aplicada a taxa de recirculação de 20% tiveram velocidades maiores, T3
com 10,27 cm min-1
, T6 com 11,74 cm min-1
e T9 com 9,73 cm min-1
.
Os valores de VF são importantes para o dimensionamento de flotadores
por ar dissolvido, principalmente para a realização da remoção do lodo
que se acumula na superfície do líquido.
Os valores da razão A/S obtidos variaram entre 0,005 e
0,016 mg ar mg sólidos-1
. A menor razão de A/S foi estipulada quando
utilizados taxa de recirculação de 10% e pressão de
4 bar, enquanto que o maior valor de A/S foi calculado usando valores iguais a 20% de recirculação e 5 bar de pressão.
32
3.3 Qualidade de água
Os resultados obtidos das médias das amostras brutas referentes
às análises de alcalinidade, temperatura, pH e salinidade foram de
156,67 ± 20,15 mg CaCO3 L-1
, 22,92 ± 1,80 °C, 7,46 ± 0,18 e
34,06 ± 0,98 ‰, respectivamente. Nos clarificados dos tratamentos T1
a T9 foram obtidos valores médios de alcalinidade de
137,41 ± 18,72 mg CaCO3 L-1
, temperatura de 22,78 ± 1,61 °C, pH de
7,48 ± 0,18 e salinidade de 28,71 ± 1,53 ‰.
3.4 Eficiências de remoção
As taxas de remoção médias de COTd, DBO5, fosfato, nitrato,
nitrito, SST e turbidez foram, respectivamente, 14,00 ± 5,07 %,
49,78 ± 11,64 %, 14,65 ± 5,62 %, 17,86 ± 8,74 %, 14,55 ± 6,97 %,
40,53 ± 10,79 % e 80,19 ± 8,44 %.
Nos parâmetros dissolvidos (COTd, fosfato, nitrato e nitrito), as
eficiências máximas de remoção foram relativamente menores quando
comparadas com os parâmetros físicos (SST e turbidez) e bioquímicos
(DBO5). Observa-se que a flotação por ar dissolvido removeu até
91,35% de turbidez, 89,47% de DBO5 e 60,08% de SST.
Na Tabela 2, estão apresentados os valores das taxas de
remoção (%) das concentrações dos parâmetros COTd, DBO5, fosfato,
nitrato, nitrito, SST e turbidez, analisados pelos fatores pressão e taxa de
recirculação.
3.5 Concentrações dos clarificados e amostras brutas
Na Tabela 3, estão apresentadas as concentrações médias de
COTd, DBO5, fosfato, nitrato, nitrito, SST e turbidez das amostras dos
clarificados e do efluente bruto. Os valores das concentrações dos
clarificados estão expressos da mesma forma em que se apresentaram as
taxas de remoção na Tabela 2, divididos pelos fatores pressão e taxa de
recirculação. Os valores médios das concentrações das amostras do
clarificado são importantes, em termos práticos, para avaliar os
possíveis destinos do efluente final.
33
34
35
3.6 Oxigênio dissolvido
Como já era esperado, quanto maior a taxa de recirculação
aplicada, maior a concentração de microbolhas e, portanto, maior
oxigenação do clarificado. Com a taxa de recirculação de 10% foi
observado aumento médio de 1,69 ± 0,11 mg L-1
de OD, com 15% de
recirculação foi verificado um aumento médio de 2,20 ± 0,00 mg L-1
de
OD e recirculando 20% de água saturada houve um aumento médio de
2,43 ± 0,06 mg L-1
de OD nos clarificados. O flotador por ar dissolvido
foi responsável pelo incremento de OD em todas as amostras de
clarificado, variando entre 14,31% e 76,79% de adição de OD. Os
clarificados de todos os tratamentos, T1 a T9, tiveram concentração
média igual a 6,96 ± 0,63 mg L-1
de OD, atingindo valor mínimo de
5,82 mg L-1
e máximo de 8,41 mg L-1
de OD.
4. Discussão
As velocidades de flotação (VF) encontradas apresentaram
variação de 2,99 a 11,74 cm min-1
. Quanto maior a taxa de recirculação
aplicada, maior a velocidade de flotação, tendo valores próximos de
4,24 cm min-1
quando a taxa de recirculação foi 10%, 6,99 cm min-1
com 15% de recirculação e 10,58 cm min-1
quando aplicada a taxa de
recirculação de 20%. Os cálculos foram realizados utilizando tempos de
flotação fixados durantes os primeiros testes em bancada, baseados
somente na observação aparente da flotação, portanto os valores de
velocidades obtidos são circunstanciais. Os valores de VF são
importantes para determinação da frequência de remoção de lodo e
velocidade do mecanismo responsável pela retirada do lodo acumulado
na superfície do líquido (Ives, 1984; Di Bernardo, 1993).
As razões ar/sólidos encontradas em todos os tratamentos
variaram de 0,005 a 0,016 mg ar mg sólidos-1
, valores estes que estão
dentro da variação típica, de 0,005 a 0,060, encontradas em tratamentos
de esgoto doméstico com sistema de flotação (Metcalf e Eddy, 2003).
Apesar de estarem dentro da faixa apresentada por Metcalf e Eddy
(2003), cabe destacar que os mesmos foram mais baixos devido a baixa
concentração de SST do afluente, em média 448,00 mg L-1
, quando
comparadas às concentrações médias de esgotos domésticos e
industriais.
36
A alcalinidade, o pH, a salinidade e a temperatura apresentaram
médias semelhantes perante os tratamentos aplicados e se mantiveram
estáveis. As salinidades médias encontradas nos clarificados de T1 a T9
sofreram, eventualmente, um decréscimo em suas concentrações em
relação à água bruta que foi mantida em 35 ‰. Fato que se deu pela
adição da água de recirculação, neste caso utilizando água doce. Porém,
os valores de alcalinidade, pH e temperatura de todos os tratamentos
acompanharam os valores médios encontrados em suas respectivas
amostras brutas. Os valores dos clarificados de salinidade variaram entre
26,40 e 32,10‰, pH de 7,19 a 7,78, temperatura de 19,80 a 24,70 °C e
alcalinidade de 104,00 a 196,00 mg CaCO3 L-1
. Numa situação de
recirculação dos clarificados ao tanque de cultivo, conservar essas
características da água significa manter o ambiente em boas condições
para o desempenho zootécnico dos camarões (Bray et al., 1994; Boyd e
Tucker, 1998; Nunes et al., 2005; SLA, 2009).
De acordo com as taxas de remoção encontradas, foram
observadas diferenças significativas entre os tratamentos em relação às
concentrações de fosfato e COTd quanto ao fator pressão e taxa de
recirculação, respectivamente. A eficiência de remoção chegou a valores
elevados ao aplicar 5 bar de pressão quando referente ao fosfato
(15,60 ± 5,31%) e ao aplicar 20% de taxa de recirculação em COTd
(17,78 ± 3,91%). Porém, é preciso destacar que, ao utilizar água doce no
processo de saturação com ar comprimido, as diferenças encontradas
nas taxas de remoções podem exprimir a diluição dos nutrientes
dissolvidos (N-NO2, N-NO3, P-PO43 e COTd). Isto pode ser percebido
principalmente nos valores referentes às taxas de remoção encontradas
no fator taxa de recirculação, proporcionais a 10, 15 e 20%. Numa outra
situação, utilizando um flotador por ar dissolvido em escala real em
sistema de recirculação, a água a ser saturada poderia ser o clarificado
recirculado e provavelmente apresentaria outros resultados. Apesar de
não terem sido removidos expressivamente, os valores dos parâmetros
dissolvidos se mantiveram apropriados para o cultivo de L. vannamei em biofloco.
As baixas taxas de remoção de parâmetros dissolvidos (N-NO2,
N-NO3, P-PO43 e COTd) eram esperadas já que o processo de flotação é
considerado um processo físico de separação de fases (sólido-líquido ou
líquido-líquido) e não tem como premissa a remoção de nutrientes e
partículas dissolvidas, a não ser quando há aplicação de produtos
químicos como coagulantes e floculantes. A utilização destes produtos
químicos no processo de flotação por ar dissolvido poderia aumentar as
eficiências de remoção de todos os parâmetros analisados. Pesquisas
37
com flotação por ar dissolvido utilizando coagulantes e floculantes
(orgânicos ou inorgânicos) mostram grande capacidade de remoção de
substâncias dissolvidas, incluindo fósforo e nitrogênio (Jokela et al.,
2001; Schoenhals et al., 2006; Cecchet et al., 2010). Contudo, a decisão
tomada nesta pesquisa em não utilizar tais produtos foi evitar a presença
de resíduos químicos no ambiente de cultivo e no lodo gerado, além de
poupar possível aumento de custos ao produtor.
Por outro lado, a turbidez, os SST e a DBO5, parâmetros estes
que não avaliam diretamente nutrientes dissolvidos, tiveram um
comportamento diferente. Em relação às concentrações de DBO5 e SST,
foram observados valores altos de eficiência de remoção médias,
49,78 % e 40,53 %, respectivamente. A análise de variância por fatores
(pressão e taxa de recirculação) mostrou que a DBO5, SST e turbidez
tiveram bons resultados, com máximas eficiências de 53,20 %, 44,87 %
e 84,28 %, respectivamente.
Contudo, somente a variável turbidez teve diferença
significativa nos fatores pressão e taxa de recirculação. Altas taxas de
remoção de turbidez foram encontradas em todos os tratamentos,
alcançando níveis de remoção satisfatórios acima de 82% com pressão
de saturação igual a 4,5 e 5 bar, e taxa de recirculação igual a 15 e 20%.
Como a turbidez está diretamente relacionada à concentração de sólidos
suspensos (Schveitzer et al., 2013), era esperado um comportamento
semelhante nas taxas de remoção de SST, tanto nos altos valores de
remoção como na diferença estatística entre os tratamentos aplicados.
Porém, não houve diferença significância entre as eficiências de
remoção de SST, que apresentou resultados de 40% de eficiência em
média. A relação entre a turbidez e SST é difícil de determinar
(Pavanelli e Bigi, 2005), devido a turbidez se caracterizar pela presença
de materiais em suspensão que interferem a passagem de luz no fluído
(Boyd e Tucker, 1998; Di Bernardo et al., 2002), desde partículas
macroscópicas até partículas coloidais (1nm - 1µm). Esta divergência
entre as taxas de remoção de turbidez e SST pode ser explicada pelo fato
de que, ao adotar a porosidade de 0,6 µm nos filtros para as análises de
SST, houve perda de parte importante da composição dos sólidos
suspensos, os quais foram expressos nos valores de turbidez,
consequentemente nos valores de taxas de remoção.
Os valores percentuais de remoção de SST e turbidez foram
ligeiramente menores quando comparados a outros processos de
tratamento (Jackson et al., 2003; Lin et al., 2005; Shi et al., 2011).
O processo de sedimentação, realizado por decantadores, é o mais
difundido entre os produtores aquícolas de acordo com seu baixo custo
38
de implantação e fácil manutenção. Maigual et al., (2013), conseguiram
remover 64.45% de SST e 65,51% de turbidez de um cultivo de tilápias
(Oreochromis niloticus) utilizando decantadores. Apesar de estes
autores terem obtido eficiência de remoção de SST pouco acima da
encontrada neste experimento com o uso do flotador por ar dissolvido
(máxima eficiência de 60,08%), sua eficiência de remoção de turbidez
ficou consideravelmente abaixo da atingida no presente estudo (em
média de 80,19 %). Em outro estudo, Ray et al. (2010) atingiram 59%
de remoção de sólidos suspensos e 57% de turbidez, utilizando
sedimentadores na manutenção da concentração de sólidos em cultivo
de Litopenaeus vannamei. Valores estes também menores em relação
aos resultados obtidos no presente estudo, citados anteriormente.
Considerando pesquisas realizadas em outras áreas, como no
tratamento de água, o processo de flotação por ar dissolvido pode
também remover matéria orgânica e partículas com maior eficiência do
que o processo de sedimentação, como turbidez, carbono orgânico total,
trihalometanos e bactérias (Shan-pei et al., 2007).
Outra vantagem da flotação na remoção de sólidos que se pôde
comprovar é o favorecimento de uma condição aeróbia. O flotador por
ar dissolvido tem uma característica muito positiva para o cultivo de
animais aquáticos, pois realiza a oxigenação da água dentro do processo
de redução dos valores de parâmetros físicos e químicos. Isto só é
possível pela formação de microbolhas durante o processo de saturação
da água e posterior dissociação do ar contido nas mesmas no líquido.
Em caso de recirculação do clarificado em sistemas de cultivo
intensivos, como é o caso do L. vannamei em biofloco, um dos grandes
desafios é manter a concentração de OD ideal para os animais (Páez-
Osuna, 2001; Jiang et al., 2005). Os clarificados de todos os
tratamentos, T1 a T9, tiveram concentração média igual a 6,96 ± 0,63
mg L-1
de OD, valores estes que se encontram dentro do padrão para o
cultivo, maiores do que 5,0 mg L-1
, de acordo com Alves e Mello
(2007). Essa condição de oxigenação do clarificado não acontece
quando se utiliza um sedimentador. O efluente de sedimentadores
habitualmente acompanha reduções nas concentrações de OD,
dependendo da concentração de sólidos, do tempo de retenção
hidráulico e da taxa de aplicação, entre outros fatores, podendo
favorecer o incremento de amônia e DBO5 por processos de
remineralização (Jones, Dennison e Preston, 2001).
Como dito anteriormente, uma das possibilidades de utilização
dos clarificados é sua recirculação para os tanques de cultivo. Suas
características possibilitam a manutenção da qualidade de água,
39
mantendo os parâmetros em níveis ótimos de cultivo. Entretanto, o
controle da concentração de SST deverá ser feito rigorosamente para
mantê-la dentro dos padrões indicados para o cultivo em biofloco (Ray
et al., 2010; Schveitzer et al., 2013), considerando a eficiência de
remoção máxima de 60% do flotador obtida neste experimento.
As características apresentadas dos clarificados revelam que
essa água pode ser explorada de diversas maneiras. Nota-se que cada
vez mais se realizam estudos com a reutilização do efluente
da carcinicultura na agricultura e na recirculação em cultivos integrados.
Mesmo tendo como efluente águas salgadas, Mariscal-Lagarda et al.
(2012) reutilizaram com sucesso águas provenientes da carcinicultura na
irrigação de cultivos de tomate e Miranda et al. (2008) reutilizaram no
cultivo de melão sem que houvessem diferenças significativas
no crescimento e na qualidade do fruto. Gengmao, Mehta e Zhaopu
(2010) também mostraram a viabilidade da cultura do tupinampo
e do girassol no reuso de efluente da aquicultura. Já McIntosh e
Fitzsimmons (2003) verificaram que efluentes gerados na carcinicultura,
por serem ricos em nutrientes, forneceram entre 20 e 31% da quantidade
necessária de compostos nitrogenados nas culturas de trigo. A
reutilização de efluentes da carcinicultura em cultivos integrados com
ostras e/ou macroalgas também se provou viável, além de contribuir
para a remoção de nitrogênio e fósforo (Jones et al., 2001; Marinho-
Soriano et al., 2009). Empregando a tecnologia de cultivos integrados os
produtores podem diversificar a economia do empreendimento gerando
subprodutos com valor comercial e ao mesmo tempo protegendo o meio
ambiente.
Ainda sim, para promover o aperfeiçoamento do processo de
flotação por ar dissolvido na remoção de SST, se recomenda a
realização de outros estudos que possam identificar melhores condições,
mesmo até na remoção de partículas dissolvidas, melhorando ainda mais
a qualidade de água, diminuindo o acúmulo de matéria orgânica dentro
das unidades de cultivo e consequentemente, melhorando a qualidade do
efluente gerado na atividade.
40
5. Conclusão
Com os resultados produzidos nesta pesquisa conclui-se que é
possível a utilização da flotação por ar dissolvido (FAD) na remoção de
SST do cultivo superintensivo de camarões marinhos Litopenaeus
vannamei com biofloco.
Agradecimentos
Os autores agradecem ao Programa de Pós-Graduação em
Aquicultura da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) e à
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
(CAPES) pelo apoio financeiro na execução deste trabalho. Nossos mais
sinceros agradecimentos a toda equipe do Laboratório de Camarões
Marinhos (LCM) e do Laboratório Integrado do Meio Ambiente
(LIMA) pelo apoio e contribuições durante todo o desenvolvimento
deste trabalho, em especial ao Professor Dr. Flávio Rubens Lapolli por
ceder o uso do equipamento Floteste e a Dra. Lucila Adriani Coral.
41
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Considerações finais
Depois de observado nos resultados deste trabalho o potencial
do flotador por ar dissolvido na remoção de SST, turbidez e DBO, é
aconselhável a realização de testes em recirculação, utilizando também
água salgada do clarificado na câmara de pressurização para a saturação
de ar, evitando possíveis diluições, e comparando os resultados com este
experimento.
Recomenda-se também a realização de testes em bancada
utilizando produtos coagulantes e floculantes, a fim de avaliar o
desempenho do flotador por ar dissolvido na remoção de material
orgânico dissolvido e de nutrientes. Contudo, também é importante
verificar a concentração de produto residual, tanto no clarificado, quanto
no lodo, pois estes podem se acumular nas unidades de cultivo causando
toxicidade aos animais.
Posteriormente, com maiores informações sobre o
funcionamento do flotador na manutenção da água de cultivo no sistema
de biofloco e suas diretrizes de projeto, será possível a comprovação dos
resultados desta pesquisa, aplicando as mesmas condições escala piloto
e real para ajustes e validação dos resultados.
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